潘料庭

北海誠德鎳業(yè)有限公司
 

　　1 前言

　　鎳具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、強(qiáng)度高和延展性好等特點(diǎn)，因而用途廣泛。特別是在不銹鋼和耐熱鋼中，鎳是一種不可或缺的元素。目前全球探明的鎳資源中，硫化鎳約占42%，其余均為紅土型鎳，因此，對其開發(fā)利用勢在必行。常見的紅土鎳礦冶煉處理工藝主要有濕法工藝和火法工藝。目前國外大部分采用濕法工藝冶煉紅土鎳礦。國內(nèi)采用的火法居多，也有火法和濕法混用的。就目前形勢以及各種處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)來看，火法工藝具有流程短，能耗低，便于還原操作的特點(diǎn)。硅鎂鎳礦位于礦床下部，硅、鎂含量較高，鐵含量較低，耗酸較多，這種礦石適宜火法冶金處理。北海誠德鎳業(yè)有限公司是一家年產(chǎn)不銹鋼超過160萬噸的大型不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)，于2013年5月采用紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原磁選富集工藝，建設(shè)4條Φ3.6χ72m回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵生產(chǎn)線，于2014年1月份投產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了在不銹鋼生產(chǎn)中部分代替鎳鐵應(yīng)用，在生產(chǎn)實(shí)踐一年以來，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2 紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原機(jī)理

　　在紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原磁選工藝中，在窯內(nèi)，物料的環(huán)境熱主要由窯頭噴煤和部分內(nèi)配煤燃燒提供熱量，使入窯物料達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度。在物料中加入石灰石、白云石等熔劑是為了通過固相反應(yīng)降低物料的熔點(diǎn)，調(diào)整熔融物的堿度、黏度、使反應(yīng)能均勻順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。在冶煉過程中，經(jīng)配料混合壓制成球的固體爐料由窯尾加入回轉(zhuǎn)窯，在窯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把爐料推向窯頭運(yùn)動(dòng)，窯頭外側(cè)有燃燒器燒嘴燃燒燃料，燃燒廢氣則由窯尾排出，爐氣與爐料逆向運(yùn)動(dòng)，爐料在預(yù)熱段被加熱，蒸發(fā)水分，過渡段球體和熔劑(石灰石、白云石)開始分解，當(dāng)進(jìn)入環(huán)境溫度達(dá)到800℃以上，在料層內(nèi)金屬氧化物開始和固體碳發(fā)生還原反應(yīng)，置換出氧化物中的金屬單質(zhì)。其主要反應(yīng)原理如下：


 

　　鎳鐵除了直接還原外，也可以采用選擇性還原，其原理是利用NiO還原溫度

　　3 回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵生產(chǎn)所用的原燃料和過程控制

　　3.1原燃料成分

　　本工藝采用的紅土鎳礦均來自印度尼西亞，成分波動(dòng)表較大，內(nèi)配成分采用無煙煤，窯頭噴煤采用煙煤，要求控制的S、P均比較低;熔劑采用白云石粉和石灰石粉，產(chǎn)自廣西本地，所采用的原燃料典型成分如下表1，表2，表3所示：

表1 紅土鎳礦化學(xué)成分(%)

 

表2  燃料化學(xué)成分(%)

表3  熔劑化學(xué)成分(%)


 

3.2生產(chǎn)過程控制要求

　　針對生產(chǎn)還原機(jī)理和原料成分，結(jié)合設(shè)備情況，生產(chǎn)過程進(jìn)行了嚴(yán)格的生產(chǎn)指標(biāo)控制，從配料成本的目標(biāo)控制到工藝過程控制、一直到最后的質(zhì)量指標(biāo)控制，都進(jìn)行了嚴(yán)格的審核和分析，生產(chǎn)過程中成品質(zhì)量控制是指從回轉(zhuǎn)窯中先生產(chǎn)燒結(jié)礦，然后燒結(jié)礦在磁選出具有一定品位鎳鐵和尾礦渣。在生產(chǎn)過程中基本達(dá)到了以下過程控制目的，如下表4，表5，表6，表7。

 表4  生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)控制表