鎳鐵生產(chǎn)工藝課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 爐渣可以在更低的溫度下保持良好的流動(dòng)性 。 綜上 所述 ， 石灰石的加入不僅調(diào)整了堿度 ， 降低了爐渣的熔點(diǎn)和粘度 ，也影響著金屬的回收率和合金中鎳的品位 。 此外 ， 在其他條件不變的情況下 ， (CaO)增加還使?fàn)t渣堿度提高 ， 渣中 02濃度提高 ， 復(fù)雜的硅氧復(fù)合陰離子解體分裂形成較簡(jiǎn)單的硅氧復(fù)合陰離子 ， 故爐渣的脫硫能力提高 。 根據(jù)離子理論 ， 加入 CaO能提高堿度 ， 引入的 Ca2+能與 PO43形成弱離子對(duì)， 提高 PO43的穩(wěn)定性 ， 降低其活度系數(shù) ， 同時(shí) CaO供給的 O2促進(jìn) PO43的形成的同時(shí)還與 Fe2+形成 Fe2+ 溫度為 1550℃ 和 1600℃ 時(shí) ， 合金與渣分離良好 ， 合金質(zhì)量略有減少 ， 但鎳的品位增加 ， 合金表面光滑并有一定的金屬光澤 。 最佳熔煉條件下渣的化學(xué)成分分析 成分 TFe FeO SiO2 Al203 CaO MgO CO Ni 含量 電爐冶煉鎳鐵使用的鎳礦 NiO、 FeO含量低 。火法主要有兩種：一種是用鼓風(fēng)爐或電爐還原熔煉得到鎳鐵，又稱(chēng)鎳鐵法；另一種是添加硫化劑進(jìn)行硫化熔煉生產(chǎn)鎳硫，又稱(chēng)鎳锍法。 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 。目前的鎳鐵冶煉工藝都存在一定的問(wèn)題 ,中國(guó)現(xiàn)有的鎳鐵生產(chǎn)工藝多為高爐冶煉或礦熱電爐等高能耗高污染的落后工藝 ,而相對(duì)成熟先進(jìn)的生產(chǎn)工藝掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中 ,因此對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)或研發(fā)新的冶煉工藝無(wú)疑會(huì)成為我國(guó)鎳行業(yè)的熱點(diǎn)。 鑒于鎳鐵的以上發(fā)展前景和我國(guó)鎳鐵生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題 ， 我們要加大力度對(duì)鎳鐵生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究和改進(jìn) ： (1)我們可以針對(duì)二次電壓過(guò)低的情況 ， 重新設(shè)計(jì)變壓器 ， 降低流壓比 ，只有可以提高二次電壓 ， 使生產(chǎn)能力大幅度提高 ； (2) 二次電壓提高 ， 使得電流密度降低 ， 因此 ， 要保持或相應(yīng)提高電流密度 ， 才能保證電極有足夠的工作端長(zhǎng)度 ； (3) 擴(kuò)大極心圓直徑 ， 可以減少渣鐵對(duì)爐底的侵蝕 ， 延長(zhǎng)爐襯壽命 ； (4) 為了有效延長(zhǎng)爐襯壽命 ， 我們要選擇炭質(zhì)較少的復(fù)合材料來(lái)抵抗鎳鐵合金滲碳的化學(xué)侵蝕作用 ； (5) 同時(shí)還要注意合金成分的控制 ， 還原劑粒度的選擇以及澆鑄問(wèn)題 。雖然紅土鎳礦的主要貿(mào)易國(guó)菲律賓 、 馬來(lái)西亞等國(guó)采取相關(guān)的政策 ,但這種趨勢(shì)使得原料的供應(yīng)存在極不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn) 。綜上所述，解決火法工藝能耗高的難題以及開(kāi)發(fā)新的濕法工藝處理中低品位鎳紅土礦將是今后鎳冶煉的發(fā)展方向。 粗鎳鐵合金再經(jīng)過(guò)精煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金 ， 鎳鐵合金主要供生產(chǎn)不銹鋼 。 據(jù)資料介紹，國(guó)外電硅熱法工藝是在爐外，通過(guò)倒包操作，使加入的 Si對(duì)熔體中的 NiO進(jìn)行還原，生成鎳鐵，與熱兌法生產(chǎn)微碳鉻鐵的反應(yīng)機(jī)理和工藝操作基本相同，因而，可稱(chēng)之為熱兌法工藝。但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng) ， 還原劑逐漸被消耗至盡 ， 爐內(nèi)的還原氣氛逐漸減弱 ， 局部會(huì)出現(xiàn)氧化性氣氛 ， 可能會(huì)出現(xiàn)鎳和鐵的重新氧化 ， 導(dǎo)致合金質(zhì)量減少 ， 金屬回收率降低 ， 而且 冶煉時(shí)間越長(zhǎng) ，生產(chǎn)效率越低 ， 電耗也越高 。 說(shuō)明在 1400℃ 的溫度下 ， 渣的粘度很大 ， 被還原的鎳鐵不能順利沉降 ， 渣鐵分離不好 。P2O5和 4 CaO 按照分子理論 ， 石灰石分解產(chǎn)生的氧化鈣 (CaO)是脫硫反應(yīng)的反應(yīng)物 ， 爐渣中 (CaO)增多 ， 能大大地促進(jìn)在金屬爐渣界面上進(jìn)行的脫硫反應(yīng) ， 此外 ， 石灰石降低渣的熔點(diǎn) ， 減少粘度 ， 有利于脫硫 。 但當(dāng)石灰石用量超過(guò)一定值以后 ， 石灰石的分解產(chǎn)生的 CO2增加 ， 這些 CO2在高溫下和焦粉反應(yīng) ，消耗部分還原劑 ， 使得熔煉的有效還原劑減少 ， 因而造成合金質(zhì)量下降 ， 金屬回收率下降 ， 鎳的品位上升 ， 這與焦粉用量少時(shí)鎳鐵品位高而金屬回收率低的規(guī)律一致 。2SiO2的初晶區(qū) 。 此外 ， 在一定的條件下 ， 增加爐渣中 FeO含量會(huì)使?fàn)t渣的粘度顯著降低 ， 流動(dòng)性增強(qiáng) 。 焦粉用量少時(shí) ， 鎳的品位高 ， 由于熔煉過(guò)程中 ， 鎳在合金和渣中存在一個(gè)平衡 ， 鎳鐵中 Ni品位高 ， 渣含鎳也高 ， 而且渣的化學(xué)損失 (鎳的氧化物 )和物理?yè)p失 (渣中夾帶 )也增加 ， 鎳的回收率降低 。鎳的回收率在焦粉用量超過(guò)一定值后增長(zhǎng)平緩 ， 說(shuō)明焦粉用量達(dá)到一定值后再增加 ， 對(duì)提高鎳的回收率作用不大 ， 要想繼續(xù)增加鎳的回收率 ， 應(yīng)該從減少渣中鎳的損失方面考慮 。 熔煉對(duì)焦炭的質(zhì)量要求如下 :(l)含碳量高 ， 灰分低 。在國(guó)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）。 ②回轉(zhuǎn)窯烘干 → 造塊 → 豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。 NiO+C→ Ni+CO ↑ (1) T=420℃ FeO+C→ Fe+CO ↑ (2) T=650℃ 從上述（ 1）、（ 2）式可以看出： NiO、 FeO還原反應(yīng)開(kāi)始溫度較低，而且， NiO的開(kāi)始反應(yīng)溫度比 FeO約低 200℃ ；因而，火法冶煉鎳鐵過(guò)程中，盡管所采用的鎳礦 NiO含量較低，但 NiO 90％以上被還原，而且，在 Ni／ Fe很低的情況下，可通過(guò)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、錳硅合金等）相比，電爐粗 鎳冶煉難度相對(duì)較低。由于硫化鎳礦資源品質(zhì)好，工藝技術(shù)成熟，現(xiàn)約 60％～ 70％的鎳產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦。 在不銹鋼中增加鎳的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu) ， 從而改善諸如可塑性 、 可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性 ， 所以鎳被稱(chēng)為奧氏體形成元素 。 以上述紅土鎳礦為例，加工一噸紅土鎳礦可得 20%左右高鎳鎳鐵100Kg左右，生產(chǎn)總費(fèi)用約 250元 /噸礦，礦石成本 500元（加運(yùn)費(fèi)），噸成品約需 10噸原礦，總成本約 7500元，售價(jià)約 2萬(wàn)元左右（ 20%Ni），利潤(rùn) 1萬(wàn)元以上，利潤(rùn)率 100%
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