鎳鐵冶煉的工藝

1、有關(guān)鐵冶煉的工藝：雖然紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝，但目 前世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法照舊以火法冶煉為主?；鸱ㄒ睙掓囪F是在高溫條件下，以 C或 SiNiO及其他氧化物如 FeO進展復(fù)原而得。同時承受選擇性復(fù)原工藝，合理使NiO、FeO、Cr2O3、SiO2NiO+CNi+CO T=420 1FeO+CFe+CO T=650 2Cr2O3+CCr+COSiO2+CSi+CO因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，NiO 及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在鎳鐵冶煉過程中，其實際反響較簡單。反響生成的Ni 和Fe從上述1、2反響式中可看出：NiO、F

2、eO 復(fù)原反響開頭溫度較低，而且，NiO 的開頭反響溫度比 FeO 約低 200；因而，火法冶煉鎳鐵過程NiO 含量較低，但 NiO 90NiFe 很低的狀況下，可通過不同的工藝操作，使產(chǎn)品含 Ni 量提高到較高水平，與鐵合金其他產(chǎn)品如高碳鉻鐵、硅合金等相比，電爐粗鎳 冶煉難度相對較低。目前我國鎳鐵冶煉主要承受高爐法和電爐法兩種： 1、高爐法：鎳礦脫水、燒結(jié)、造塊配入焦炭、熔劑高爐冶煉粗鎳鐵精 煉降Si、C、P、S鎳鐵。在國內(nèi)，近年承受的火法冶煉鎳鐵較為普遍，主要是借用于現(xiàn)有煉鐵小高爐直接轉(zhuǎn)產(chǎn)，具體操作與小高爐生產(chǎn)生鐵操作相像，特別適合于使用 低NiFeNi含鎳生鐵。該工藝仍以焦炭燃燒放熱作為

3、冶煉熱能，入爐鎳礦中 FeO 可被焦炭中的C 充分復(fù)原，故粗鎳鐵中的Ni 含量凹凸根本受限于入爐鎳礦 NiFe 的比值大小。由于國家限制 400 立方米以下小高爐的使用，而使用礦熱電爐，利用低鎳高鐵鎳礦，直接生產(chǎn)低 Ni 鎳鐵，其工藝的合理性和易操作性，好似不Ni2、電爐法鎳礦脫水、造塊配入焦炭、熔劑電爐冶煉粗鎳鐵降C、Si、 P、S電爐法是以 電爐法是以 C 作復(fù)原劑，在電能高溫條件下，對鎳礦中的 NiO、FeO等氧化物進展復(fù)原，冶煉出鎳鐵，因而，在電爐冶煉過程中，調(diào)整適宜的配炭量，限制 FeO 復(fù)原，可生產(chǎn)出 Ni 含量較高的電爐鎳鐵。國外火法冶煉鎳鐵主要承受此工藝，國內(nèi)廠家生產(chǎn)含 Ni

4、大于 10的產(chǎn)品時亦普遍承受。主要冶煉設(shè)備為礦熱電爐，國內(nèi)個別廠家也有使用與電弧爐構(gòu)造相像的電爐生產(chǎn)其設(shè)備最大容量為 9 MVA，其鎳礦預(yù)處理方式，冶煉工藝的具體操作，精煉工藝設(shè)備配套狀況及精煉效果均不盡相同，各項指標(biāo)比照也存在肯定差異。電爐鎳鐵冶煉技術(shù)措施0211由于煉鋼技術(shù)的進步，原來承受純鎳類原料冶煉合金鋼和不銹鋼的鋼廠，從經(jīng)濟角度考慮已改用非純鎳類，因此，火法冶煉進展很快。處理紅土鎳礦的火法冶煉有兩種冶煉方法，一種方法是用鼓風(fēng)爐生產(chǎn)，另一種方法是電爐復(fù)原熔煉得到鎳鐵。由于鼓風(fēng)爐冶煉是最早的煉鎳方法之一，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大、冶煉技術(shù)進步、煉鋼廠對鎳類原料要求的提高，以及環(huán)境保護要求的提高，

5、這一方法已逐步被淘汰。承受電爐熔煉：(1)熔池溫度易于把握，可以到達較高的溫度，可處理含難熔物較多的原料，爐渣易于過熱，有利于四氧化三鐵的復(fù)原，渣含有價金屬較少；(2)爐氣量較少， 含塵量較低；(3)生產(chǎn)簡潔把握，便于操作，易于實現(xiàn)機械化和自動化。因此，電爐熔煉是進展趨勢。由于紅土鎳礦熔點在 16001700K 之間，組成紅土鎳礦的礦物氧化物穩(wěn)定性依次為：CaOSiO2Fe203NiO，氧化物穩(wěn)定性大小打算該元素的還原性大小，因此，紅土鎳礦中各氧化物在復(fù)原性氣氛中復(fù)原挨次為： NiOFe203SiO2CaO。為了提高鎳鐵產(chǎn)品質(zhì)量，電爐鎳鐵冶煉承受選擇性 復(fù)原原理，即缺碳操作：在電爐復(fù)原熔煉的過

6、程中幾乎全部的鎳氧化物都 被復(fù)原成金屬，而鐵則不必全部復(fù)原成金屬鐵，鐵的復(fù)原程度通過復(fù)原劑 焦炭的參加量加以調(diào)整，鎳的比重較大，在生產(chǎn)中簡潔造成爐墻和爐底被 侵蝕或燒穿(生產(chǎn)周期短的不到 1 個月)，電極事故頻繁，產(chǎn)品含鎳低。因此，電爐鎳鐵冶煉關(guān)鍵技術(shù)是：(1)延長爐齡，(2)削減電極事故，(3)提高產(chǎn)品含鎳量和鎳的回收率。電爐鎳鐵冶煉技術(shù)措施承受鎂質(zhì)材料筑爐，在筑爐過程中要配好粘合劑并把握用量；搗打時，每一層鋪料厚度為 4060mm，并用風(fēng)鎬搗打嚴(yán)密，搗打完扒毛后，方可鋪料搗打下一層；在烘爐過程中要把水分烘干。承受炭磚筑爐，改炭磚平放為豎放，并在炭磚中部打眼用小石墨電 極連接成整體，磚縫用炭

7、質(zhì)材料填充，同時用風(fēng)鎬搗打嚴(yán)密。在筑爐時，兩個出鐵口要有肯定高差，生產(chǎn)前期使用高位出鐵口， 當(dāng)爐底侵蝕到肯定程度時使用低位出鐵口。把握配碳量和提高二次人爐電壓，把握電極下插深度，防止?fàn)t底侵蝕。把握好渣型，尤其是渣中的 FeO 含量，其既影響渣的導(dǎo)電性，又影響渣的熔點，最終影響鎳的回收率。鎳礦在人爐前需要預(yù)先經(jīng)過枯燥脫水，在枯燥和預(yù)熱時把握好配碳 量和水分，有利于削減翻渣事故發(fā)生，同時也有利于因翻渣引起的電極事故。電極壓放時，要勤放、少放；有條件的也可改用炭素電極或石墨電極。加強冶煉操作，勤觀查，勤調(diào)整。參考鏈接：電能的消耗占鎳鐵總本錢的 3033的鎳含量相關(guān)，在礦石鎳含量為 15時，電能消耗約

8、為600kWht 干礦25時，每噸鎳鐵的電能消耗降到 400kWh。國外購入的含鎳 1520的氧化鎳礦石，其消耗量大致是 12tt 鎳鐵。復(fù)原劑無煙煤的煤粉大約占礦石數(shù)量的 8；各種燃料的重量50kgt80m3t5kgt鎳鐵精煉工藝為了去除粗制鎳鐵中的雜質(zhì)，承受了三步精煉工藝。首先，從礦熱爐放出粗制鎳鐵水到鐵水包中，在這里向鐵水包內(nèi)參加蘇打灰，參加的比例是每噸鎳鐵水 14kg，鎳鐵水中的硫可以降到 0015008。也可以向鐵水包中噴入鈍化的鎂顆粒， 這需要用特別的蒸發(fā)器將顆粒鎂噴入鐵包內(nèi) 15m 左右的深處。這種工藝可以將鎳鐵水中的硫含量降到 0015以下近年來中國 20 多家鋼鐵公司從烏克蘭

9、引進這種工藝，應(yīng)用于高爐鐵水脫硫。將脫硫處理后的鎳鐵水上面的渣子倒掉以后，兌入到一座用酸性耐火材料做爐襯的氧氣頂吹轉(zhuǎn) 爐中。在酸性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，通過吹氧，硅被氧化，此時熔池的溫度快速提高。為了把握適宜的 熔池溫度，需要向爐內(nèi)參加生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的金屬廢棄物或者購入的含鎳的廢料。經(jīng)過脫硅處理后的鎳鐵水再被裝入到一座一樣噸位的堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，通過頂吹氧氣，去 除鎳鐵水中的碳、磷及其它雜質(zhì)。為了造堿性的爐渣和降溫，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)參加石灰石。在有充分的含 鎳廢料時，可以用石灰代替石灰石。從堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中出來的鎳鐵水中的雜質(zhì)含量已經(jīng)符合商品鎳鐵標(biāo)準(zhǔn)的要求，含鎳量提高 20左右，可以作為商品鎳鐵出售。上

10、面這些操作是通過計算機把握系統(tǒng)來完成的。帕布什鎳廠的主要工藝裝備和主要原料材料的消耗指標(biāo)這個工廠有兩條平行的工藝生產(chǎn)路線。每一條生產(chǎn)線上都裝備有二臺回轉(zhuǎn)窯、一臺變壓器功率為 48MVA 的礦熱爐礦石復(fù)原爐、一座容量為 40t 的酸性頂吹轉(zhuǎn)爐、一座容量為 40t 的堿性氧氣202285t17 萬t。主要的消耗指標(biāo)是：電能的消耗占鎳鐵總本錢的 3033。每噸商品鎳鐵的電力消耗與礦石的鎳含量相關(guān)，在礦石鎳含量為 15時，電能消耗約為 600kWht 干礦石。在礦石的鎳含量為 25時，每噸鎳鐵的電400kWh。國外購入的含鎳 1520的氧化鎳礦石，其消耗量大致是 12tt 鎳鐵。復(fù)原劑無煙煤的煤粉大約

11、占礦石數(shù)量的 8；各種燃料的重量是 50kgt 鎳鐵；氧氣 80m3t 鎳鐵；石灰 5kgt粗制鎳鐵的二步法精煉工藝帕布什鎳鐵廠正在進展的擴建工程將承受多項先進技術(shù)。下面介紹重點爭辯的二項技術(shù)二步 精煉工藝、直接冶煉鎳基不銹鋼。由于硫可以在轉(zhuǎn)爐中脫除，因此可以將鐵水包脫硫和酸性轉(zhuǎn)爐脫硅合并在一個轉(zhuǎn)爐中進展。第 一個轉(zhuǎn)爐是酸性轉(zhuǎn)爐，將其改造為頂?shù)讖?fù)合吹煉的堿性轉(zhuǎn)爐，通過底吹氬氣氮氣，在這個轉(zhuǎn)爐 中可以實現(xiàn)在復(fù)原性氣氛下脫硅和脫硫。從第一個轉(zhuǎn)爐出來的鎳鐵水再進入其次個轉(zhuǎn)爐內(nèi)脫磷，在冶煉過程中要向爐內(nèi)參加石灰石，保20。用粗制鎳鐵直接冶煉不銹鋼的工藝在上面的二步法精煉工藝中，只要將其次個轉(zhuǎn)爐改造為

12、GOR 轉(zhuǎn)爐，就可以直接生產(chǎn)出合格的 300 系列的不銹鋼。現(xiàn)在以 10tGOR 轉(zhuǎn)爐承受這種工藝流程直接生產(chǎn)不銹鋼的生產(chǎn)過程為例說明這個流程。烏克蘭冶金學(xué)院等大學(xué)和科研機構(gòu)在前蘇聯(lián)時期開發(fā)出 GOR 轉(zhuǎn)爐。用這種轉(zhuǎn)爐做為粗制鎳鐵精煉的其次座精煉轉(zhuǎn)爐，可以直接生產(chǎn) X18H9(相當(dāng)于中國的 0Cr18Ni9)為代表的鎳基不銹鋼系列的各種鋼種。這種轉(zhuǎn)爐是一種頂?shù)讖?fù)合吹煉的轉(zhuǎn)爐；頂吹氧槍通過向爐內(nèi)供氧，到達脫磷的目的；底吹 噴嘴數(shù)量為 3 個，套管式的底吹噴嘴向爐內(nèi)輸送氧氣、氮氣、氬氣、自然氣及其這些氣體的混合氣體，到達脫磷吹氧階段、深度脫硫、脫碳的目的。這個爐子的原料除了從第一座脫硅、脫硫的 精

13、煉轉(zhuǎn)爐來的熱態(tài)鎳鐵水以外，還要參加直接來自礦熱爐的粗制鎳鐵、石灰、大量的鉻鐵以保證 成分合格為限量，從而得到合格的不銹鋼水。這些鋼水被澆鑄成鋼錠，供給無縫管軋機或帶鋼的 初軋機。鎳廠工程建設(shè)并為帕布什廠的建設(shè)供給專利技術(shù)的烏克蘭專家來華進展 技術(shù)溝通。這期間，對使用低含鎳量的氧化鎳礦石直接生產(chǎn)鎳基不銹鋼的 課題進展了深入的爭辯。其次座精煉轉(zhuǎn)爐在頂吹氧脫磷任務(wù)完成以后，可 以直接轉(zhuǎn)入 GOR 轉(zhuǎn)爐的根本冶煉工藝，這時的主要任務(wù)就是進展鉻的合金300300kgt的高碳鉻鐵。這些鉻鐵的熔化和提高溫度所需要的熱量來自參加其次座精 煉轉(zhuǎn)爐GOR 轉(zhuǎn)爐中的粗制鎳鐵中的硅氧化產(chǎn)生的熱量。在向 GOR 轉(zhuǎn)爐參加鉻鐵以前，先向 GOR 轉(zhuǎn)爐中參加這些粗制的鎳鐵。會談得出的結(jié)論是，這種方案將是不銹鋼生產(chǎn)工藝中最有競爭力的一種創(chuàng) 工藝技術(shù)，用這種工藝生產(chǎn)不銹鋼可以不用建設(shè)電爐熔化廢鋼以生產(chǎn)初 煉鋼水，節(jié)約了很多的投資。這種工藝大大的節(jié)約了熔化鎳鐵和生產(chǎn)初煉 鋼水的電能，還使得鎳鐵精煉過程中被當(dāng)做雜質(zhì)而必需被氧化掉的金屬鐵 直接進入不銹鋼中，成為不銹鋼中必需含有的金屬鐵。在有不銹鋼廢鋼資 源時，還可以直接向精煉轉(zhuǎn)爐中參加不銹鋼廢鋼，降低熔化這些冷料所消 耗的能量。烏克蘭專家強調(diào)：用 12t 濕的氧化鎳礦石，生產(chǎn)