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鎳合金項目二期可行性研究報告(參考版)

2025-05-05 08:33本頁面
  

【正文】 煤粉制備設(shè)煤粉制備車間1座,內(nèi)設(shè)25t/h立。為了防止風 吹雨淋造成煙煤流失,堆料場設(shè)雨棚。 燃煤堆場受場地限制,煙煤堆場暫定儲存時間 12d,儲存量約 9200t。渣經(jīng)過水碎渣池的高壓水噴射,液態(tài)渣變成顆粒,沖入水碎池中,粒渣由撈渣機撈出后就地堆存,再由汽車外運廠外,賣給簽約用戶。金屬放出口和渣放出口采用泥炮和擋渣器堵上。約1480℃熔融鎳合金(過熱 50℃)通過電爐另一端兩個放出口中的一個放出口定期放入 45t 鋼包內(nèi)。爐渣通過位于電爐一端的兩個排渣孔中的一個排渣孔半連續(xù)地排出,放渣溫度約為 1580℃(過熱 50℃)。兩種燃燒方式均要求控制爐膛溫度 950℃以下,避免煙塵燒結(jié)。前者是將脫離料層的一氧化碳/二氧化碳煙氣的混 合物在電爐上部空間與大量空氣混合,使煙氣中的一氧化碳氣體燃燒。還原過程產(chǎn)生大量的CO,含CO的電爐煙氣可以通過兩種方法進行燃燒,一種是在電爐上部空間中進行燃燒,另一種是在上升煙道中進行燃燒。側(cè)墻渣線部分采用銅水套冷卻,提高電爐壽命。為了測量電爐的加料量和加料倉的焙砂量,加料倉采用稱重料倉。加料倉分成縱橫各兩行,每個焙砂加料倉設(shè)有多根加料管,電爐共設(shè)有25個加料管,采用閥門控制加料。用焙砂罐運輸車、橋式起重 機將焙砂罐運到電爐頂上的焙砂加料倉上,再通過加料管加入電爐。 電爐熔煉電爐熔煉采用3臺電爐熔煉焙砂,每臺電爐額定功率25000kW,變壓器容量為 33000kVA,采用3臺11000kVA單相變壓器對應(yīng)三根電極向電爐供電。焙砂通 過料罐由料罐運輸車運送到電爐廠房?;剞D(zhuǎn)窯卸料端設(shè)有格篩將塊料排到料堆,塊料破碎后返回輔料堆場??刂苹剞D(zhuǎn)窯焙燒溫度在 1000℃左右,以防止回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。煤粉燒咀通過鼓入一次風和二次風的風量控制煤粉不完全燃燒,達到窯尾的還原性氣氛,同時 通過窯上風機鼓入三次風,將煙氣中可燃性氣體燃燒,提高回轉(zhuǎn)窯的溫度梯度。(3)還原區(qū):還原煤產(chǎn)生還原性氣氛,還原紅土礦中部分鐵、鎳和鈷氧化物;(4)冷卻區(qū):經(jīng)過高溫區(qū),焙砂加熱到 900℃,往窯尾運動,進入 窯尾冷卻區(qū),溫度有所降低。 干礦、煙煤、無煙煤、熔劑、返料和煙塵制粒的粒料一起由膠帶運輸機運到回轉(zhuǎn)窯廠房,通過溜槽加到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。依比例配好的干礦、煙煤、無煙煤、熔劑、返料、煙塵粒料由膠帶運輸機送至回轉(zhuǎn)窯焙燒主廠房。雙螺旋給料機配有變速傳動裝置(VSD),控制煙塵加入量。煙塵制粒采用圓盤造球機,用干礦做粘結(jié)劑。礦倉下部配有定量給料機,幾種料根據(jù)生產(chǎn)的需要進行配料,配好的混合料用膠帶運輸機運送到焙燒回轉(zhuǎn)窯進行焙燒。(4)制粒廠房:設(shè) 1 圓盤造球機。(2)輔料倉:4 個,煙煤、無煙煤、熔劑、返料各 1 個,每個倉 下配有 1 臺定量給料機。每 套煙塵制粒及配料系統(tǒng)包括:(1)干礦倉:3 個,每個倉下配有 1 臺定量給料機。輔助堆場的各種物料用鏟車裝入受料斗,經(jīng)膠帶運輸機送至 煙塵制粒及配料廠房的輔料倉。煙煤、無煙煤、熔劑用汽車從廠外運入輔料堆場;焙砂塊料從回轉(zhuǎn)窯窯頭的格柵上流出至地面,集中破碎后,用鏟車運至輔料堆場;電爐煙氣冷卻器收下的塊狀煙塵裝入料罐,由叉車運至輔料堆場。 如果進口的紅土礦成分偏離適合礦熱電爐熔煉的渣型較多,需要加入部分熔劑調(diào)整渣型,熔劑也堆存在輔料堆場。(2)熔劑、還原煤等輔料堆場設(shè)輔料堆場貯存預(yù)還原焙燒窯用的還原煤、熔劑、返料。干礦堆場可貯存干礦 19008t。 干礦貯存堆場設(shè)干礦貯存堆場(原料堆場)一座,用于后續(xù)工序不正常時臨時 貯存干礦,還用于貯存還原煤(包括用于還原的煙煤和無煙煤)、熔劑(備用)、返料(焙砂塊料、塊狀煙塵)等。粒度大于 50mm 篩上物料約占干礦量 的 5%~20%。 篩分破碎設(shè)篩分破碎廠房一座,用于破碎粒度大于 50mm 干礦。干燥煙氣經(jīng)過電收塵 收集煙塵后排空。原礦石含水 34%,綜合考慮紅土礦干燥后的運輸和防止揚塵,控制礦 石干燥到含水~20%左右。煤粉制備車間的煤粉通過倉式泵輸送到干燥車間的煤粉倉,經(jīng)煤倉下的環(huán)形天平秤和柔性密封送料鎖氣裝置,用一次風輸送到干燥窯燃燒室燃燒。礦石計量在廠區(qū)濕礦堆場,通過膠帶運輸機直接加入干燥窯。 紅土礦干燥紅土礦干燥采用回轉(zhuǎn)式干燥窯。在廠區(qū)濕礦堆場設(shè) 2 個受料斗。 濕紅土礦堆存濕礦堆場主要在廠區(qū)外,廠區(qū)內(nèi)建小型濕礦堆場。氧氣還用于維修等全廠的氧氣用量。 氧氣氧氣主要用于燒開熔煉電爐放鎳合金口、放渣口和LF精煉爐精煉。 氮氣氮氣作為煤粉制備的消火劑,精煉需要氮氣用于LF精煉爐的攪拌,除去鎳合金中夾雜物,使鎳合金的成份、溫度均勻。表 36 無煙煤工業(yè)分析組成(實用基 Wt%)組分固定碳揮發(fā)份灰份水分%表 37 無煙煤元素分析組成(實用基 Wt%)組分CSHONP灰份水分%表 38 無煙煤灰份成分組分SiO2Al2O3MgOFe2O3CaO其他%1.00 輔助材料 電極糊、電極殼 焙砂還原熔煉的電爐采用自焙電極,消耗電極糊5159t/a,消耗電極殼383t/a。無煙煤當?shù)厥袌鲑徺I,市場典型無煙煤的成分如表 36,37。柴油的消耗量約為 20205t/a。煙煤由當?shù)厥袌鲑徺I,市場典型煙煤的成分如表 33,34, 煙煤的灰份成分如表 35。 燃料及還原煤 煙煤干燥、焙燒用煙煤作燃料,焙燒回轉(zhuǎn)窯也用到部分煙煤作還原劑,煤消耗量為272322t/a,其中還原煤約54822t/a。本項目礦石屬于硅鎂型鎳礦,同時含有較高的鎂和硅,礦石中Fe/Ni=, SiO2/MgO=,爐渣熔點約 1530℃,適合電爐熔煉。粗鎳合金成分見表 31。只有高品位紅土礦才生產(chǎn)含鎳高的鎳合金, 用低品位紅土礦生產(chǎn)含鎳高的鎳合金,要除去大量雜質(zhì),不僅消耗原材料多,而且也降低鎳的回收率,十分不經(jīng)濟。 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模為鎳金屬50,000t/a,根據(jù)印尼礦山的紅土礦成分,處理紅土礦 2520000t/a(干基)。本可行性研究報告采用傳統(tǒng)的紅土礦生產(chǎn)鎳合金工藝,技術(shù)成熟、 可靠,風險比較低,并且可借鑒現(xiàn)有工廠的生產(chǎn)操作經(jīng)驗。本項目利用國外資源提取鎳,符合國家政策。第三章 冶 煉 概 述雖然目前從硫化礦中提取的鎳多于從氧化礦中提取的鎳,但氧化 礦中鎳儲量卻遠大于硫化礦中的鎳儲量。表 23 國外電爐生產(chǎn)鎳合金的主要工廠表項 目 Description單位 Unit 印尼 IndonesiaCerro Matoso 哥倫比亞 ColombiaFalcondo 多米尼加 DominicaHyu 日本 JapanPamco 日本 JapanSLN新喀里多尼亞 New CaledoniaLoma de Niquel 委內(nèi)瑞拉英美公司Codemin 巴西英美公司Sorowako印尼PT IncoPobuzhsky烏克蘭FENI 馬其頓Codeunin 希臘 Greece工廠進料濕度 Moisture%3022~30232823~30302625~3025~2729~34礦石含 Ni%~~回收率 Recoveryt9697~9897908788~89鎳合金品位 含 Ni%18/2134~3616~2817~2322~3020~253078171720~25鎳合金產(chǎn)量 t/a2600049100285002200041000600001740065007200016000700019200 國外鎳合金冶煉國外采用 RKEF 工藝進行鎳合金冶煉是非常成熟的技術(shù)。目 前,有多家電爐煉鎳合金的工廠在運行中。從國內(nèi)市場考慮,生產(chǎn) 25%的鎳合金比較經(jīng)濟,本項目生產(chǎn)的鎳合金大部分被青山鋼鐵董事局旗下或關(guān)聯(lián)企業(yè)消化,綜合考慮 Ni和其它金屬元素的回收率,本可研選擇生產(chǎn)含鎳 25%的鎳合金。另外礦石的成分也影響鎳合金品位的選擇,根據(jù)本礦石的成分宜選擇生產(chǎn)低品位的鎳合金。電爐熔煉過程,渣中含鎳和 鎳合金品位存在一個平衡,鎳合金品位低,渣含鎳也低,而且渣的化學損失(鎳的氧化物)和物理損失(渣中夾帶)也減少。圖 22 鎳合金生產(chǎn)廠的產(chǎn)量及品位根據(jù)上圖,鎳合金品位在 27%~30%之間,是非鐵磁體,而生產(chǎn)廠一般不選擇生產(chǎn)非鐵磁體,即不選擇生產(chǎn) 27%~35%之間的鎳合金。表 21 紅土礦熔煉的交流電爐參數(shù)公司FalcondoCerro MatosoPT IncoSLNPamcoKavadarciLoma de Niquel地點多米泥加哥倫比亞印度尼西亞新喀里多尼亞日本馬其頓委內(nèi)瑞拉電爐參數(shù)電爐數(shù)量2242212電爐設(shè)計HATCHHATCHHATCH 修改DemagElkemDemagDemag電爐形狀矩形圓形圓形矩形圓形矩形圓形電爐尺寸(內(nèi)部尺寸,m)爐墻冷卻方式銅翅片瓦夫式銅水套銅翅片水幕冷卻水幕冷卻水幕冷卻水幕冷卻電極數(shù)量6336363電極直徑(mm)102018001800140020001650—變壓器(MVA)1101057540608445生產(chǎn)參數(shù)功率(MW)60756550384040功率密度(kW/m2)360220290140160100190二次電壓(相電壓)160019001150850600330二次電壓(電極)8001100660425350165二次電流(kA)132335203842電極電阻(mΩ)6248192094電弧形式遮弧遮弧遮弧刷弧刷弧浸沒式電耗(kWh/t礦)400400440440450550焙砂溫度(℃)9508507509001000600爐渣放出溫度(℃)1580160015301580158015501680渣中SiO2/MgO比鎳合金含 Ni(%)38403225191520渣含 Ni(%)鎳的分配系數(shù)250200200210270200表 22 直流電爐的參數(shù)公司Chambishi MetalsSamancor ChromeNamakwa Sands處理物料鈷渣鉻鐵礦粉鈦礦砂電爐產(chǎn)品鈷鐵鉻鐵高鈦渣和鐵生產(chǎn)功率(MW)354032125+140設(shè)計功率(MW)404034爐殼直徑(m)111110110+111功率密度(kW/m2)450500500500 產(chǎn)品方案研究鎳合金品位是鎳合金生產(chǎn)廠的重要參數(shù),其確定需權(quán)衡以下幾個方面 的影響:鎳回收率、電爐產(chǎn)量、精煉成本、運輸成本、鎳合金中鐵的價 格、市場因素等。(1)干燥、預(yù)還原試驗研究,確定還原劑用量;(2)煙塵制粒試驗研究,確定煙塵處理方案;(3)電爐還原熔煉試驗,確定熔煉電能消耗、爐渣熔點、是否要 加熔劑,熔劑的種類、數(shù)量,爐渣對耐火材料的影響。 建議由于紅土礦形成環(huán)境的差異,化學成分的不同,其性質(zhì)也會有很 大變化,因此,對原料性質(zhì)進行研究很有必要。 冶金試驗研究對紅土礦進行電爐還原熔煉的試驗研究,才能為下一步設(shè)計提供 依據(jù)。長方形電爐的缺點: 電爐采用彈性結(jié)構(gòu),監(jiān)視和操作量比圓形電爐大;長方形電爐比圓形電爐投資大。 長方形電爐結(jié)構(gòu)完整性優(yōu)于圓形電爐,因為圓形電爐爐殼的剛性不適應(yīng)耐火材料的熱脹,而且圓形電爐不可控的熱脹影響了電爐壽命。圓形電爐電極至爐墻的距離均等, 熱負荷均勻分布,爐體熱膨脹均勻。 電爐爐形比較研究交流電爐爐形一般有圓形和長方形,圓形電爐采用三根電極,三 根電極圓周布置。表 21 列出紅土礦熔煉交流電爐的參數(shù),表 22 列出一些直流電 爐的參數(shù)。國際上生產(chǎn) 鎳合金的電爐是向大型化趨勢發(fā)展,已有 85~90MW 電爐的生產(chǎn)經(jīng)驗,這種大電爐采用遮?。╯hieldedarc),銅水套,高電壓,低電流,完 善電力控制等措施。直流電爐的優(yōu)點是,根據(jù)試驗結(jié)果,%左右;能夠直接處理粉料,煙塵不需要制粒等措施;直流電爐的爐膛 功率密度大,可以達到 500~600kW/m2。而直流電爐一般熔體是敞開的,熱損失較大。 直流電爐與交流電爐比較研究 直流電爐與交流電爐相比,存在如下優(yōu)缺點:
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