鎳鐵冶金技術(shù)及設(shè)備

1、. 鎳鐵冶金技術(shù)及設(shè)備前言：就陸地資源而言，鎳的礦物資源主要是硫化鎳礦和氧化鎳礦。人們從硫化鎳礦中提取鎳金屬的歷史已久，工藝成熟。但地球上硫化鎳礦資源日益枯竭，因此開發(fā)利用氧化鎳礦已成為當(dāng)今世界鎳金屬提取業(yè)的主流。從氧化鎳礦中提取鎳金屬有火法和濕法之分，前者普通采用電爐或高爐消費(fèi)線。1.鎳冶金概述1.1鎳礦資源全世界鎳的礦物資源主要有硫化鎳礦、氧化鎳礦和深海底含鎳錳結(jié)核三種。陸地資源中氧化鎳礦約占65%，硫化鎳礦約占35%，海底含鎳錳結(jié)核那么是潛在的宏大鎳資源。硫化鎳精礦普通伴生有銅、鈷、金、銀和鉑族金屬等，在冶煉過程中可以綜合回收。氧化鎳礦主要分為鎂質(zhì)硅酸鹽型、褐鐵礦型和中間型三大類，可綜合

2、回收的成分只需鈷和鐵。1.2鎳的性質(zhì)及用途鎳是元素周期表中第族的元素，其在元素周期表中的位置決議了鎳及其化合物的一系列物理化學(xué)性質(zhì)與鈷，鐵類似，在親硫和親氧性方面接近于銅。鎳是一種雪白色金屬,原子序數(shù)為28,相對(duì)原子質(zhì)量為58.71,熔點(diǎn)為(14531),沸點(diǎn)為2732,其在不同條件下的密度如下表1-1所示。表1-1 鎳的密度條件2014531500鑄鎳電解鎳鎳丸化學(xué)純密度/gcm-38.9087.97.768.88.98.49.040.03鎳的化合物在自然界里有三種形狀，即鎳的氧化物、硫化物和砷化物。其氧化物有氧化亞鎳NiO、四氧化三鎳Ni3O4及三氧化二鎳Ni2O3。三氧化二鎳僅在低溫時(shí)穩(wěn)

3、定，加熱至400-450，那么離解為四氧化三鎳，進(jìn)一步升溫那么變?yōu)檠趸瘉嗘?。氧化亞鎳的熔點(diǎn)為1650-1660，很容易被C或CO復(fù)原。氧化亞鎳與CO和FeO一樣，可構(gòu)成NiOSiO2和2 NiOSiO2兩類硅酸鹽化合物，但NiOSiO2不穩(wěn)定。氧化亞鎳能溶于硫酸、亞硫酸、鹽酸和硝酸等溶液中，構(gòu)成綠色的兩價(jià)鎳鹽。概略起來鎳的用途可分為六類：制造金屬資料。包括制造不銹鋼、耐熱合金鋼和多種鎳合金等約3000余種金屬資料，約占消費(fèi)總量的70%以上。用于電鍍。其用量約占鎳總消費(fèi)量的15%。在石油化工的氫化過程中作催化劑。在煤氣化過程中，公用CO和H2合成甲烷時(shí)發(fā)生以下反響：CO+H2CH4+H2O溫度8

4、00加催化劑，常用的催化劑為高度分散在氧化鋁基體上的鎳復(fù)合資料25%-27%，這種催化劑不易被H2S、SO2等毒化。用作化學(xué)電源，是制造電源的資料。如在工業(yè)上已消費(fèi)的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni電池和H2-Ni密封電池。制造顏料和染料。其最主要的是組成黃橙色顏料，該顏料由TiO2、NiO和Sb2O3的混合料在800以下煅燒而成，覆蓋才干強(qiáng)，具有金紅石或尖晶石構(gòu)造，故化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。制造陶瓷和鐵素體。如陶瓷工業(yè)上用NiO作著色劑，此外，還能添加料坯與鐵素體間的黏結(jié)性，并使料坯外表光潔致密。鐵素體是一種較好的陶瓷資料，主要用于高頻電氣設(shè)備。2.鎳鐵冶煉用耐火資料耐火資料是能滿足高溫條件下運(yùn)用的

5、無機(jī)非金屬資料，如熱工設(shè)備中的內(nèi)襯構(gòu)造資料，高溫容器內(nèi)襯資料，高溫安裝中的元件、部件資料等。冶金對(duì)耐火資料的性能要求非常嚴(yán)厲，即耐火度要高，高溫強(qiáng)度要好，能經(jīng)受熔渣、金屬液的侵蝕和急劇的溫度變化，有的還要求其在高真空和高溫下不揮發(fā)或不發(fā)生分解，可以說，冶金工業(yè)的開展與耐火資料工業(yè)的提高是密不可分的。按其原料的化學(xué)性質(zhì)，耐火資料可分為堿性、酸性和中性三類。堿性耐火資料的主要成分是MgO和CaO；酸性耐火資料的主要成分為SiO2；中性耐火資料分為Al2O3質(zhì)、C質(zhì)和SiC質(zhì)等，耐火資料成分如表2-1所示。表2-1 耐火資料的分類分類耐火資料稱號(hào)主要原料主要成分酸性耐火資料黏土質(zhì)耐材耐火黏土SiO2

6、+Al2O3硅質(zhì)耐材石英巖、硅石SiO2石英玻璃SiO2中性耐火資料高鋁質(zhì)耐材鋁礬土、藍(lán)晶石Al2O3+ SiO2剛玉質(zhì)耐材工業(yè)鋁氧、電熔剛玉Al2O3碳質(zhì)耐材炭素資料、石墨C碳化硅質(zhì)耐材碳化硅SiC堿性耐火資料鎂質(zhì)耐材菱鎂礦、海水鎂礦MgO鎂碳質(zhì)耐材高級(jí)鎂砂、石墨MgO、 C白云石質(zhì)耐材白云石CaO+ MgO石灰質(zhì)耐材石灰、化學(xué)純碳酸鈣CaO按照運(yùn)用溫度，可分為普通耐火制品耐火度為1580-1770、高級(jí)耐火制品耐火度為1770-2000、特級(jí)耐火制品耐火度大于2000。耐火資料具有如下重要性質(zhì)：耐火度和荷重軟化點(diǎn)。耐火度是資料在高溫下抵抗熔化的性能，耐火度是衡量硅酸鋁系耐火資料質(zhì)量的一個(gè)重

7、要目的。熔點(diǎn)是純物質(zhì)的固液相平衡溫度，耐火度是低于純物質(zhì)熔點(diǎn)的。耐火資料在運(yùn)用時(shí)都接受一定負(fù)荷，假設(shè)耐火資料受熱后變形，爐體必然損壞，因此荷重軟化點(diǎn)是耐火資料的另一個(gè)重要質(zhì)量目的。高溫抗折強(qiáng)度。高溫強(qiáng)度大的磚，其抗渣性能必然好，抗急冷急熱變化的才干也強(qiáng)，因此高溫抗折強(qiáng)度成為許多耐材特別是堿性耐材的關(guān)鍵目的。熱震穩(wěn)定性。耐火資料遭到的急劇溫度變化稱作熱震或叫熱沖擊。由于耐火制品為脆性資料，膨脹率較大而彈性較小，因此在遭到熱沖擊時(shí)引起內(nèi)應(yīng)力使資料破裂或剝落。氣孔率和密度。耐材的氣孔有和外界相通的開口氣孔和與外界不通的封鎖氣孔兩類，封鎖氣孔體積很難測(cè)定，因此，制品的氣孔率用開口氣孔體積所占的百分比表

8、示，稱為顯氣孔率。耐火制品的密度和氣孔有關(guān)，不包括任何氣孔體積的密度稱為真密度；包括全部氣孔體積在內(nèi)的密度稱為體積密度；僅包括封鎖氣孔體積而不包括開口氣孔體積的密度稱為假密度。氣孔率和密度是耐火制品致密程度的目的，高密度制品的力學(xué)性能好，也有利于抗渣侵蝕和抗熱震，得到高密度制品的關(guān)鍵是高壓成型設(shè)備?？乖?。對(duì)于冶金耐材，抗渣侵蝕是非常重要的性能，與渣的性質(zhì)及耐火資料種類有關(guān)。硅酸鋁系耐火資料價(jià)錢廉價(jià)、用途廣泛而且種類多，其根本化學(xué)成分是SiO2和Al2O3，黏土磚、高鋁磚及硅磚是典型的硅酸鋁系耐火資料。堿性耐火資料主要組分為CaO- MgO共晶成分，為67%CaO、33%MgO，共晶溫度為23

9、00。2.1耐火資料的損毀與壽命導(dǎo)致耐火資料損毀的緣由很多，有耐火資料性能、質(zhì)量和運(yùn)用條件問題，也有爐子設(shè)計(jì)、砌筑質(zhì)量和冶煉操作等問題。耐火資料的損毀往往是許多要素的綜合結(jié)果。普通來說，堿性資料爐襯，在熔煉過程中與熔渣反響，會(huì)改動(dòng)資料組成和構(gòu)造，呵斥耐材的損毀。操作溫度猛烈動(dòng)搖以及金屬液、渣和氣流的沖擊等要素，那么加速耐火資料的損毀。耐材的剝落：由于開口氣孔的毛細(xì)作用，熔渣可以進(jìn)入磚的內(nèi)部，構(gòu)成以硅酸鹽為主的新相，在高溫下原磚和新構(gòu)成的蛻變層膨脹系數(shù)有差別，往往產(chǎn)生熱應(yīng)力以致出現(xiàn)裂紋，裂紋擴(kuò)展使蛻變層剝落而損毀，氣孔率大、氣孔直徑大、熔渣和耐火資料間潤(rùn)濕良好，都使這種損毀加劇。總之，要提高冶煉

10、爐襯的壽命，從耐火資料性能方面看要高純?cè)?、高壓成型、高溫?zé)傻摹叭呒夹g(shù)，以得到高純度、高密度、高強(qiáng)度的耐火資料。從運(yùn)用耐火資料的方面看，要正確選擇耐火資料砌筑方法和改良冶煉工藝，以使?fàn)t襯平衡侵蝕，可見冶煉工藝對(duì)爐襯壽命的影響也大?；鸱ㄒ苯鹉突鹳Y料用量大，其保管也非常重要，應(yīng)在專門倉(cāng)庫(kù)中分類存放，防止其受潮蛻變，不定形資料要防止混料，以免降低質(zhì)量甚至使資料蛻變。3.鎳鐵冶煉用原資料 原資料的質(zhì)量及供應(yīng)條件直接關(guān)系著鎳鐵冶煉的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的,是確保按方案種類順利進(jìn)展消費(fèi),到達(dá)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、高效的前提條件。必需大力改善冶煉原料的供應(yīng)和管理，積極實(shí)現(xiàn)冶金原料的“精細(xì)化，確保冶煉用原料的化學(xué)成

11、分和物理性質(zhì)符合技術(shù)條件，延續(xù)供應(yīng)的原料成分和物理性質(zhì)堅(jiān)持穩(wěn)定。鎳鐵冶煉所需根本原料科分為主爐料即氧化鎳礦和含鎳、鐵前往料，輔料即復(fù)原劑、熔劑、成球黏結(jié)劑等。3.1氧化鎳礦及前往料氧化鎳礦的大致成分見表3-2。硅酸鹽型氧化鎳礦的火法冶煉，首先要對(duì)購(gòu)回的礦石進(jìn)一步挑選或手選，以排除那些風(fēng)化程度較差、含鎳檔次較低的大塊貧礦，并經(jīng)均勻化處置，力求獲得鎳檔次較高且穩(wěn)定的礦石。氧化鎳礦含游離水和結(jié)晶水普通在30%左右，經(jīng)枯燥后仍含20%左右結(jié)晶水，須經(jīng)720以上煅燒，充分排水，并預(yù)復(fù)原后，方可入爐冶煉。紅土礦是由鐵和鎳的氧化物組成的次生共生礦，其特點(diǎn)是硬度小，含水高H2O=20%-40%，易泥化，檔次約

12、為1%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，紅土礦一類鎳礦占世界鎳儲(chǔ)量的75%以上，是非常有價(jià)值的鎳資源。紅土礦各成分含量如下表3-1所示。表3-1 紅土礦成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) %礦類Ni+CoFeCuCr2O3SiO2Al2O3MgOCaO紅土礦1.040-480.01-0.055.1210-173-53-51.5-3含鎳不銹鋼、合金冶煉產(chǎn)生的除塵灰，含鎳資料加工產(chǎn)生的打磨屑、酸洗泥、鍍鎳泥及其他含鎳、鐵前往料，經(jīng)枯燥脫水后，根據(jù)入爐成分要求，可與新礦搭配造球利用，具有很好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。表3-2 氧化鎳礦類型及成分類型類號(hào)NiCoFeMgOSiO2CaOAl2O3灼減鎂質(zhì)硅酸鹽Fe8-12%SiO240-48%MgO

13、25-35%A2.270.119.929.643.00.20.77.0A2.320.0510.323.746.30.10.810.3A1.38.330.844.40.96.0A0.988.833.744.11.05.9褐鐵礦Fe30%B1SiO220%B225%B11.3334.52.117.64.313.29.5B21.1531.03.031.52.57.57.0中間型Fe12-25%C1 MgO 20-35%C2 MgO10-25%C12.7-3.214.123370.32.211.3C12.40.0714.426.234.50.11.512.3C11.560.0416.126.733.7

14、0.12.99.1C12.440.0312.421.843.40.12.010C22.250.0614.519.439.70.15.512.5C22.0621.211.535.53.210C23.20.0513.814.847.51.99.1C22.70.0513.217.445.91.89.6C22.20.0718.812.941.63.09.6C22.50.1517.018.539.03.810.73.2冶金輔料3.2.1復(fù)原劑用煤炭煤是一種固體燃料和化工資料，含碳量普通為46%-97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金屬光澤，相對(duì)密度為1.1-1.8。就世界礦物能源探明的地質(zhì)儲(chǔ)量看，煤炭資源最

15、為豐富，約10萬億噸。中國(guó)探明可直接利用的煤炭資源儲(chǔ)量為1886億噸，剩余可采儲(chǔ)量為900億噸。我國(guó)煤炭總的分為無煙煤、煙煤和褐煤三類，其中煙煤又包括貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、長(zhǎng)焰煤。3.2.1.1煤的性質(zhì)煤的性質(zhì)通常指煤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。煤的性質(zhì)與成煤植物積聚環(huán)境和煤化程度有關(guān)。煤的物理性質(zhì)包括煤的光澤、顏色、密度、外表性質(zhì)潤(rùn)濕性、比外表積和孔隙度等、光學(xué)性質(zhì)折射率、反射率及其熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)。煤的熱學(xué)性質(zhì)包括煤的比熱容、煤的導(dǎo)熱系數(shù)和熱穩(wěn)定性。煤的力學(xué)性質(zhì)包括硬度、強(qiáng)度和可磨性。煤的化學(xué)性質(zhì)是指煤與多種化

16、學(xué)試劑在一定條件下產(chǎn)生不同化學(xué)反響的性質(zhì)，包括氧化、加氫、鹵化、水解和烷基化以及煤與CO2的反響性等，還包括用不同溶劑萃取的可萃取性。煤的工藝性質(zhì)指煤在一定加工條件下或轉(zhuǎn)化過程中所呈現(xiàn)的特性，如煤的塑性、可選性、黏結(jié)性、結(jié)焦性以及煤的發(fā)熱量、煤灰熔融性和煤的結(jié)渣性等，煤的性質(zhì)決議其用途。3.2.1.2煤的主要用途無煙煤的主要用途：煤化程度大的無煙煤可用作復(fù)原劑代焦炭煉制電石、碳化硅、紅磷、黃磷、鎂鈣磷肥、石灰、白云石及其他冶金產(chǎn)品如燒結(jié)礦等，可用作石墨電極、合成氨等的原料，用作其他工業(yè)窯爐燃料、復(fù)原劑等。煤化程度中等的無煙煤中，低硫、低灰分煤可用于高爐噴吹，塊煤可用于煤氣發(fā)生爐制氣，小高爐還可

17、用塊煤替代焦炭作復(fù)原劑。煤化程度小的無煙煤用于合成氨、煤氣發(fā)生爐、高爐噴粉、礦石燒結(jié)及火電、水泥、石灰等消費(fèi)的原燃料。不黏結(jié)煤煙煤主要包括長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏煤、貧煤。其主要用途如下：長(zhǎng)焰煤主要用作機(jī)車、發(fā)電及工業(yè)鍋爐和窯爐燃料，經(jīng)過低溫干餾加工為各種液體燃料，制成合成原料氣等，用于發(fā)生爐制成煤氣，高壓加氫制成各種液體燃料。不黏煤主要作為燃料用于機(jī)車、發(fā)電及各種工業(yè)鍋爐、窯爐和制造發(fā)生爐煤氣。弱黏煤主要作為燃料用于機(jī)車、發(fā)電及各種工業(yè)鍋爐、窯爐，用于發(fā)生爐制造煤氣為冶金、水泥、玻璃工業(yè)提供能源，低灰分低磷分者可配煤煉焦。貧煤用于發(fā)電、工業(yè)窯爐及制造合成原料或發(fā)生爐煤氣，作為工業(yè)燃料運(yùn)用。褐煤的

18、主要用途如下：塊煤或壓制成型以造氣、煉焦加黏結(jié)劑或低溫干餾為半焦、焦油再加工等。用作工業(yè)原料制造活性炭、磺化煤、合成塑料，提取褐煤蠟、腐殖酸鈉等。制造農(nóng)肥等。3.2.1.3煤質(zhì)目的分級(jí)國(guó)內(nèi)外目前尚無評(píng)價(jià)煤質(zhì)優(yōu)劣的一致規(guī)范。根據(jù)有關(guān)資料引見，有關(guān)主要煤質(zhì)目的等級(jí)如表3-3和表3-4所示。表3-3 煤質(zhì)目的等級(jí)一等級(jí)固定碳/%揮發(fā)分/%灰分/%水分/%硫分/%磷分/%低分60201551.50.01中等60-7920-3515-255-151.5-2.50.01-0.1高分803525-40152.5-40.1表3-4煤質(zhì)目的等級(jí)二級(jí)別發(fā)熱量/kJkg-1塊煤強(qiáng)度大于25mm/%黏結(jié)性膠質(zhì)層最大厚

19、度/mm熱穩(wěn)定性K6P/%高值25121/29308高強(qiáng)65強(qiáng)黏20好30中值18841/25121中強(qiáng)50-65中黏10-20中等3-45低值12560/18841低強(qiáng)30-50弱黏10差45-603.2.1.4對(duì)煤質(zhì)要求的運(yùn)用實(shí)例氧化鎳礦焙燒處置過去多用低硫、低灰分、高發(fā)熱值的焦粉。為了節(jié)約焦炭和改善工藝效果，目前多用無煙煤粉替代或部分替代，對(duì)其煤質(zhì)要求為：灰分小于15%，硫分小于1.5%，磷分小于0.04%。煤氣發(fā)生爐用煤質(zhì)量如表3-5所示。表3-5 煤氣發(fā)生爐用煤質(zhì)量要求工程無煙煤煙煤褐煤灰分/%252020硫分/%41.21.2灰分熔點(diǎn)/120012001200膠質(zhì)層厚/mm16機(jī)械

20、強(qiáng)度25mm/%6565熱穩(wěn)定性13mm殘焦/%60粒度括號(hào)內(nèi)為限下率%/mm6-1313%13不含-2515%25不含-5015%13不含-2510%25不含-5012%50不含-10012%25不含-508%50不含-10010%3.2.2熔劑用石灰石石灰石作為鎳鐵冶金熔劑運(yùn)用，其質(zhì)量應(yīng)符合以下要求：堿性氧化物CaO含量應(yīng)高，酸性氧化物SiO2+Al2O3含量應(yīng)低。石灰石中CaO的實(shí)際含量為56%，自然界中石灰石都會(huì)有一定的雜質(zhì)，故實(shí)踐含量要比實(shí)際含量低。冶煉要求石灰石中SiO2和Al2O3含量不大于3.5%，以使石灰石的有效熔劑提高，即有效 CaO活度提高。有害雜質(zhì)S、P越低越好。石灰石

21、中普通含S 0.01%-0.08，P 0.001%-0.03%。石灰石應(yīng)有一定的強(qiáng)度和均勻的塊度。石灰石化學(xué)成分和粒度要求如表3-6和表3-7所示。表3-6 石灰石化學(xué)成分要求類別等級(jí)化學(xué)成分/%CaOCaO+MgOMgOSiO2PS不小于不大于普通石灰石特級(jí)品541.00.0020.02一級(jí)品531.50.010.08二級(jí)品5232.20.020.10三級(jí)品513.00.030.12四級(jí)品504.00.040.15高鎂石灰石特級(jí)品551.00.0050.02一級(jí)品541.50.010.08二級(jí)品5382.20.020.10三級(jí)品523.00.030.12四級(jí)品514.00.040.15表3-

22、7石灰石粒度要求用途粒度范圍/mm最大粒度/mm允許動(dòng)搖范圍/%上限不超越下限不超越煅燒回轉(zhuǎn)窯30810冶煉電爐10-50601063.2.3黏結(jié)劑用膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土又稱皂土，分鈣質(zhì)和鈉質(zhì)兩種，是以蒙脫石為主的層狀黏土礦物，用作成球黏結(jié)劑，配加量為廢品量的1%-2%，對(duì)其質(zhì)量要求如下：最適宜的水分含量為7%-8%枯燥溫度不大于149。小于0.043mm粒度的含量大于70%，小于0.074mm粒度的含量大于90%，小于0.15mm粒度的含量不小于97%。膨潤(rùn)土應(yīng)具有如下形狀，即當(dāng)3g膨潤(rùn)土與0.15g化學(xué)純的氧化鎂及100mm蒸餾水混合后靜置24h，應(yīng)無沉淀產(chǎn)生。膠體量不小于90ml，上層溶液不超越

23、10%。膨潤(rùn)土的質(zhì)量參考目的如表3-8所示。表3-8 膨潤(rùn)土質(zhì)量參考目的目的級(jí)別一級(jí)二級(jí)蒙脫石含量/%6045-602h吸水率/%120100-120膨脹倍數(shù)128-12粒度小于0.074mm的占99%以上水分/%小于10%硫分/%小于0.5%氧化鎳礦成球運(yùn)用粉化的石灰粉消石灰取代膨潤(rùn)土作黏結(jié)劑被實(shí)際證明是合理的，值得推行。4.鎳鐵冶金原料的加工鎳鐵冶金的原料加工處置,可大致分為兩段:前段主要是塊礦破碎、物料枯燥、礦物制粉和配混料后造球；后段那么主要是生球焙燒。其中破碎、造球和生球焙燒是消費(fèi)過程的主要環(huán)節(jié)。4.1礦石破碎破碎是原料加工過程中的一個(gè)根本工序，包括對(duì)氧化鎳礦塊料、塊煤和石灰石的破碎

24、，為后續(xù)爐料加工預(yù)備必要的條件。4.1.1物料的普通技術(shù)特征物料粒度是指物料料塊的大小，通常以料塊最大邊長(zhǎng)mm來表示，也有以經(jīng)過的篩孔尺寸或篩余百分比來表示的。破碎機(jī)的喂料粒度與破碎后的出料粒度的比值稱為破碎比，即i= Dmax/dmax式中 i破碎比；Dmax破碎機(jī)喂粒最大粒度，mm；dmax破碎后的出最大料粒度，mm。破碎比的大小是破碎機(jī)選型的重要參數(shù)之一，不同破碎機(jī)有不同的破碎比，如表4-1所示。表4-1 破碎等級(jí)及粒度破碎等級(jí)喂料粒度/mm出料粒度/mm粗碎300-500100中碎100-30020-100細(xì)碎50-1000-20破碎機(jī)的喂料粒度應(yīng)與來料的粒度相順應(yīng)，換言之，要根據(jù)破碎

25、物料的最大粒度，合理選擇破碎機(jī)。破碎機(jī)的出料粒度，決議于破碎機(jī)出料口的寬度及破碎機(jī)的特性，為了提高磨機(jī)的任務(wù)效率，降低粉磨電耗，在物料入磨前，將其盡能夠破碎得細(xì)一些是非常必要的。因此，破碎機(jī)的出料粒度，往往按入磨物料所要求的粒度而定。4.1.2礦石強(qiáng)度及硬度系數(shù)物料破碎的難易程度主要取決于礦石的機(jī)械強(qiáng)度抗壓、抗折，通常采用普式硬度系數(shù)來評(píng)定礦石的強(qiáng)度。所謂普式硬度系數(shù)f是礦石的極限抗壓強(qiáng)度壓除以100所得的數(shù)值，即f=壓/100。按普式硬度系數(shù)的大小，可將礦石分為五個(gè)硬度等級(jí)，如表4-2所示。表4-2 按按普式硬度系數(shù)劃分的硬度等級(jí)礦石硬度等級(jí)普式硬度系數(shù)礦石舉例很軟2煙煤、褐煤、水淬礦渣、黏

26、土軟2-4氧化鎳礦、爐渣、混灰石中硬4-8石灰?guī)r、石膏、螢石硬8-10鞏固石灰?guī)r、鐵礦、石英巖很硬10花崗巖、玄武巖、硬石英巖4.2原料烘干與配粉為了獲得適于復(fù)原電爐冶煉運(yùn)用的合格爐料，必需將氧化鎳礦含前往料、復(fù)原劑、熔劑、黏結(jié)劑等物料加工成符合粒度要求的粉體，在前述粗破的根底上，為準(zhǔn)確配料和均勻混料進(jìn)而造球發(fā)明條件。鎳鐵冶金所用原輔料硬度都不大見表4-2，易破碎，但情況復(fù)雜。就原輔料中量最大的氧化鎳礦而言，它是由自然風(fēng)化程度大的土質(zhì)粉礦和風(fēng)化程度小的石質(zhì)塊礦構(gòu)成的。兩者各有特點(diǎn)：土質(zhì)粉礦鎳檔次較高且成分均勻，但含游離水較多；石質(zhì)塊礦鎳檔次較低且不均勻，但含游離水較少。 石質(zhì)塊礦經(jīng)破碎、制粉后

27、可直接進(jìn)入配混料、造球工序；而土質(zhì)粉礦不需破碎，卻須烘干后方可入磨。為了確保原料成分均勻、穩(wěn)定，多將經(jīng)粗破大塊石質(zhì)礦后的石質(zhì)和土質(zhì)礦一同進(jìn)展烘干，然后細(xì)磨。4.3配料各種物料配量如下：鎳鐵礦。按其化學(xué)成分及各輔助原料配量分批配入。除塵灰等前往料。依閱歷，按配料基量的5%配加。復(fù)原劑。按一定量鐵和全部鎳元素得以復(fù)原的量配入。熔劑。熔劑配加量按堿度要求確定。黏結(jié)劑。其配入量應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定，普通膨潤(rùn)土用量為廢品量的1%-2%。運(yùn)用消石灰作黏結(jié)劑，其用量與膨潤(rùn)土相近。5.鎳鐵冶金主要設(shè)備5.1環(huán)形燒結(jié)機(jī)燒結(jié)是將粉狀料或細(xì)粒料進(jìn)展高溫加熱，在不完全熔化的條件下燒結(jié)成塊的過程。燒結(jié)的方法有鼓風(fēng)燒結(jié)和抽風(fēng)燒結(jié)

28、之分，以抽風(fēng)燒結(jié)最為常見。抽風(fēng)燒結(jié)分為延續(xù)式和間歇式，用于延續(xù)式抽風(fēng)燒結(jié)的有帶式燒結(jié)機(jī)和環(huán)式燒結(jié)機(jī)等；用于間歇式抽風(fēng)燒結(jié)的有固定式燒結(jié)機(jī)如盤式燒結(jié)機(jī)和箱式燒結(jié)機(jī)和挪動(dòng)式燒結(jié)機(jī)等?，F(xiàn)代燒結(jié)機(jī)主要是抽風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)和環(huán)形燒結(jié)機(jī)，前者由于消費(fèi)才干大，機(jī)械化程度高，自動(dòng)控制安裝較完善，勞動(dòng)消費(fèi)率也高，在大型鐵礦粉燒結(jié)消費(fèi)中多被采用。從消費(fèi)規(guī)模和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性思索，環(huán)形燒結(jié)機(jī)更適宜與電爐冶煉鎳鐵配套運(yùn)用。5.1.1環(huán)形燒結(jié)機(jī)工藝流程燒結(jié)的過程是伴隨著物料物理化學(xué)變化的過程。燒結(jié)料因劇烈的熱交換從70以下被加熱到1200-1400，并從固相中產(chǎn)生液相，液相又被迅速冷卻而凝固，其過程包括：1燃料熄滅和熱交換；

29、2水分蒸發(fā)及冷凝；3碳酸鹽分解，燃料中揮發(fā)分的揮發(fā)；4礦物的氧化、復(fù)原與分解；5硫的氧化和去除；6固相間的反響與液相的生成；7液相冷凝和燒結(jié)礦二次氧化等。其中包含的化學(xué)反響如下所列：2Fe2O33H2O=2 Fe2O3+3 H2OCaCO3=CaO+CO23 Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO=3FeO+ CO22FeO+SiO2=2 FeOSiO23Ni2O3+CO= 2Ni3O4+CO2Ni3O4+CO=3NiO+ CO22NiO+SiO2=2 NiOSiO2原料廠礦粉、返料、燃料、熔劑按比例混合，然后送混料機(jī)進(jìn)展二次混勻和造球，由皮帶運(yùn)輸機(jī)送到燒結(jié)機(jī)給料倉(cāng)，完成供料工

30、藝?；旌玫牧嫌刹剂掀骶鶆虻胤植荚跓Y(jié)機(jī)盤面進(jìn)展點(diǎn)火燒結(jié)，從燒結(jié)機(jī)機(jī)頭布好料開場(chǎng)抽風(fēng)燒結(jié)，到機(jī)尾大盤末端雙輥破碎機(jī)進(jìn)展破碎。經(jīng)過漏斗溜到設(shè)在下層平臺(tái)的熱振動(dòng)篩中進(jìn)展篩分，不小于5mm的合格燒結(jié)礦經(jīng)過溜槽溜到儲(chǔ)礦槽，供電爐運(yùn)用，不大于5mm的粉礦，經(jīng)過配料皮帶機(jī)進(jìn)展重新配料。燒結(jié)過程產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)過重力第一次除塵，雙旋風(fēng)第二次除塵，脈沖布袋除塵器捕集粒徑大于0.3m的細(xì)小粉塵第三次除塵后，除塵效率到達(dá)了99%以上，再經(jīng)風(fēng)機(jī)抽入煙鹵水幕除塵后，排入大氣。其工藝流程如圖5-1所示。5-1燒結(jié)工藝流程圖燒結(jié)機(jī)各系統(tǒng)及其功能如下：1配料系統(tǒng)。配料系統(tǒng)由配料倉(cāng)、圓盤給礦機(jī)、配料皮帶機(jī)等組成。用裝載機(jī)將礦粉、

31、燃料、熔劑、返礦等物料裝入配料室料倉(cāng)內(nèi)，經(jīng)過圓盤給礦機(jī)將以上物料按要求比例，送到配料皮帶機(jī)上，由皮帶機(jī)將物料運(yùn)至圓筒混料機(jī)進(jìn)展混勻造球。2混料制粒系統(tǒng)?；炝舷到y(tǒng)普通由二次混合完成，一次混合主要是將從配料室來的各種物料混合均勻，再用皮帶機(jī)送至二次混合造球，二次混合的目的主要是為了提高球團(tuán)質(zhì)量，改善燒結(jié)過程中的透氣性。將混合料最終制成3-8mm占75%的小球形混合料，再由皮帶機(jī)送到布料倉(cāng)進(jìn)展布料，圓筒混料機(jī)具有混料范圍廣、能順應(yīng)原料的變動(dòng)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、消費(fèi)可靠及消費(fèi)才干大等優(yōu)點(diǎn)。3混合料布料系統(tǒng)?；旌狭喜剂舷到y(tǒng)主要由圓輥給料機(jī)、反射板、扇形閘門等組成，按照工藝要求經(jīng)過調(diào)理扇形閘門的開啟度和圓輥給料機(jī)

32、的轉(zhuǎn)速將混合料供到反射板上進(jìn)展偏析布料，經(jīng)過調(diào)速反射板的角度來得到不同的布料效果。4煤氣點(diǎn)火系統(tǒng)。煤氣點(diǎn)火系統(tǒng)由煤氣及空氣調(diào)理系統(tǒng)、燒嘴、助燃風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火室等組成。點(diǎn)火器采用本身預(yù)熱安裝對(duì)助燃空氣進(jìn)展預(yù)熱，可提高助燃空氣溫度100-150，從而獲得良好的節(jié)能效果。燒結(jié)消費(fèi)運(yùn)用的燃料分為點(diǎn)火燃料和燒結(jié)燃料。5燒結(jié)主機(jī)。燒結(jié)主機(jī)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)安裝、頭尾端部密封、臺(tái)車風(fēng)箱、吸風(fēng)安裝、機(jī)架、落塵系統(tǒng)和粉塵搜集系統(tǒng)等組成。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在大盤下部側(cè)方，由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、蝸輪減速機(jī)等組成，經(jīng)過普通減速器與蝸輪減速機(jī)配合，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。卸料器采用3kV電動(dòng)機(jī)，位于大盤尾部，獨(dú)立的動(dòng)力系統(tǒng)完成大盤卸料，臺(tái)車與

33、風(fēng)箱嚴(yán)密銜接，沒有空隙，有效地防止了漏風(fēng)。6燒結(jié)礦的破碎、篩分系統(tǒng)。雙齒輥破碎機(jī)設(shè)置在燒結(jié)機(jī)的尾部，它主要擔(dān)任將臺(tái)車卸下的大塊燒結(jié)礦破碎成小塊。經(jīng)雙齒輥破碎機(jī)破碎后的燒結(jié)礦進(jìn)展篩分，目的是將廢品和返礦分開對(duì)熱礦消費(fèi)流程，或者提高冷卻效果對(duì)冷礦卻消費(fèi)流程。不小于5mm的燒結(jié)礦提高溜槽到鱗板保送機(jī)再由皮帶機(jī)運(yùn)至儲(chǔ)礦槽內(nèi)，供電爐運(yùn)用。小于5mm的粉料經(jīng)過篩下皮帶機(jī)運(yùn)至混料系統(tǒng)重新進(jìn)展混合、燒結(jié)。7抽風(fēng)除塵系統(tǒng)。抽風(fēng)除塵系統(tǒng)由降塵管、旋風(fēng)除塵器、重力除塵器、水除塵器、主抽風(fēng)機(jī)、管路及煙沖組成。在燒結(jié)抽風(fēng)過程中產(chǎn)生的煙氣及灰塵和抽風(fēng)冷卻過程中產(chǎn)生的廢氣及灰塵灰塵約0.5-3g/m3經(jīng)過風(fēng)箱進(jìn)入降塵管(5

34、0mm以上)除掉，經(jīng)降塵管除塵后的煙氣進(jìn)入重力除塵器進(jìn)展二次除塵，灰塵經(jīng)除塵器的卸灰閥排到運(yùn)輸小車上運(yùn)到配料室料倉(cāng)參與配料。重力除塵后的煙氣經(jīng)過旋風(fēng)和水幕進(jìn)一步除塵后，到達(dá)國(guó)家規(guī)定的排放規(guī)范。5.2回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯屬于可旋轉(zhuǎn)窯爐，其筒體與程度成一角度，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速安裝靠齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)窯運(yùn)用固體粉煤燃料或液體油燃料和氣體燃料。與豎爐相比，回轉(zhuǎn)窯具有以下優(yōu)點(diǎn)：1消費(fèi)才干大，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，消費(fèi)率高；2對(duì)煅燒物料順應(yīng)性好，原料粒度可小到10mm，充分利用礦山資源；3煅燒產(chǎn)質(zhì)量量穩(wěn)定，燃料帶入雜質(zhì)少，產(chǎn)品純度高。與豎爐相比，其缺乏之處是：投資較高，占地面積較大，單位燃料耗費(fèi)較高等

35、?；剞D(zhuǎn)窯煅燒氧化鎳礦可依消費(fèi)條件因地制宜，采用成球法或直接將礦物入窯煅燒?；剞D(zhuǎn)窯筒體類型有：1直筒型。這是回轉(zhuǎn)窯最常見的筒體構(gòu)造，整個(gè)筒體直徑一樣，構(gòu)造簡(jiǎn)單，部件及窯內(nèi)襯磚規(guī)格較少，便于制造、維修。2窯頭擴(kuò)展型。擴(kuò)展回轉(zhuǎn)窯燃料熄滅區(qū)域的直徑，以擴(kuò)展熄滅帶的窯積，從而提高窯的發(fā)熱才干，添加火焰氣體輻射層厚度，改善窯內(nèi)高溫區(qū)域傳熱。3窯尾擴(kuò)展型。擴(kuò)展窯尾筒體直徑能加強(qiáng)窯尾的預(yù)熱才干，降低窯尾氣體流速和廢氣溫度?；剞D(zhuǎn)窯的支撐及傳動(dòng)安裝：1滾圈是安裝在回轉(zhuǎn)窯的筒體上與托輪接觸支撐筒體、窯襯、物料等一切回轉(zhuǎn)部分的部件。2托輪是回轉(zhuǎn)窯的支撐安裝，它除了支撐回轉(zhuǎn)窯筒體的重力外，還在徑向和軸向?qū)剞D(zhuǎn)窯筒體起著

36、定位作用。托輪的數(shù)量根據(jù)窯的長(zhǎng)短不同而異，與滾圈相對(duì)應(yīng)匹配，普通為2-4對(duì)。3擋輪回轉(zhuǎn)窯是傾斜安裝的，斜度普通為3%左右。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，由于窯體本身的重力而產(chǎn)生沿軸向下滑的分力等于滾圈與托輪間產(chǎn)生的摩擦力，使窯體處于平衡形狀。但有時(shí)下滑力大于摩擦力那么會(huì)使窯體向下竄動(dòng)，擋輪就是在傳動(dòng)設(shè)備附近的一滾圈兩側(cè)安裝的輔以限制回轉(zhuǎn)窯筒體的軸向竄動(dòng)的安裝。4傳動(dòng)安裝回轉(zhuǎn)窯的傳動(dòng)安裝是回轉(zhuǎn)窯的重要組成部分，主要由主傳動(dòng)安裝、輔助傳動(dòng)安裝、小齒輪、大齒輪等組成。主傳動(dòng)安裝用于回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為回轉(zhuǎn)窯提供動(dòng)力。當(dāng)主傳動(dòng)安裝不能正常位回轉(zhuǎn)窯提供動(dòng)力保證窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輔助傳動(dòng)安裝可保證回轉(zhuǎn)窯低速運(yùn)轉(zhuǎn)，防止高溫形狀下

37、回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)時(shí)間不轉(zhuǎn)動(dòng)呵斥筒體變形?；剞D(zhuǎn)窯的傳動(dòng)是經(jīng)過電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)安裝在減速機(jī)低速軸上的小齒輪，在經(jīng)過小齒輪帶動(dòng)安裝在筒體上的大齒輪連同回轉(zhuǎn)窯一同旋轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速經(jīng)過主電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速或變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)。窯頭罩及密封安裝：1窯頭罩設(shè)在回轉(zhuǎn)窯窯頭，下部開設(shè)出料口，側(cè)面多半設(shè)置檢修入孔，還留有燃槍安裝孔和察看孔等。2密封安裝回轉(zhuǎn)窯進(jìn)出口處的密封質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)能否正常、熱工過程能否穩(wěn)定至關(guān)重要?；剞D(zhuǎn)窯的密封方式很多，主要有摩擦式、迷宮式和氣封式等，其中以摩擦式較為常見。摩擦式密封多為彈簧片或石墨塊式。5.3復(fù)原電爐用于復(fù)原氧化鎳礦的電爐主要分為矮煙罩半封鎖式復(fù)原電爐、半封鎖旋轉(zhuǎn)式復(fù)原電爐、全封鎖式復(fù)原電爐

38、。復(fù)原電爐的機(jī)械設(shè)備包括爐體、電極系統(tǒng)、煙罩或爐蓋、爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、加料安裝、液壓系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等。爐體由鋼制爐殼和耐火資料砌襯組成，普遍采用圓形爐體，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造緊湊，短網(wǎng)的布置也較容易做到合理，容易制造，大中型電爐爐殼采用16-25mm厚的鍋爐鋼板制成。爐襯普通在渣線以下的爐襯和爐底接觸鐵水部分，用碳質(zhì)耐火資料或鎂質(zhì)耐材，其他部位用高鋁質(zhì)或黏土質(zhì)耐材，接近爐殼部位用隔熱資料。5.3.1電極鎳鐵復(fù)原電爐的電極絕大部分為自焙電極，自焙電極由電極殼和電極糊固體炭素資料和黏結(jié)資料組成組成。在消費(fèi)時(shí)將電極糊參與特制的電極殼內(nèi)，經(jīng)過爐內(nèi)的傳導(dǎo)熱、輻射熱和電阻熱將電極焙燒硬化。電極焙燒的有三個(gè)階段：1第一

39、階段為軟化段。溫度由室溫升到200，此時(shí)電極糊全部軟化成流體形狀，并有少量黃煙冒出，正常時(shí)這個(gè)區(qū)域由上部開場(chǎng)直到銅瓦上緣500mm左右。2第二階段為揮發(fā)段。溫度為200-600，此時(shí)電極糊已充溢熔化充填電極殼，并明顯揮發(fā)，電極糊逐漸變稠。接近銅瓦上部，銅瓦冷卻作用使外部溫度較中心溫度低，并堅(jiān)持溫度上升較慢，這樣可使電極的揮發(fā)分充分排出，不急于焦化，使電極糊堅(jiān)持塑性，填充得好，空隙少使電極致密強(qiáng)度高。此階段是電極燒結(jié)的關(guān)鍵階段，尤其揮發(fā)段的下半段在銅瓦約3/5高處，正好外部有一定的塑性，中心開場(chǎng)焦化，因此既能少量導(dǎo)電，又可使電極和銅瓦接觸良好。3第三階段為燒結(jié)段。電極糊已移至銅瓦下部2/5，溫度

40、已升到600-800，電極糊焦化，將最后少量揮發(fā)物排出，變硬，構(gòu)成導(dǎo)電好的電極。此處電流密度大，爐口輻射熱也增大，故電極周圍溫度又上升較快，中心和外部溫度逐漸一致。當(dāng)電極從銅瓦中出來時(shí)，已是導(dǎo)電性良好、鞏固的電極了，又經(jīng)過料面上進(jìn)一步升溫，進(jìn)展部分石墨化轉(zhuǎn)變，進(jìn)入料面變成石墨化電阻小的電極。自焙電極事故主要有電極糊懸料、漏糊、軟斷和硬斷。5.3.2復(fù)原電爐變壓器電爐供電回路是電能保送的主回路，其供電系統(tǒng)為：電網(wǎng)高壓電纜母線高壓隔分開關(guān)高壓斷路器電爐變壓器短網(wǎng)經(jīng)電極輸入電爐。電爐變壓器主要技術(shù)特點(diǎn)：低壓側(cè)電壓特別低，電流特別大；低壓繞組每相幾路的引線端頭都是首尾相間隔引出箱外，高壓繞組最好也是每

41、相的首尾均引出箱外，而不在箱內(nèi)銜接；具有多級(jí)分接電壓；具有良好的絕緣強(qiáng)度及機(jī)械強(qiáng)度；具有不大的阻抗或短路電壓；接線組別普通采用12組；具有一定的過載才干，配有相應(yīng)的良好冷卻措施；大容量電爐采用三臺(tái)單相變壓器組是合理的；選用殼式構(gòu)造有一定的優(yōu)越性，殼式構(gòu)造與芯式構(gòu)造相比，其感抗可降低到原來的1/5-1/3，因此大大降低了變壓器空載損耗。同時(shí)與同容量的芯式變壓器相比，殼式變壓器具有體積小、質(zhì)量輕、過載才干強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是大中型電爐變壓器應(yīng)優(yōu)先采用。通常在復(fù)原電爐消費(fèi)中，在配料恰當(dāng)、操作工藝合理的條件下，電爐能否到達(dá)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的目的，決議于電爐的功率因數(shù)cos、電效率和熱效率。由于在一定的變壓

42、器視在功率下，功率因數(shù)高時(shí)，才干從電網(wǎng)中多獲得有功功率，為高產(chǎn)發(fā)明有利條件。電效率高，才干把從電網(wǎng)得到的一定功率，充分輸入爐內(nèi)進(jìn)展消費(fèi)，設(shè)備有功損耗減少，產(chǎn)品單位電耗相應(yīng)降低。熱效率高，電爐所得到的總熱能可以充分利用于消費(fèi)。總熱能的主要部分是由輸入電爐的有效功率的電能轉(zhuǎn)變而來，當(dāng)然，也有少量的其他來源，如副反響中的放熱反響以及炭材的熄滅等，但相對(duì)較少，以致可以忽略不計(jì)。因此電爐的實(shí)踐消費(fèi)才干，可以用變壓器的視在功率與功率因數(shù)、電效率及熱效率的乘積來表示，后三個(gè)因數(shù)都恒小于1。5.3.3復(fù)原電爐消費(fèi)工藝(參考)將燒結(jié)礦、復(fù)原劑焦丁和熔劑(石灰)混制由料罐從爐頂料倉(cāng)下部的加料管導(dǎo)入爐內(nèi)，延續(xù)加料定時(shí)出渣出鐵。液態(tài)金屬鎳鐵與爐渣經(jīng)分渣器分別后，經(jīng)過鏈?zhǔn)借T鐵機(jī)