红土镍矿回转窑生产镍铁的工艺和技术

   大型红土镍矿焙烧还原回转窑是整个红土镍矿回转窑冶炼工艺流程中关键设备之一.矿石经干燥后进入红土镍矿回转窑，在回转窑内加热到800℃后去除矿石表面水分及结晶水，并部分还原矿石中的铁、镍和钴氧化物，进入电炉熔炼。 红土镍矿回转窑工艺与高炉法或电炉法等工艺相比有如下优点： 
    （1）、熔炼的主要能源为煤, 而不是昂贵的焦炭或电能。 
    （2）、原料的自由选择, 可用东南亚的各种红土镍矿。 
    （3）、所产高镍镍铁质量高（含Ni20%左右），可直接用作不锈钢的生产原料。 
  （4）、同时可作为钢水熔炼时的冷却剂。

    熔炼方法和工艺如下：  
    预处理步骤是将原料红土镍矿磨细后, 与含碳物料和熔剂石灰石混合, 然后连续给入红土镍矿回转窑。在回转窑中, 物料与煤燃烧所产生的热气流逆流运动,经受所有熔炼步骤--干燥, 脱水, 还原和金属成长。金属是在窑中半熔融条件下生成的。烧成的物料熔块从回转窑出来就将它水碎,磨细后, 用重选和磁选机将还原成的镍铁合金从排出的熔块中分离出来。分离出来的镍铁呈直径2~3毫米的沙状颗粒, 并夹带1~2%炉渣, 其化学组成为C0.1%, Ni18~22%, S0.45%, P0.015% 。  此产品不管含硫多高均适用于炼钢过程, 因炼钢时有很好的脱硫能力。沙状颗粒在炼钢过程中相当有利于连续加料和作为冷却剂物料快速溶解。
红土镍矿回转窑生产工艺镍和铁的回收率都很高，均在90%以上。  

镍铁生产工艺 
一、镍、镍铁与镍矿 
镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。 
镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni 15％～25％）、FeNi30（Ni 25％～35％）、FeNi40（Ni 35％～45％）和FeNi50（Ni 45％～60％）。又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C 0.030％～1.0％）和低碳（C <0.03％）；低磷（P <0.02％）与高磷（P <0.030％）镍铁。目前国内厂家生产的镍铁品位主要集中在1.6～2.0％、4～8％以及10～15％，同时也有小部分厂家能生产含镍量在20％以上的镍铁。 
世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，由于其因含有氧化铁的缘故而呈红色，因此也俗称红土镍矿。目前发现的红土镍矿多分布在南、北回归线一带，如澳大利亚、巴布亚新几内亚、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾和古巴等地。  
 
红土镍矿预处理 
红土镍矿属非结晶型矿种。不同镍矿类型，成分波动范围为：Ni 0.87％～3.85％，Fe 6％～50％，MgO 1.5％～32％，Si02 5％～58％，Al2o3 1％～15％，P 0.000 4％～0.000 2％，S 0.00l％～0.08％。 
红土镍矿另一个特点是水分较高，尤其是目前我国红土镍矿主要进口国菲律宾和印尼两国气候多雨潮湿，镍矿中水分基本在30~35％范围波动。为确保镍铁冶炼炉况稳定，镍矿在入炉前必须进行脱水，造块处理。不同的镍铁生产厂家对入炉前镍矿的脱水烧结处理普遍使用如下几种预处理方式： 
①回转窑烘干→造块→回转窑高温脱水、预热。 
②回转窑烘干→造块→竖炉烧结、预还原。 
③回转窑烘干→脱水、烧结（包括预还原）。 
不同的镍矿处理工艺的投资费用及工艺操作难度不同，对整个镍铁冶炼工艺综合能耗及产品质量的影响也有所不同，因而，随着我国镍铁生产的规模化，选择何种镍矿预处理方式，值得分析。 

镍铁产业的意义 
随着我国经济的发展和人民生活水平提高，不锈钢生产消费快速增长。铬镍系不锈钢是消费镍的主要不锈钢品种，由于其优异的综合性能，得到广泛应用，占不锈钢总产量的60％～75％。不锈钢产量的增长将拉动镍金属消费量增长。随着金融危机影响的渐渐消退，镍价重回2万美元以上，镍铁合金对降低不锈钢冶炼成本的优势逐渐得到体现，镍铁在不锈钢原料中占据了重要的地位，国内的镍铁冶炼行业在经历了08年的萧条衰败后重新迎来了另一个发展良机。 
此外，由于电解镍主要是由硫化镍矿冶炼所得，而硫化矿提取工艺成熟，长时间的大量开采使得世界近期可供开发的硫化矿资源已经不多，加之硫化矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难，与硫化镍矿情况相反的是红土镍矿资源丰富，贮存在红土矿中镍金属量占据了镍储量的65％，而每年从氧化镍矿中提取的镍只占世界镍产量的30％，因此随着世界上硫化镍矿资源的逐步减少，从氧化镍矿中提取镍金属将具有极大的发展前景。

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