1、對原料的要求
對于“回轉(zhuǎn)窯(RK)-礦熱爐(EF)”流程,礦石成分很重要,有3個指標是采用RKEF工藝應(yīng)該關(guān)心的:
(1) Ni品位,希望在1.5以上,最好 2.0以上。
(2) Fe/Ni,希望在6~10,最好接近6,中Ni品位高;如果Fe/Ni>10,則很難冶煉出含20%的鎳鐵,因為原料中Fe過高,很難在回轉(zhuǎn)窯中控制氧化鐵的還原度。
(3) MgO/SiO2,在0.55~0.65較合適,少量加入熔劑就可以得到低熔點的爐渣結(jié)構(gòu)。
以上3個條件只是合適的條件,而不是必須的條件,在礦石條件不符合上述要求時,可以生產(chǎn)品位較低的鎳鐵,技術(shù)經(jīng)濟指標將受到影響。
還原劑(煙煤或無煙煤均可)和石灰石也是RKEF工藝所必需的,這兩種原料在我國資源豐富,容易得到。
2、典型工藝流程、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)
(1) 生產(chǎn)流程
原料場→篩分、破碎和混勻配料→回轉(zhuǎn)窯→礦熱爐→鐵包脫硫→精煉轉(zhuǎn)爐→澆鑄。在這個基礎(chǔ)上,發(fā)展了對原料預(yù)干燥、原料制球、回轉(zhuǎn)窯節(jié)能和余熱發(fā)電、礦熱爐高效冶煉和低熔點渣系配料、采用底吹或側(cè)吹精煉轉(zhuǎn)爐替代頂吹轉(zhuǎn)爐、鎳鐵粒化等技術(shù),適用于不同條件的工廠。
(2) 典型工藝裝備組成
2臺5.0×100m回轉(zhuǎn)窯、2臺63MVA的密閉礦熱爐、40t的底吹精煉轉(zhuǎn)爐,造粒和鑄塊設(shè)備。年產(chǎn)鎳鐵10.12萬t(鎳金屬2~2.2萬t)。鑒于國產(chǎn)設(shè)備的成熟度和運輸條件制約,為降低投資,國內(nèi)的在建工廠采用4座回轉(zhuǎn)窯、2臺48MVA礦熱爐的方案將可以縮短建設(shè)周期,收到好的經(jīng)濟效益。
(3) 工藝概述
礦石、石灰石、還原劑在原料場、備料間加以篩分破碎后,混勻配料送入回轉(zhuǎn)窯。
在回轉(zhuǎn)窯中,原料經(jīng)干燥、焙燒、預(yù)還原,制成約1000℃的鎳渣,回轉(zhuǎn)窯煙氣經(jīng)余熱鍋爐、除塵、脫硫化后排放,粉塵與原料混合后再次入窯。
鎳渣在封閉隔熱狀態(tài)下(高架送料小車)加入礦熱爐料倉(內(nèi)襯耐火磚),根據(jù)工藝要求通過不同位置的下料管分配到礦熱爐內(nèi)。礦熱爐為全封閉式,自焙電極,埋弧冶煉,還原并熔分粗制鎳鐵和爐渣,同時產(chǎn)生含Co約75%的礦熱爐荒煤氣,荒煤氣經(jīng)過凈化送到回轉(zhuǎn)窯燒嘴,與煤粉一起作為燃料,除塵灰經(jīng)處理后,返回到原料場。礦熱爐爐渣經(jīng)過水淬后可作為建筑材料,用于道路建設(shè)、制磚。
礦熱爐的產(chǎn)品是粗制鎳鐵,出鐵前預(yù)先在鐵水包加脫硫劑,出鐵同時脫硫,粗制鎳鐵含Si、C、P等雜質(zhì),需要繼續(xù)精煉,扒渣后,兌入酸性轉(zhuǎn)爐,吹氧脫硅,同時加入含鎳廢料以防鐵水溫度偏高,脫硅后扒渣(或者擋渣出鐵),兌入堿性轉(zhuǎn)爐,吹氧脫磷、脫碳,同時加入石灰石造堿性渣,堿性轉(zhuǎn)爐精煉后的鎳鐵水送往澆注車間,鑄成合格的商品鎳鐵塊或者制成粒狀鎳鐵。
(4) 工藝特點
①原料適應(yīng)性強?蛇m用鎂質(zhì)硅酸鹽礦和含鐵不高于30%的褐鐵礦型氧化鎳礦,以及中間型礦。最適合使用濕法工藝難以處理的高鎂低鐵氧化鎳礦石。
②鎳鐵品位高,有害元素少。同樣的礦石,RKEF工藝生產(chǎn)的鎳鐵品位高于高爐法和“燒結(jié)礦-礦熱爐”工藝。該工藝的脫硫和轉(zhuǎn)爐精煉工序能夠?qū)㈡囪F的有害元素降低到ISO6501標準所要求的范圍內(nèi),為煉鋼用戶所歡迎。
③節(jié)能環(huán)保,循環(huán)利用。原料水分較多,料場和篩分破碎運輸?shù)倪^程中不產(chǎn)生粉塵,回轉(zhuǎn)窯煙氣余熱可回收蒸汽用于發(fā)電,經(jīng)過煙氣脫硫滿足環(huán)保要求后排入大氣,回轉(zhuǎn)窯和礦熱爐煙塵返回料場;礦熱爐煤氣經(jīng)除塵后送回轉(zhuǎn)窯作燃料,爐渣水淬后成為建筑工業(yè)原材料。轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收蒸汽,煤氣回收利用,爐渣磁選回爐,尾渣可鋪路或制作水泥。從含水爐料進入回轉(zhuǎn)窯直到礦熱爐出鐵出渣的整個過程產(chǎn)中,爐料處于全封閉,環(huán)保節(jié)能。
④鎳渣熱料入礦熱爐;剞D(zhuǎn)窯產(chǎn)的鎳渣在900℃以上的高溫下入爐,相對于“燒結(jié)礦-礦熱爐”的冷料入爐,節(jié)省了大量的物理熱和化學(xué)熱,顯著降低了電能和還原劑的消耗,提高了生產(chǎn)效率。
我國是不銹鋼生產(chǎn)和消費的大國,鎳鐵需求巨大,非常有必要掌握應(yīng)用RKEF技術(shù),以低成本高效率地生產(chǎn)鎳鐵,滿足國民社會發(fā)展需求的同時創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。該工藝的大多數(shù)設(shè)備為冶金工業(yè)常用設(shè)備,以我國冶金設(shè)備制造能力,均可國產(chǎn)化,大大降低投資。
RKEF氧化鎳礦火法冶金技術(shù)由日本、加拿大和前蘇聯(lián)所擁有。2005年以來經(jīng)過與前蘇聯(lián)專家接觸,探討合作的可能性,并考察了由前蘇聯(lián)建設(shè)、地處烏克蘭的帕布什鎳鐵廠。目前已有中鋼濱海公司、福建德勝鎳業(yè)、天津榮程鋼鐵公司購買了該技術(shù),這些項目都在進行中,預(yù)計l~2年內(nèi)將建成投產(chǎn)。
雖然RKEF是成熟技術(shù),但由于各國各地的外部條件不同,比如電和能源結(jié)構(gòu),將影響生產(chǎn)成本。
國內(nèi)采用該技術(shù)必須進行改進。首先要研究配料模型。國內(nèi)氧化鎳礦資源貧乏,要依靠進口,進口礦來源復(fù)雜,缺乏穩(wěn)定的原料基地,使得配料模型的開發(fā)更為重要。配料模型確定后,還要進行小型工業(yè)實驗,以獲得爐渣熔點、渣鐵熔分特性和合適的燒結(jié)溫度等數(shù)據(jù),以指導(dǎo)生產(chǎn)。
其次,開展對回轉(zhuǎn)窯的余熱利用和煙氣脫硫的研究。由于天然氣資源緊缺,國內(nèi)建設(shè)項目的回轉(zhuǎn)窯多用煤粉為燃料,為保護環(huán)境,必須明確回轉(zhuǎn)窯煙氣特性,脫除煙塵和硫分,同時研究回轉(zhuǎn)窯低溫余熱利用問題。
再次,礦熱爐是鎳鐵冶煉投資最大的工序,對于爐型、耐火材料、電極直徑、極心圓直徑、電極電流密度及電壓調(diào)整等需要進行研究,確定最適合的參數(shù),實現(xiàn)節(jié)電和延長爐襯壽命。
最后,轉(zhuǎn)爐的問題。在國內(nèi)看到的幾座鎳鐵精煉轉(zhuǎn)爐沿用了煉鋼用頂吹轉(zhuǎn)爐的設(shè)計,噴濺嚴重,原因是鎳鐵精煉轉(zhuǎn)爐的渣量大,約是煉鋼轉(zhuǎn)爐渣量的10倍。另外,粗制鎳鐵是高硅鎳鐵水,普通煉鋼轉(zhuǎn)爐處理起來很困難。國內(nèi)建設(shè)中的鎳鐵廠采用氧氣底吹轉(zhuǎn)爐將很好地解決以上問題。
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江蘇鵬飛集團成功開發(fā)紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯,該技術(shù)已快速進入生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。該技術(shù)應(yīng)用在紅土鎳礦冶煉鎳方面已取得很不錯的經(jīng)濟效益和社會效益。RKEF工藝優(yōu)勢明顯:提煉鎳含量高、雜質(zhì)少;鎳的回收率高;能源消耗低。我國鎳金屬生產(chǎn)技術(shù)已有重大突破,擁有自主知識產(chǎn)權(quán),紅土鎳礦生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鎳鐵。利用回轉(zhuǎn)窯冶煉紅土鎳礦石生產(chǎn)鎳生鐵,近期主要用戶及鎳礦回轉(zhuǎn)窯:
序號 |
用戶名稱 |
設(shè)備名稱 |
設(shè)備規(guī)格 |
數(shù)量 |
項目名稱 |
1 |
福建鼎信實業(yè)有限公司 |
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4.4×100m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
2 |
江蘇康陽國際貿(mào)易有限公司
(江蘇德龍鎳業(yè)有限公司) |
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4.4×100m |
18臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.3×33.5m |
18臺 |
3 |
廣東廣青金屬科技有限公司 |
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4.4×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ5×40m |
4臺 |
4 |
廣西北海誠德鎳業(yè)有限公司 |
回轉(zhuǎn)窯 |
Φ5.2×118m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
5 |
山東匯祥貿(mào)易有限公司 |
回轉(zhuǎn)窯 |
Φ4.85×75m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.3×34m |
3臺 |
6 |
廣東陽江世紀青山鎳業(yè)有限公司 |
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4.6×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ5×45m |
4臺 |
7 |
山東鑫海科技股份有限公司
(臨沂金海匯科技有限公司) |
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4×60m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4×40m |
2臺 |
8 |
唐山凱源實業(yè)有限公司
|
回轉(zhuǎn)窯 |
φ4.8×90m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ4.3×40m |
|
9 |
遼寧晟運實業(yè)發(fā)展有限公司
|
回轉(zhuǎn)窯 |
Φ4.85×75m |
1臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ4.3×34m |
|
10 |
廣西金源鎳業(yè)有限公司
|
回轉(zhuǎn)窯 |
Φ4.8×110m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.8×42m |
| |