【文章內(nèi)容簡介】 00～800℃條件下進(jìn)行預(yù)焙燒。所得焙砂與粒度在10～30mm的揮發(fā)性煤混合一起加入電爐進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出粗鎳鐵合金。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)。粗鎳鐵合金再經(jīng)過精煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金，鎳鐵合金主要供生產(chǎn)不銹鋼，其生產(chǎn)工藝原則流程，如圖XX所示。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。此外硅鎂鎳礦也可以采用外加硫化劑的方法進(jìn)行硫化熔煉得到鎳锍，石膏是最常用的硫化劑。造锍熔煉一般在鼓風(fēng)爐中進(jìn)行，也可以用電爐。鎳锍的成分可以通過還原劑(焦粉)和硫化劑(石膏)的加入量加以調(diào)整。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。 生產(chǎn)高鎳锍的工廠主要有印度尼西亞的蘇拉威西梭羅阿科冶煉廠。高鎳锍產(chǎn)品一般含鎳79%，%。全流程鎳回收率70～85%。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。其最大特點(diǎn)是處理工藝簡單，流程短。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。 2 濕法冶煉工藝褐鐵礦類型的紅土鎳礦和含MgO比較低的硅鎂鎳礦通常采用濕法冶金工藝處理。濕法主要形成了兩種工藝，一 種是還原焙燒—氨浸工藝(簡稱RRAL)，另一種是加壓酸浸工藝(簡稱HPAL)。近年來，紅土鎳礦的濕法冶金技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是加壓浸出技術(shù)和各種溶劑萃取技術(shù)。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。還原焙燒的目的是使硅酸鎳和氧化鎳最大程度地還原成金屬，同時(shí)控制還原條件，使Fe還原成Fe3O4。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。古巴尼加羅(Nicaro)冶煉廠是最早使用還原焙燒—氨浸工藝回收低品位紅土鎳礦中鎳、鈷的冶煉廠，還原焙燒在多膛式反射爐中進(jìn)行，流程見圖XX。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℃。焙砂在還原氣氛下冷卻至150℃左右后，在含NH3 %，CO2 %，Ni 1%的碳銨溶液(ACC溶液)中淬冷。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。除鐵后液直接蒸氨，得堿式碳酸鎳，煅燒得到最終產(chǎn)品NiO。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。鑒于Nicaro冶煉廠鈷沒有得到充分利用的缺陷，Caron法在相繼建成的澳大利亞昆士蘭州Townsville鎳冶煉廠和菲律賓的Marinduque冶煉廠分別得到了相應(yīng)改進(jìn)。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。在燃燒室內(nèi)還原氣體將逐層向下走的物料加熱至焙燒溫度760℃。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。采用化學(xué)沉淀法分離鈷后得到的鎳產(chǎn)品中鈷含量較低，適合鎳合金生產(chǎn)要求，鈷也得到了有效富集。 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℃。在浸出液鎳、鈷粉分離工序中，沉鈷劑使用的是(NH4)2S，并認(rèn)為是最好的化學(xué)沉鈷劑。 （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℃。 回轉(zhuǎn)窯冶煉紅土鎳礦礦石生產(chǎn)鎳生鐵。 鎳鐵的來歷、成分和消費(fèi)市場 我國不銹鋼和電池行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鎳產(chǎn)品供應(yīng)將面臨長期短缺的局面。2005年以來國際市場鎳價(jià)非理性的不斷上漲對(duì)國內(nèi)鋼鐵業(yè)發(fā)展構(gòu)成了新的挑戰(zhàn)。我國民營企業(yè)使用火法冶煉從菲律賓和印度尼西亞進(jìn)口的紅土鎳礦礦石，大量生產(chǎn)鎳鐵合金作為冶煉不銹鋼的配料，成功狙擊了國際市場的瘋狂炒作，鎳價(jià)大幅下降，市場將逐步恢復(fù)理性。 我國鎳金屬生產(chǎn)技術(shù)已有重大突破，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，紅土鎳礦經(jīng)高爐冶煉鎳鉻生鐵，生產(chǎn)出大批鎳生鐵的實(shí)際成效。技術(shù)變革及其快速進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，成功狙擊了國際市場的瘋狂炒作，2007年6月國際市場鎳價(jià)大幅下降。在市場高鎳價(jià)的情況下，2005年開始，國內(nèi)民營企業(yè)開始利用煉鋼高爐轉(zhuǎn)產(chǎn)冶煉紅土鎳礦礦石生產(chǎn)鎳生鐵。 我國民營企業(yè)開始大規(guī)模利用從菲律賓和印度尼西亞進(jìn)口的紅土鎳礦礦石冶煉鎳生鐵，此后進(jìn)口礦石量逐月增加，到2007年底利用進(jìn)口礦石約300多萬噸，產(chǎn)出鎳生鐵的含鎳量約3萬噸。2007年全國生產(chǎn)鎳生鐵的中小企業(yè)達(dá)到100多家，l～9月進(jìn)口礦石1200萬噸左右。 目前我國中小企業(yè)生產(chǎn)的鎳生鐵的含鎳量多在4％～ 8％，只能用作冶煉不銹鋼的配料，在冶煉不銹鋼時(shí)，尚需加入一定量的精煉純鎳。只有提高技術(shù)使鎳生鐵中的含鎳量達(dá)到l2％～15％，才能在冶煉不銹鋼時(shí)完全替代純鎳。這就是產(chǎn)生礦石積壓在港口的原因，也是今后民營企業(yè)需要攻克的技術(shù)難關(guān)。據(jù)最新資料，個(gè)別技術(shù)先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)可以生產(chǎn)出鎳含量10％以上的鎳生鐵了。 成功的案例：福建頂新、浙江青山、山東臨沂。鎳生鐵項(xiàng)目使用的生產(chǎn)流程為：礦石→礦石+生石灰→脫水→燒結(jié)→燒結(jié)礦石冷卻破碎→燒結(jié)破碎礦石+石灰石+焦炭→高爐冶煉→鑄錠→鑄錠精整包裝。產(chǎn)品為鎳鐵(鎳含量4％～7％)，產(chǎn)量l8萬噸／年。另外，該集團(tuán)正在印尼OBI島籌建鎳生鐵新項(xiàng)目，圖謀在海外的創(chuàng)業(yè)和發(fā)展。 我國使用火法利用紅土鎳礦冶煉鎳生鐵，使不銹鋼生產(chǎn)原料構(gòu)成發(fā)生了重大變革，改變了全球不銹鋼生產(chǎn)原料鎳的供需格局，也改變了世界不銹鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局。低成本利用礦石質(zhì)量較差的紅土鎳礦資源，符合資源節(jié)約型的歷史發(fā)展趨勢(shì)，翻開了我國不銹鋼生產(chǎn)史的新篇章。目前，高爐法的低品位產(chǎn)品市場容量已經(jīng)飽和，加快發(fā)展10％以上品位的回轉(zhuǎn)窯工藝，可以進(jìn)一步擴(kuò)大紅土礦火法鎳的市場容量。 紅土鎳礦用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)鎳鐵的工藝和技術(shù) 大型焙燒還原回轉(zhuǎn)窯是整個(gè)紅土鎳礦冶煉工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備之一，礦石經(jīng)干燥后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)加熱到800℃后去除礦石表面水分及結(jié)晶水，并部分還原礦石中的鐵、鎳和鈷氧化物，進(jìn)入電爐熔煉。 回轉(zhuǎn)窯工藝與高爐法或電爐法等工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）、熔煉的主要能源為煤, 而不是昂貴的焦炭或電能。 （2）、原料的自由選擇, 可用東南亞的各種紅土鎳礦。 （3）、所產(chǎn)高鎳鎳鐵質(zhì)量高（含Ni20%左右），可直接用作不銹鋼的生產(chǎn)原料。 （4）、同時(shí)可作為鋼水熔煉時(shí)的冷卻劑。 熔煉方法和工藝如下： 預(yù)處理步驟是將原料紅土鎳礦磨細(xì)后, 與含碳物料和熔劑石灰石混合, 然后連續(xù)給入回轉(zhuǎn)窯。在回轉(zhuǎn)窯中, 物料與煤燃燒所產(chǎn)生的熱氣流逆流運(yùn)動(dòng),經(jīng)受所有熔煉步驟干燥, 脫水, 還原和金屬成長。金屬是在窯中半熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉(zhuǎn)窯出來就將它水碎,磨細(xì)后, 用重選和磁選機(jī)將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來。分離出來的鎳鐵呈直徑2~3毫米的沙狀顆粒, 并夾帶1~2%爐渣, %, Ni18~22%, %, % 。 此產(chǎn)品不管含硫多高均適用于煉鋼過程, 因煉鋼時(shí)有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過程中相當(dāng)有利于連續(xù)加料和作為冷卻劑物料快速溶解?；剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。 財(cái)務(wù)分析目前鎳市場處于低谷，電解鎳大約10萬元/噸，相當(dāng)于鎳鐵為1000元/噸度（1%Ni或稱一個(gè)Ni，相當(dāng)于10Kg鎳）。