【正文】 將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來。回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。有適合鎳鐵生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，無須固定資產(chǎn)投資，投資1000萬元流動(dòng)資金即可租賃生產(chǎn)線生產(chǎn)（租金極其低廉）。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是鎳最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。目前全球有色金屬中，鎳的消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第5位。又再分為高碳（C ％～％）、中碳（C ％～％）和低碳（C ％）；低磷（P ％）與高磷（P ％）鎳鐵。而世界上鎳儲(chǔ)量的65％左右貯存在氧化鎳礦床中，由于其因含有氧化鐵的緣故而呈紅色，因此也俗稱紅土鎳礦。同時(shí)采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序NiO、FeO、Cr2oSiO2進(jìn)行還原反應(yīng)。 三、紅土鎳礦預(yù)處理 紅土鎳礦屬非結(jié)晶型礦種。不同的鎳鐵生產(chǎn)廠家對(duì)入爐前鎳礦的脫水燒結(jié)處理普遍使用如下幾種預(yù)處理方式： ①回轉(zhuǎn)窯烘干→造塊→回轉(zhuǎn)窯高溫脫水、預(yù)熱。 四、數(shù)種工藝流程 回轉(zhuǎn)窯直接還原法 鎳礦→烘干→破碎→配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)→預(yù)熱→回轉(zhuǎn)窯脫水、還原→固融態(tài)渣鐵混合物→水淬→磨碎→跳汰、強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離→細(xì)粒鎳鐵→電爐重熔→精煉脫硫→鎳鐵。 該工藝在冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)方面與高爐法冶煉鎳鐵有相似之處。最終該工藝在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)保壓力下停止，1985年日本礦業(yè)公司佐賀關(guān)冶煉廠的最后一座鎳鐵高爐熄火，標(biāo)志著鼓風(fēng)爐冶煉鎳鐵技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家壽終正寢。 由于國家限制400 m3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，似乎不及高爐法，因而采用大容量高爐冶煉低Ni鎳鐵值得關(guān)注和研究。主要冶煉設(shè)備為礦熱電爐，國內(nèi)個(gè)別廠家也有使用與電弧爐結(jié)構(gòu)相似的電爐生產(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)備配套情況及精煉效果均不盡相同，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比也存在一定差異。 五、鎳鐵產(chǎn)業(yè)的意義 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平提高，不銹鋼生產(chǎn)消費(fèi)快速增長(zhǎng)。 此外，由于電解鎳主要是由硫化鎳礦冶煉所得，而硫化礦提取工藝成熟，長(zhǎng)時(shí)間的大量開采使得世界近期可供開發(fā)的硫化礦資源已經(jīng)不多，加之硫化礦資源勘探周期和建設(shè)周期均較長(zhǎng)，開發(fā)和利用相對(duì)比較困難，與硫化鎳礦情況相反的是紅土鎳礦資源豐富，貯存在紅土礦中鎳金屬量占據(jù)了鎳儲(chǔ)量的65％，而每年從氧化鎳礦中提取的鎳只占世界鎳產(chǎn)量的30％，因此隨著世界上硫化鎳礦資源的逐步減少，從氧化鎳礦中提取鎳金屬將具有極大的發(fā)展前景。使用該技術(shù)冶煉1噸鎳合金僅需要15噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而國內(nèi)其他廠家則需要28噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可最大限度降低產(chǎn)品成本，減少紅土鎳礦資源的浪費(fèi)。產(chǎn)品供合金鋼生產(chǎn)使用。典型的硅鎂鎳礦含鎳量較低(Ni ％～％)，水分含量很高(30％～45％)，在熔煉時(shí)形成熔點(diǎn)較高的爐渣和金屬相。窯溫維持在523K左右，得到含水分15％～20％的預(yù)干燥礦石。排料端窯溫控制在1073～1173K，此時(shí)礦石中絕大部分鎳的氧化物被還原成金屬，而鐵的氧化物只有一部分被還原成金屬，其余成為氧化亞鐵。8226。通常在鎳鐵包中加入純堿、石灰或碳化鈣進(jìn)行爐外精煉除硫。氧化鎳礦生產(chǎn)鎳鐵 重有色金屬 氧化鎳礦的冶煉提取方法，可分為火法和濕法兩大類。鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達(dá)到較高的溫度，爐內(nèi)的氣氛也比較容易控制。在電爐還原熔煉的過程中幾乎所有鎳和鈷的氧化物都被還原成金屬，而鐵則不必全部還原成金屬，鐵的還原程度可通過還原劑的加入量加以調(diào)節(jié)。造锍熔煉一般在鼓風(fēng)爐中進(jìn)行，也可以用電爐。高鎳锍產(chǎn)品一般含鎳79%，%。缺點(diǎn)是鈷也進(jìn)入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應(yīng)有的價(jià)值。RRAL工藝由Caron教授發(fā)明，又稱為Caron流程，適合于處理含鎂較高(MgO10%)，含鎳1%左右的硅酸鹽型紅土礦，基本流程是還原焙燒—氨浸。為了防止?jié)窳显诒簾^程中結(jié)團(tuán)，在焙燒之前用回轉(zhuǎn)窯干燥，除去95%的水分，其還原焙燒時(shí)間為90min，還原氣體由煤氣發(fā)生器供給，控制爐膛底部還原氣氛CO/CO2或H2/H2O為1：1，焙燒溫度730～760℃。在此，氧化鎳產(chǎn)品中含有大量鈷，這種氧化鎳產(chǎn)品即不符合各種鎳合金生產(chǎn)要求，鈷的回收率又非常低，只有40%左右。淬冷后在ACC體系溶液中浸出，浸出液用H2S沉鈷得到Ni/CoS產(chǎn)品(含Ni約39%，Co約13%)，沉鈷后液蒸氨，煅燒，在帶式還原爐中用H2還原焙燒得含鎳90%的鎳粉，最后在980℃，惰性氣氛條件下壓制成Ni塊。 （2） Marinduque冶煉廠將蒸氨所得堿式碳酸鎳用AAC溶液再溶解，部分蒸氨除雜后，在165℃。 Marinduque冶煉廠與Townsvillen鎳冶煉廠流程相似，不同之處主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)： （1） 還原焙燒還原劑和沉鈷劑不同：Marinduque冶煉廠使用的還原劑是含H2 75%，N2 25%的氣體，還原溫度較低，才650℃。在Towsville 鎳冶煉廠，還原焙燒設(shè)備使用層式Herreschoff還原焙燒爐，入料前混入礦重4%的重油。浸出過程在鼓空氣浸出槽中進(jìn)行，金屬鎳、鈷浸出進(jìn)入溶液并形成鎳、鈷氨絡(luò)離子。焙砂中的鎳、鈷采用氨性溶液浸出，浸出渣中的鐵可以通過磁選回收。濕法主要形成了兩種工藝，一 種是還原焙燒—氨浸工藝(簡(jiǎn)稱RRAL)，另一種是加壓酸浸工藝(簡(jiǎn)稱HPAL)。火法工藝主要應(yīng)用于處理硅鎂鎳礦，適合于處理鎳含量1%，鐵含量30%左右，鈷含量低的紅土鎳礦。得到的低鎳锍(通常含Ni+Co=20~30%)再送到轉(zhuǎn)爐中吹煉成高鎳锍。采用該法生產(chǎn)鎳鐵合金的工廠主要有法國的新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠、哥倫比亞塞羅馬托莎廠和日本住友公司的八戶冶煉廠，鎳鐵產(chǎn)品中含鎳20～30%，全流程回收率為90～95%，鈷進(jìn)入合金。爐料需預(yù)先在回轉(zhuǎn)窯中干燥脫水，在700～800℃條件下進(jìn)行預(yù)焙燒。 1 火法冶煉工藝硅鎂鎳礦通常采用火法冶金工藝處理。碳成為CO氣體除去，而硅、鉻、磷等則形成氧化物進(jìn)入爐渣。精煉 除去粗鎳鐵中的硫、硅、碳、鉻和磷等雜質(zhì)使之達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)。電爐產(chǎn)出粗鎳鐵一般含Ni 25％、C ％、S ％、Si ％、P ％，熔點(diǎn)1513K；爐渣一般含F(xiàn)eO 12％、SiO2 45％、MgO 30％，液化溫度1858K。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混有還原劑(碎煤或焦)的預(yù)干燥礦石與煙氣逆向運(yùn)行，隨著爐料向窯頭方向移動(dòng)，其溫度和被還原程度逐漸提高。生產(chǎn)流程包括干燥、煅燒與預(yù)還原、熔煉和精煉等環(huán)節(jié)。1988年世界鎳鐵產(chǎn)品的含鎳量約占氧化鎳礦總產(chǎn)鎳量的65％。技術(shù)成熟可靠，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景 。該院多年從事紅土鎳礦冶煉工藝技術(shù)開發(fā)和回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳粒鐵科技攻關(guān)和研發(fā)工作，經(jīng)多年的研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同成分紅土鎳礦的配型混合、壓團(tuán)，以及無熔劑煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)鎳粒鐵試驗(yàn)，有效減輕粉塵率和回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈，確?；剞D(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，達(dá)到了批量生產(chǎn)的條件。不銹鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)將拉動(dòng)鎳金屬消費(fèi)量增長(zhǎng)。 電硅熱法工藝是以Si作還原劑，在高溫條件下，對(duì)NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，生成鎳鐵。 電碳熱法是以C作還原劑，在電能高溫條件下，對(duì)鎳礦中的NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，冶煉出鎳鐵，因而，在電爐冶煉過程中，調(diào)整合適的配炭量，限制FeO還原，可生產(chǎn)出Ni含量較高的電爐鎳鐵。 在國內(nèi)，近年采用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)生鐵操作相似，特別適合于使用低Ni、高Fe鎳礦生產(chǎn)低Ni鎳鐵（含鎳生鐵）。高爐直接冶煉出的鎳鐵，其含Ni量基本取決于入爐鎳礦中的Ni／Fe比值，而鼓風(fēng)爐法生產(chǎn)的粗鎳，其含Ni量，不只受限于該比值的大小。熔煉過程熱能來自煤粉（或重油）燃燒放出的熱量，其是火法冶煉鎳鐵生產(chǎn)中，設(shè)備最簡(jiǎn)單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產(chǎn)工藝。 ③回轉(zhuǎn)窯烘干→脫水、燒結(jié)（包括預(yù)還原）。 紅土鎳礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分較高，尤其是目前我國紅土鎳礦主要進(jìn)口國菲律賓和印尼兩國氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在30~35％范圍波動(dòng)。反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成鎳鐵。 二、工藝原理 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仍舊以火法冶煉為主。 世界上可開采的鎳資源有二類，一類是硫化礦床，另一類是氧化礦床。 鎳鐵主要成