紅土鎳礦直接還原鎳鐵粉的應(yīng)用途徑探討
2016-04-27 作者:佚名 網(wǎng)友評(píng)論 0 條
北海誠(chéng)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(1)。直接還原鎳鐵粉是用鎳來源途徑之一,鎳鐵直接還原工藝也是一種公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)冶煉方法,但鎳鐵粉的應(yīng)用途徑是限制該工藝的發(fā)展環(huán)節(jié)之一。
直接還原鎳鐵粉是由紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備在1250℃下還原焙燒生成燒結(jié)礦,燒結(jié)礦經(jīng)選礦的多級(jí)破碎和磁選交錯(cuò)處理后分離出尾礦后而得到,因選礦工藝不同產(chǎn)品也不同,本直接還原鎳鐵粉分為干選鎳鐵粉和濕選鎳鐵粉。產(chǎn)品具有金屬含量波動(dòng)大,鎳品位波動(dòng)大,粒級(jí)不均勻的顯著特點(diǎn),主要物理和化學(xué)指標(biāo)表1所示,生產(chǎn)成本組成如表2所示。
干選鎳鐵粉粒度在1mm~5mm,金屬含量在50%~70%,含水量在4%~6%;
濕選鎳鐵粉粒度小于1mm,其中-200目大于60%,金屬含量在60%~80%,含水量在6%~8%。
綜合鎳鐵粉一般要求金屬品位大于65%。
表1 典型的鎳鐵粉化學(xué)成分(%)
項(xiàng)目 |
TFe |
Ni |
SiO2 |
MgO |
Al2O3 |
C |
H2O |
磁選鎳鐵粉 |
65.75 |
7.47 |
15.5 |
6.5 |
1.20 |
1.43 |
7 |
干選鎳鐵粉 |
55.67 |
6.32 |
23.3 |
10.8 |
1.31 |
1.51 |
5 |
綜合鎳鐵粉 |
58.36 |
6.64 |
19.5 |
9.6 |
1.26 |
1.45 |
5.5 |
表2 直接還原鎳鐵粉主要成本組成表
項(xiàng)目組成 |
單位 |
單價(jià) |
直接還原鎳鐵粉 |
|
單耗 |
單位成本 |
|||
紅土鎳礦 |
元/t |
455 |
9.04 |
4113.2 |
無煙煤 |
元/t |
712.17 |
1.433 |
1020.53 |
噴吹煙煤 |
元/t |
779.21 |
0.852 |
663.88 |
白云石 |
元/t |
188.94 |
0.269 |
50.82 |
電 |
元/kw.h |
0.6 |
784 |
470.7 |
其它費(fèi)用 |
元/t |
- |
- |
950 |
合計(jì) |
|
- |
- |
7269.95 |
說明:1、用于生產(chǎn)的紅土鎳礦主要成分:TFe=17.6%,Ni=1.84%;
2、生產(chǎn)金屬品位為65%的鎳鐵粉的成本為7269.95×65%=4725.5元/噸;
2、直接還原鎳鐵粉的應(yīng)用工藝原理及流程
一、直接還原鎳鐵粉的應(yīng)用工藝原理
直接還原鎳鐵粉中金屬主要以單質(zhì)鐵,單質(zhì)鎳,部分FeO等形式存在,同時(shí)摻雜了以SiO2、MgO為主的渣。鎳鐵粉將單獨(dú)或者按照一定的配比和原生產(chǎn)工藝所需要的原料一起進(jìn)入礦熱爐、電爐或者高爐工序進(jìn)行冶煉,冶煉溫度在1500℃以上,主要還原劑為含碳原料化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的CO,在冶煉過程中金屬氧化物基本上得到還原,爐內(nèi)的主要還原反應(yīng)如下:
C+O2 =CO2
C+CO2 =2CO
NiO+CO=Ni+CO2
Fe3O4+co=3FeO+CO2
FeO+CO=Fe+CO2
SiO2+c=si+CO2
二、應(yīng)用途徑
1)、應(yīng)用于電爐熔煉工藝
直接還原鎳鐵粉可全部配入或者部分配入與含鎳廢鋼、鎳鐵中一起熔煉,原料采用行車或者皮帶機(jī)送入電爐中,通過電極通電產(chǎn)生熱量融化含鐵原料,最終達(dá)到渣鐵分離。主要包括上料工序,電爐熔煉工序、出鐵出渣除塵工序、冷卻系統(tǒng)等,該工藝優(yōu)點(diǎn)一是熔池溫度易于控制,可達(dá)到較高溫度,可處理難熔物較多的物料,金屬回收率高,二是爐氣量較少,含塵較低,三是生產(chǎn)容易控制,便于操作,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化(2),但是該工藝缺點(diǎn):?jiǎn)为?dú)使用鎳鐵粉熔煉時(shí)候產(chǎn)量低,不利于后續(xù)精煉的連續(xù)生產(chǎn),余熱利用回收困難能耗較高,冶煉電極消耗大。
2)、應(yīng)用于RKEF冶煉工藝
鎳鐵粉以含鐵原料配入配料中,鎳鐵粉配比最高可達(dá)100%,經(jīng)配料后送入到RKEF回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混勻預(yù)熱和預(yù)還原,回轉(zhuǎn)窯出料后熱裝入電爐中,還原熔煉后得到鎳鐵水。該工藝主要包括配料工序、回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原工序、RKEF電爐冶煉工序、水系統(tǒng)等等,該工藝優(yōu)點(diǎn)是鎳鐵粉的應(yīng)用減少了入爐渣量,能連續(xù)生產(chǎn)提高了礦熱爐的產(chǎn)量,降低了冶煉電耗,熱能可以回收利用,缺點(diǎn)是對(duì)配碳和操作要求高。
3)、應(yīng)用于高爐冶煉工藝
鎳鐵粉的配入量要以高爐需要的入爐金屬量要求而配入,最高也可達(dá)100%,經(jīng)配料后送入燒結(jié)機(jī),燒結(jié)成礦經(jīng)篩分后,篩上燒結(jié)礦給高爐配料后入高爐內(nèi)冶煉,得到高鎳鐵水;主要工序包括配混工序、燒結(jié)工序、高爐配料工序、高爐冶煉工序等等,該工藝的缺點(diǎn)是生產(chǎn)流程長(zhǎng),燒結(jié)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境污染存在一定的影響(3),優(yōu)點(diǎn)是鎳鐵產(chǎn)量高,能解決傳統(tǒng)的高爐工藝不能生產(chǎn)高鎳鐵水的難題,煤氣可以循環(huán)利用,特別適合缺電地區(qū)使用。
……
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