粗制鎳鐵的生產(chǎn)工藝

1、粗制鎳鐵的生產(chǎn)工藝2008年11月30日 星期日 15:27這個(gè)工序的生產(chǎn)工藝流程基本上延襲了傳統(tǒng)的工藝流程。    進(jìn)入工廠原料場(chǎng)的氧化鎳礦石含有30以上的水分（結(jié)晶水），需要在還原焙燒階段將水分去除。這個(gè)過(guò)程是在一個(gè)回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行的。礦石在料場(chǎng)破碎、中和混勻以后，向其中加入炭素還原劑和熔劑，充分混合均勻以后加入到回轉(zhuǎn)窯中。在回轉(zhuǎn)窯中，礦石被焙燒脫水，重量減少30左右，鎳被加入的炭素還原劑還原，形成了溫度為600700鎳渣。這些鎳渣在隔熱的狀態(tài)下被送入到礦熱爐的供料料倉(cāng)（內(nèi)襯耐火保溫層），根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，鎳渣通過(guò)一個(gè)密封的管狀布料裝置均勻地分配到礦熱爐內(nèi)。 &

2、#160; 礦熱爐在這種工藝流程中是投資最大的設(shè)備，為了環(huán)保和工業(yè)衛(wèi)生的需要，爐子被密封起來(lái)。在礦熱爐中通過(guò)電弧冶煉，分離出粗制的鎳鐵和電爐渣，同時(shí)產(chǎn)生含CO75的還原性氣體，這種氣體經(jīng)過(guò)凈化以后返回到回轉(zhuǎn)窯中作為燃料進(jìn)行燃燒，提供回轉(zhuǎn)窯所需要的熱能，塵灰返到礦熱爐繼續(xù)參與冶煉。電爐爐渣是一種很好的建筑材料，但是目前僅用于道路的建設(shè)。從礦熱爐中得到的鎳鐵含硫、硅、碳、磷等雜質(zhì)高，還不適用于冶煉高級(jí)不銹鋼。這些粗制的鎳鐵還需要進(jìn)行精煉以后才能做為成品出廠。將1t的原料礦加入回轉(zhuǎn)窯，大約可以得到650700kg的鎳渣，這些鎳渣加入到礦熱爐中，大約可以得到120150kg的粗制鎳鐵。粗制鎳鐵中的鎳含

3、量一般為14，最高時(shí)可以達(dá)到18國(guó)內(nèi)外最新鎳鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介根據(jù)紅土鎳礦成分的不同，鎳生產(chǎn)廠可以選擇不同的冶煉工藝。中國(guó)目前還沒(méi)有一座大型鎳鐵生產(chǎn)工廠，為了少走彎路可以引進(jìn)國(guó)外成熟的先進(jìn)技術(shù)，在中國(guó)國(guó)內(nèi)制造全部設(shè)備，以較少的投資，在最短的時(shí)間內(nèi)，選擇適宜的沿海地區(qū)建設(shè)一座大型鎳鐵生產(chǎn)廠。為此，比較詳細(xì)的介紹了烏克蘭帕布什鎳廠的火法冶煉鎳鐵的工藝流程和生產(chǎn)指標(biāo)。文章還介紹了在鎳鐵精煉車間，直接冶煉300系列不銹鋼工藝的開(kāi)發(fā)。     1. 開(kāi)發(fā)利用海外鎳資源滿足中國(guó)日益增長(zhǎng)的鎳需求： 盡管中國(guó)鎳資源的開(kāi)發(fā)與利用近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，但是，發(fā)展的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上冶金等行

4、業(yè)對(duì)鎳需求增長(zhǎng)的速度。近幾年，中國(guó)精煉鎳產(chǎn)量在8萬(wàn)噸左右，受到資源的限制，短時(shí)間內(nèi)不大可能快速增長(zhǎng)。合資在國(guó)外開(kāi)發(fā)鎳礦、建設(shè)鎳生產(chǎn)廠的幾個(gè)項(xiàng)目雖然已經(jīng)簽約，但是項(xiàng)目產(chǎn)能有限、實(shí)施還需要時(shí)間。 目前中國(guó)鎳的年消費(fèi)量已經(jīng)快速的增加到14.6萬(wàn)噸，中國(guó)已經(jīng)成為僅次于日本的世界第二大鎳消費(fèi)國(guó)，是近年來(lái)全球鎳消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，不銹鋼的消費(fèi)量將上升，這將導(dǎo)致鎳的需求量增長(zhǎng)的速度大大超過(guò)目前可以預(yù)期的鎳的產(chǎn)出量的增長(zhǎng)速度。有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)到2010年，中國(guó)鎳消費(fèi)量將達(dá)到24萬(wàn)噸。     近年來(lái)，為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)鎳的需求，

5、中冶、五礦、太鋼、寶鋼等大企業(yè)實(shí)施“走出去”的發(fā)展戰(zhàn)略，參與海外鎳礦資源的開(kāi)發(fā)，這將對(duì)中國(guó)鎳的穩(wěn)定供應(yīng)發(fā)揮重要作用。中國(guó)的一些民營(yíng)企業(yè)，也積極進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用海外鎳資源的探索，取得進(jìn)展。利用紅土鎳礦生產(chǎn)的低鎳含量的生鐵已經(jīng)廣泛的用于200系列不銹鋼的冶煉。     目前中國(guó)鎳冶煉工藝基本上處于以電解鎳為主的單一產(chǎn)品的局面。研究開(kāi)發(fā)利用紅土型鎳礦，生產(chǎn)鎳鐵的技術(shù)是必要的。紅土型鎳礦用來(lái)生產(chǎn)鎳鐵在經(jīng)濟(jì)上合理，沒(méi)有必要一定要生產(chǎn)電解鎳。這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)有利于中國(guó)企業(yè)參與海外鎳礦資源開(kāi)發(fā)，占有更多優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源。     2. 建設(shè)火法冶煉鎳鐵的工廠

6、的條件分析：     目前中國(guó)還沒(méi)有大型的鎳鐵生產(chǎn)廠。中國(guó)金川鎳廠以中國(guó)產(chǎn)的硫化鎳礦為原料，適合于濕法冶金工藝。吉恩鎳業(yè)和元江鎳業(yè)鎳雖然以紅土鎳礦為原料，但是都采用了高壓酸浸工藝生產(chǎn)鎳。中國(guó)目前有小的煉鐵廠，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)處理進(jìn)口紅土鎳礦，生產(chǎn)鎳渣，再加入高爐生產(chǎn)含鎳量為1%-3%的低鎳生鐵，用于冶煉200系列的不銹鋼。     建設(shè)鎳的冶煉工廠投資大，限制了中國(guó)鎳業(yè)發(fā)展。有報(bào)道，國(guó)外采用濕法冶金生產(chǎn)鎳，每一公斤鎳的投資在20-24美元。如果引進(jìn)設(shè)備，在中國(guó)建設(shè)火法冶煉鎳鐵的工廠，投資也相似。所以本文主要想探討利用國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)和

7、設(shè)計(jì)，在中國(guó)制造設(shè)備，建設(shè)鎳的生產(chǎn)工廠的可行性。這樣可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，收到高利潤(rùn)、低風(fēng)險(xiǎn)的效果。通過(guò)與烏克蘭的專家近一年的討論，利用原蘇聯(lián)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備建設(shè)一座年產(chǎn)鎳1.0萬(wàn)噸 (鎳鐵5萬(wàn)噸) 的工廠，每一公斤鎳的技資大約為6美元。     生產(chǎn)鎳鐵，能源消耗大。生產(chǎn)一噸含鎳20%的鎳鐵，大約需要80Nm3氧氣和 4000-6000kwh（礦石含鎳為1.2%-2.0% 時(shí)）電力。所以廠區(qū)周邊的電力供應(yīng)狀況很重要。 在建設(shè)工廠以前必須落實(shí)礦石的來(lái)源。理論上講，所有的紅土鎳礦石都可以用火法冶金生產(chǎn)鎳鐵，但是由于礦石的性質(zhì)不同，為了降低生產(chǎn)成本，火法工藝優(yōu)先選擇

8、以硅鎂鎳礦做原料。而堿性鎳礦可以選擇還原焙燒一氨浸法處理；褐鎂礦型紅土礦可以選擇加壓（或常壓）酸浸處理工藝。有報(bào)道：約有40億噸紅土鎳礦適于高溫冶煉，平均純度為1.55%, 含量約為6200萬(wàn)噸 , 約占紅土鎳礦總數(shù)的38%：約有86億噸的紅土鎳礦適于濕法冶金，平均純度為1.15%, 含量約為9900萬(wàn)噸，占紅土鎳礦總數(shù)的62%。但是，烏克蘭國(guó)家冶金學(xué)院的專家懷疑這組數(shù)據(jù) , 根據(jù)他們?cè)谂敛际叉噺S工作的經(jīng)驗(yàn) ,適合于火法冶金的礦石很容易購(gòu)買，而且價(jià)格便宜。目前全球鎳礦供求基本處于動(dòng)態(tài)平衡。2004年全球鎳礦產(chǎn)總產(chǎn)量為128萬(wàn)噸，約有60%的鎳礦產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦石，約25%源自高溫冶煉的紅土鎳

9、礦石，約15%為水冶紅土鎳礦石。 渣子數(shù)量大，要考慮爐渣的處理和利用。在生產(chǎn)鎳鐵時(shí)，主要是回收了礦石中的鎳和鐵。同時(shí)結(jié)晶水蒸發(fā)掉了。理論上渣子可以用來(lái)作為建筑材料，但是由于數(shù)量巨大，建筑材料的市場(chǎng)容量要研究。如果堆存將占用土地。由于這種爐渣不會(huì)對(duì)環(huán)境造成化學(xué)污染，可以用來(lái)填海造地。 由于原料量大，運(yùn)輸是重要的問(wèn)題。烏克蘭帕布什鎳鐵廠雖然不臨海，但是通過(guò)第聶伯爾河，原料可以方便的運(yùn)輸?shù)焦S的料場(chǎng)。鎳鐵與金屬鎳的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介 -  時(shí)間：2008-11-18 09:08 中國(guó)聯(lián)合鋼鐵網(wǎng) 鎳的主要物理化學(xué)性質(zhì)為： 相對(duì)原子質(zhì)量 58.71 密度/(g/cm3） 8.91 熔點(diǎn)

10、/ 1455 沸點(diǎn)/ 2910 摩爾熱容（25時(shí)）/(J/(mol.C) 25.51 電阻率（0時(shí)）/(cm) 6.14×10-6  純鎳呈銀白色，鎳能與一些元素形成化合物。  鎳與碳可以形成Ni3C，在380以上時(shí)分解成鎳和碳。但是看來(lái)液體中的Ni3C，直到2000以上是穩(wěn)定的。 鎳與硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。  鎳和氧能形成NiO，NiO系菱面體晶，加熱至200以上時(shí)則變成立方晶。氧在固態(tài)鎳中的熔解度，隨溫度的升高而下降。  鎳與硫可以形成Ni3S2、Ni6S5、Ni7

11、S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化鎳。在工業(yè)鎳銃中，找不到存在于自然界中的硫化鎳NiS和NiS2，因?yàn)檫@兩種硫化鎳在熔點(diǎn)以下就早已分解了。  鎳和鐵在區(qū)內(nèi)形成連續(xù)固溶體。液相線在1436下，含鎳65%72%時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)不很明顯的最低點(diǎn)。鎳可以擴(kuò)大區(qū)，在固態(tài)時(shí)，分成數(shù)個(gè)相，回火時(shí)從這數(shù)個(gè)相中，都可形成FeNi3。在圖291中可以看出鎳鐵合金中的居里點(diǎn)的變化，鎳在360以下為面心立方晶，鎳在1130以下為六方晶，鎳在熔點(diǎn)之前為立方晶。  冶煉方法：  現(xiàn)代生產(chǎn)鎳的方法主要有火法和濕法兩種。根據(jù)世界上主要兩類含鎳礦物（含鎳的硫化礦和氧化礦）的不同，冶煉處理方法各異

12、。  含鎳硫化礦目前主要采用火法處理，通過(guò)精礦焙燒反射爐（電爐或鼓風(fēng)爐）冶煉銅鎳硫吹煉鎳精礦電解得金屬鎳。氧化礦主要是含鎳紅土礦，其品位低，適于濕法處理；主要方法有氨浸法和硫酸法兩種。氧化礦的火法處理是鎳鐵法。  工藝操作：  硫化鎳精礦的火法冶煉  硫化鎳精礦的火法冶煉流程主要工藝特點(diǎn)如下：  （1）熔煉。鎳精礦經(jīng)干燥脫硫后即送電爐（或鼓風(fēng)爐）熔煉，目的是使銅鎳的氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧?，產(chǎn)出低冰鎳（銅鎳锍），同時(shí)脈石造渣。所得到的低冰鎳中，鎳和銅的總含量為8%25%（一般為13%17%），含硫量為25%。  （2）低冰鎳的吹煉。吹煉的目

13、的是為了除去鐵和一部分硫，得到含銅和鎳70%75%的高冰鎳（鎳高硫），而不是金屬鎳。轉(zhuǎn)爐熔煉溫度高于1230，由于低冰鎳品位低，一般吹煉時(shí)間較長(zhǎng)。  （3）磨浮。高冰鎳細(xì)磨、破碎后，用浮選和磁選分離，得到含鎳67%68%的鎳精礦，同時(shí)選出銅精礦和銅鎳合金分別回收銅和鉑族金屬。鎳精礦經(jīng)反射爐熔化得到硫化鎳，再送電解精煉或經(jīng)電爐（或反射爐）還原熔煉得粗鎳再電解精煉。  （4）電解精煉。粗鎳中除含銅、鉆外，還含有金、銀和鉑族元素，需電解精煉回收。與銅電解不同的是這里采用隔膜電解槽。用粗鎳做陽(yáng)極，陰極為鎳始極片，電解液用硫酸鹽溶液硫酸鹽和氯化鹽混合溶液。通電后，陰極析出鎳，鉑族元素

14、進(jìn)入陽(yáng)極泥中，另行回收。產(chǎn)品電鎳純度為99.85%99.99%。  用火冶法處理氧化鎳制取鎳鐵和金屬鎳  硅酸氧化礦可以用火冶法熔煉，經(jīng)還原、熔化和精煉得到鎳。還原時(shí)要爭(zhēng)取使氧化鎳完全變?yōu)榻饘冁?。熔化時(shí)流言蜚語(yǔ)鎳鐵將同較輕的渣分開(kāi)。鎳鐵的含鎳量取決于部分還原過(guò)程的選擇能力。采用焦炭作還原劑，也可采用硅鐵作還原劑。為了除去粗鎳鐵中的雜質(zhì)碳、硫、磷和鉻，必須進(jìn)行精煉。  在電爐中用碳直接部分還原煉制鎳鐵  在礦熱爐中采用碳熱法將礦石還原成鎳鐵，隨后進(jìn)行精煉。  所用礦石的成分為：Ni2.8%,CoO0.06%,Fe13%,Cr2O32%,MgO24

15、%,SiO239%,化合水12%。這種礦石經(jīng)干燥后，放在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱到750左右。重油的消耗量為每噸干礦石65-85L。在經(jīng)預(yù)熱的熱礦石中，加入約4%的焦粉，然后即將這種混合料，放在還原電爐中冶煉。在礦熱爐的容量為12500kV.A，電極直徑1250mm，爐膛內(nèi)徑11m。冶煉時(shí)每噸礦石的耗電量為600kW.h。每天可冶煉450t礦石，鎳鐵出爐溫度為1500，出渣溫度為1600。 爐料中90%以上的鎳回收到成分為Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%的粗鎳鐵中。申請(qǐng)專利號(hào)200610076038.2專利申請(qǐng)日2006.04.24名稱氧化鎳礦經(jīng)礦熱爐冶煉鎳鐵工藝公開(kāi)（公告）號(hào)CN101063185公開(kāi)（公告）日2007.10.31類別化學(xué)；冶金頒證日 優(yōu)先權(quán) 申請(qǐng)（專利權(quán)）劉光火地址310023浙江省杭州市桐廬縣桐君街道春江路1108號(hào)發(fā)明（