紅土鎳礦用回轉窯直接還原生產(chǎn)高鎳鎳鐵設備

紅土鎳礦用回轉窯直接還原生產(chǎn)高鎳鎳鐵設備

一、鎳鐵的來歷、成分和消費市場

□□我國不銹鋼和電池行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鎳產(chǎn)品供應將面臨長期短缺的局面。2005年以來國際市場鎳價非理性的不斷上漲對國內(nèi)鋼鐵業(yè)發(fā)展構成了新的挑戰(zhàn)。我國民營企業(yè)使用火法冶煉從菲律賓和印度尼西亞進口的紅土鎳礦礦石，大量生產(chǎn)鎳鐵合金作為冶煉不銹鋼的配料，成功狙擊了國際市場的瘋狂炒作，鎳價大幅下降，市場將逐步恢復理性。

□□我國鎳金屬生產(chǎn)技術已有重大突破，擁有自主知識產(chǎn)權，紅土鎳礦經(jīng)高爐冶煉鎳鉻生鐵，生產(chǎn)出大批鎳生鐵的實際成效。技術變革及其快速進入生產(chǎn)應用領域，成功狙擊了國際市場的瘋狂炒作，2007年6月國際市場鎳價大幅下降。在市場高鎳價的情況下，2005年開始，國內(nèi)民營企業(yè)開始利用煉鋼高爐轉產(chǎn)冶煉紅土鎳礦礦石生產(chǎn)鎳生鐵。

□□我國民營企業(yè)開始大規(guī)模利用從菲律賓和印度尼西亞進口的紅土鎳礦礦石冶煉鎳生鐵，此后進口礦石量逐月增加，到2007年底利用進口礦石約300多萬噸，產(chǎn)出鎳生鐵的含鎳量約3萬噸。2007年全國生產(chǎn)鎳生鐵的中小企業(yè)達到100多家，l～9月進口礦石1200萬噸左右。

□□目前我國中小企業(yè)生產(chǎn)的鎳生鐵的含鎳量多在4％～8％，只能用作冶煉不銹鋼的配料，在冶煉不銹鋼時，尚需加入一定量的精煉純鎳。只有提高技術使鎳生鐵中的含鎳量達到10％～15％，才能在冶煉不銹鋼時完全替代純鎳。這就是產(chǎn)生礦石積壓在港口的原因，也是今后民營企業(yè)需要攻克的技術難關。為攻克技術難關，朝陽重型建材機械制造有限公司根據(jù)多年生產(chǎn)金屬化球團生產(chǎn)線先進技術及對日本冶金工業(yè)公司大江山廠用克魯帕—雷恩法（Krupp—Renn Procoss）的研究，成功并實現(xiàn)了生產(chǎn)出鎳含量10％以上的鎳生鐵了。

□□我國使用火法利用紅土鎳礦冶煉鎳生鐵，使不銹鋼生產(chǎn)原料構成發(fā)生了重大變革，改變了全球不銹鋼生產(chǎn)原料鎳的供需格局，也改變了世界不銹鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局。低成本利用礦石質量較差的紅土鎳礦資源，符合資源節(jié)約型的歷史發(fā)展趨勢，翻開了我國不銹鋼生產(chǎn)史的新篇章。目前，高爐法的低品位產(chǎn)品市場容量已經(jīng)飽和，加快發(fā)展10％以上品位的回轉窯工藝，可以進一步擴大紅土礦火法鎳的市場容量。 

二、火法生產(chǎn)鎳鐵的生產(chǎn)工藝方法及流程

1.   電碳熱法：

紅土鎳礦—→預處理—→脫水—→造塊—→配入焦炭、熔劑—→電爐冶煉—→粗鎳鐵—→降C、Si、P、S精煉—→鎳鐵。

2.   電硅熱法：

紅土鎳礦—→預處理—→烘干—→破碎—→高溫脫水煅燒成塊—→配入熔劑—→礦熱電爐熔化—→NiO熔體—→倒入反應包—→向反應包加入45％硅鐵—→倒包反應—→粗鎳鐵—→降P、Si精煉—→鎳鐵。

3.   高爐熔煉法：

紅土鎳礦—→預處理—→脫水、燒結、造塊—→配入焦炭、熔劑—→高爐冶煉—→粗鎳鐵—→精煉降Si、C、P、S—→鎳鐵。

4.   回轉窯——礦熱電爐——轉爐（RKEF）熔煉法：

紅土鎳礦—→預處理—→篩分—→干燥—→回轉窯煅燒—→熱料裝入礦熱爐冶煉—→粗制鎳鐵爐外脫硫—→轉爐中脫除Si、P、C、S、Mn等雜質—→鎳鐵鑄塊。

5.   回轉窯直接還原法：

①                  日本大江山回轉窯直接還原法：

紅土鎳礦—→加水粉磨—→礦漿過濾—→加入石灰石、無煙煤混合—→棒磨機研磨—→壓團—→鏈篦加熱機預熱—→回轉窯煅燒—→水淬—→加水粉磨—→跳汰—→磁選—→過濾—→鎳鐵粉。

②                  朝陽重型建材機械回轉窯直接還原法：

紅土鎳礦—→粗破碎—→烘干—→破碎—→加入石灰石、煤粉混合—→壓球—→回轉窯煅燒—→水淬—→加水粉磨—→磁選—→過濾—→鎳鐵粉。

三、回轉窯直接還原法與高爐法、礦熱電爐法及回轉窯+礦熱電爐法等工藝相比有如下優(yōu)點：

1、            設備工藝簡單，維修方便；

2、            投資少，見效快；

3、            能耗少，降低生產(chǎn)成本；

4、            生產(chǎn)成本低，投資回收期短；

5、            熔煉的主要能源為煤，而不是昂貴的電能。

6、            原料的自由選擇，可用東南亞的各種紅土鎳礦。

7、            所產(chǎn)高鎳鎳鐵質量高（在原礦Ni=2%，Fe=15%，回收率為90%時，鎳鐵含Ni=11.8%左右），可直接用作不銹鋼的生產(chǎn)原料。

8、            由其是在嚴重缺電的國家首先此工藝。

四、紅土鎳礦用回轉窯直接還原法生產(chǎn)鎳鐵的工藝和技術

□□熔煉方法和工藝如下：

□□預處理步驟是將原料紅土鎳礦烘干后，與含碳物料和熔劑石灰石混合，制球后連續(xù)給入回轉窯。在回轉窯中，物料與煤燃燒所產(chǎn)生的熱氣流逆流運動，經(jīng)受所有熔煉步驟--干燥，脫水，還原和金屬成長。金屬是在窯中半熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉窯出來就將它急冷，磨細后，用磁選機將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來。分離出來的鎳鐵呈直徑2~3毫米的沙狀顆粒， 并夾帶1~2%爐渣， 其化學組成為C=0.1%， Ni=11~14%， S=0.45%， P=0.015% 。此產(chǎn)品不管含硫多高均適用于煉鋼過程，因煉鋼時有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過程中相當有利于連續(xù)加料和作為冷卻劑物料快速溶解。

□□回轉窯生產(chǎn)工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。

五、朝陽重型建材機械制造有限公司技術改進的歷程

□□在詳細介紹本方法之前，讓我們簡單回顧朝陽重型建材機械制造有限公司以往技術改進的歷史。

□□從印度尼西亞進口高品位鎳鐵生產(chǎn)鎳鐵始于2009年，為煉不銹鋼廠提供原料。從那時起，努力提高生產(chǎn)能力、鎳回收率、產(chǎn)品性能和節(jié)省能耗。

下表所示為朝陽重型建材機械制造有限公司主要生產(chǎn)過程的技術改進歷史。

□□如表中所示,我們通過增建回轉窯，幾項設施改進和改善原料預處理等，成功地逐步提高生產(chǎn)能力，滿足鋼廠生產(chǎn)不銹鋼方面不斷增長的需要。至于能源問題，鎳熔煉過程消耗大量能源。為解決石油危機后能耗費用增加的問題，采取種種措施降低此項費用，如提高預熱效率，用煤代油，用新的預處理技術以降低供入回轉窯的原料含水量。

□□關于鎳回收率，一般認為，因原料中脈石含量高，只用回轉窯法不能達到足夠高回收率。事實上，朝陽重型建材機械制造有限公司法應用初期鎳回收率僅約85%，但經(jīng)改進原料預處理工藝和燒渣分離工藝就使此低回收率大為改觀。同時，用熱化學的觀點，對在半熔條件下還原出來的金屬顆粒的聚集機理進行了研究。

六、各方法優(yōu)缺點

□□下表列出了朝陽重型建材機械制造有限公司法、大江山廠法及礦熱爐法冶煉鎳鐵的優(yōu)缺點。

□□注：回轉窯直接還原法與礦熱爐法相比，電耗約降低60～70%，

七、結論

□□概述了朝陽重型建材機械制造有限公司法的特點。煉鎳鐵消耗大量的能源，因此對本工藝的主要技術措施都以利用低價能源，降低能耗為目標。

□□通過各種改進措施（采用壓團法，良好控制熔煉作業(yè)等）我們成功地創(chuàng)立了回收率相當高，成本低的鎳鐵法。這方法還給不銹鋼生產(chǎn)提供優(yōu)質的鎳源。這就使我們能建成直接從原料開始的不銹鋼聯(lián)合生產(chǎn)線。

八、回轉窯直接還原法與回轉窯+礦熱爐法主要經(jīng)濟指標對比表

(紅土鎳礦含水量：30%，品位：Ni=1.8, Fe=15.2，年按300天計算)

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