范云鐸
　　上?；鸺t冶煉技術(shù)服務(wù)有限公司

　　鎳是十種常用有色金屬之一，鎳及鎳合金具有優(yōu)異的工藝性能及極可貴的物理化學(xué)性質(zhì)，在有色金屬及合金中占有相當(dāng)重要的地位。目前鎳元素被視為重要戰(zhàn)略物質(zhì)，其資源一直為各國(guó)所重視。鎳的應(yīng)用是由鎳的抗腐蝕性決定的，目前廣泛用于航天、國(guó)防、軍工、核電工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化工工業(yè)、及民用工業(yè)中。

　　介紹回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵冶煉技術(shù)：

　　一、國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀

　　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。自20世紀(jì)50年代新喀里多尼亞多尼安博(Doniambo)冶煉廠首先采用回轉(zhuǎn)窯–電爐熔煉(RKEF法)氧化鎳礦生產(chǎn)鎳鐵以來(lái)，此法目前仍在全世界獲得廣泛應(yīng)用。隨著冶金科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，RKEF工藝也引用了自動(dòng)化控制技術(shù)及礦熱爐容量有很大的增加，其他工藝變化很少，沒(méi)有從根本上改變工藝及流程。我國(guó)是最大的鎳鐵生產(chǎn)國(guó)，國(guó)內(nèi)紅土礦鎳鐵冶煉技術(shù)已是相當(dāng)成熟，目前回轉(zhuǎn)窯—電爐冶煉法(RKEF)生產(chǎn)鎳鐵已是國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)主流工藝技術(shù)，國(guó)內(nèi)紅土礦回轉(zhuǎn)窯直接還原(大江山法)只有部分廠家應(yīng)用，工藝技術(shù)僅限于水淬技術(shù)，其他大部分廠家受工藝、控制的影響還是存在一些問(wèn)題，很是不理想。

　　二、鎳鐵生產(chǎn)存在的主要問(wèn)題

　　回轉(zhuǎn)窯—電爐還原(RKEF)生產(chǎn)工藝仍然存在的不足之處，投資金額比較大;電爐冶煉的電耗較大，占生產(chǎn)成本的40%～50%左右，以電作為主要能源，不符合國(guó)家節(jié)能、減排、降耗的產(chǎn)業(yè)政策，其缺點(diǎn)是(1)大江山法：a、鎳鐵中的鎳、鐵的含量不穩(wěn)定。b、鎳鐵精粉含水分較多。選礦過(guò)程繁瑣。c、控制不當(dāng)造成結(jié)圈事故。(2)RKEF法：投資和冶煉成本大，高電耗、高污染，工藝流程長(zhǎng)。

　　研發(fā)以煤代電，當(dāng)前對(duì)改進(jìn)和完善鎳鐵生產(chǎn)技術(shù)的研究勢(shì)在必行，研究新工藝、新思路解決現(xiàn)有火法冶煉RKEF工藝中普遍存在的高能耗、高污染等難題。大力發(fā)展煤基還原技術(shù)有著現(xiàn)實(shí)意義。

　　三、回轉(zhuǎn)窯紅土鎳礦直接還原技術(shù)的主要工藝特點(diǎn)

　　回轉(zhuǎn)窯—電爐還原(RKEF)生產(chǎn)工藝中的礦熱爐，它的作用就是將還原后的鎳、鐵與爐渣經(jīng)過(guò)高溫實(shí)現(xiàn)分離，實(shí)現(xiàn)所選礦種目的。在這里介紹紅土鎳礦直接還原冶煉技術(shù)就是沒(méi)有礦熱爐，在回轉(zhuǎn)窯分離段也同樣實(shí)現(xiàn)爐渣與鎳鐵分離，同樣實(shí)現(xiàn)選礦目的，冶煉出來(lái)的產(chǎn)品也同樣是(含鎳)鎳鐵水，鎳鐵水進(jìn)入鑄鐵機(jī)澆注成錠，或著進(jìn)入鐵水包轉(zhuǎn)運(yùn)到下一步不銹鋼生產(chǎn)用原料，它的優(yōu)勢(shì)就是：冶煉用的能源不是電能而是燃煤，生產(chǎn)成本比RKEF工藝至少降低40%～50%、鐵水的鎳和鐵的成分可有效控制。

　　冶煉原理

　　(一)、氧化鎳、鐵的還原反應(yīng)為：

　　紅土礦中的鎳是以氧化物狀態(tài)存在，鐵為多價(jià)元素，存在Fe2O3、Fe3O4F、FeO等多價(jià)氧化物，根據(jù)逐級(jí)反應(yīng)的原則，其還原過(guò)程應(yīng)為：Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。

　　而鎳是以氧化物狀態(tài)存在
 

　　NiO+C=Ni+CO↑

　　NiO+CO=Ni+CO2 (1)

　　3 Fe2O3+CO=2 Fe3O4+CO2

　　Fe3O4+CO=3FeO+CO2

　　FeO+CO= Fe+CO2 (2)

　　火法冶煉鎳鐵是在高溫條件下，以C(或Si)作還原劑，對(duì)氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物(如FeO)進(jìn)行還原而得。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、Cr2O3、SiO2進(jìn)行還原反應(yīng)。 因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，NiO及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在鎳鐵冶煉過(guò)程中，其實(shí)際反應(yīng)較復(fù)雜。反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶生成鎳鐵。從上述(1)、(2)反應(yīng)式中可看出：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%～95%以上被還原，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。

　　紅土鎳礦屬非結(jié)晶型礦種。不同鎳礦類型，成分波動(dòng)范圍為：

　　Ni 0.87%～3.85%，F(xiàn)e 6%～50%，MgO 1.5%～32%，Si02 5%～58%，Al2O31%～15%，P 0.000 4%～0.000 2%，S 0.00l%～0.08%。

　　以下3個(gè)條件只是合適的條件，而不是必須的條件，在礦石條件不符合上述要求時(shí)，可以生產(chǎn)品位較低的鎳鐵，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將受到影響

　　(1) Ni品位，希望在1.5以上，最好 2.0以上。

　　(2) Fe/Ni，希望在6～10，最好接近6，中Ni品位高;如果Fe/Ni>10，則很難冶煉出含20%的鎳鐵，因?yàn)樵现蠪e過(guò)高，很難在回轉(zhuǎn)窯中控制氧化鐵的還原度。

　　(3) MgO/SiO2，在0.55～0.65較合適，少量加入熔劑就可以得到低熔點(diǎn)的爐渣結(jié)構(gòu)。

　　(二)產(chǎn)品類型

　　1、圖(1)所顯示的產(chǎn)品是回轉(zhuǎn)窯紅土礦直接還原水淬(大江山法)后經(jīng)磁選所選出鎳鐵粒子。圖(2)所顯示的產(chǎn)品是回轉(zhuǎn)窯紅土礦直接還原水淬選出鎳鐵粒子后再經(jīng)磨機(jī)后磁選所選出鎳鐵精粉，圖(3)所顯示的產(chǎn)品是回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐(RKEF)法