1前言

　　近年來，隨著高品位、易開采的硫化鎳礦日益枯竭和國(guó)內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，低品位紅土鎳礦的開發(fā)和利用受到越來越多的關(guān)注（1）。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，世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。其中火法冶煉中利用較廣泛的是RKEF（主要工藝是回轉(zhuǎn)窯焙燒-電爐熔煉）法。但是，利用RKEF法冶煉低品位紅土鎳礦，耗電量大，電爐操作要求高，生產(chǎn)成本高，因此，紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝以其能耗低，成本低，流程短的優(yōu)勢(shì)也逐漸出現(xiàn)在人們的視野。北海誠(chéng)德公司回轉(zhuǎn)窯分廠直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝自2014年投產(chǎn)以來，經(jīng)歷了數(shù)次的大修及多次技改，不管是在設(shè)備選型使用還是生產(chǎn)操作以及工藝技術(shù)水平上，都有了很大的提高，可是就目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)情況來看，如何對(duì)該工藝進(jìn)行進(jìn)一步改良，推進(jìn)降本增效，是該工藝發(fā)展將必然面臨的問題。

　　2回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝的難點(diǎn)分析

　　2.1原料供應(yīng)質(zhì)量下降

　　原料質(zhì)量下降，主要體現(xiàn)在紅土鎳礦上，自印尼禁止原礦出口以后，公司紅土鎳礦的主要用礦從菲律賓進(jìn)口，原礦成分變化非常大，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是原礦的金屬含量由原來的20%下降到16%，甚至更低，鎳由原來的1.8～2.0%降低到1.6%以內(nèi)，使得冶煉的各項(xiàng)消耗指標(biāo)都上漲，成本提高，產(chǎn)品產(chǎn)、質(zhì)量下降；在保證回收率不變的情況下，原料金屬量每下降1%，工藝成本和加工成本均升高，制造成本升高約500元；二是原礦的鎂硅比從原來的0.4提高到目前的0.7，增加了冶煉難度，提高冶煉溫度，煤耗上漲的同時(shí)，也對(duì)耐材及選礦破碎設(shè)備提出了更高的要求。

　　2.2入窯球的成球率及成球強(qiáng)度有待提高

　　回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝中，將小于3mm占80%以上的粉料進(jìn)行壓球（43mm×42mm×20mm)處理入窯，對(duì)窯的穩(wěn)定生產(chǎn)有著重要的積極影響，可有效消除窯內(nèi)中低溫段的窯壁冷凝結(jié)壁現(xiàn)象，保持窯內(nèi)通風(fēng)，有利于窯內(nèi)操作，延緩結(jié)圈，并增加入窯量，減少煙塵量，同時(shí)還能達(dá)到煅燒充分，均勻的效果，提高還原率，增加回收率。但目前本分廠工藝的成球率在75%-85%波動(dòng)，且成球強(qiáng)度有待提高，成球率和成球強(qiáng)度低導(dǎo)致返礦量增多，雖然設(shè)計(jì)了循環(huán)利用，但是二次壓球?qū)π铝系某汕蚵室苍斐闪艘欢ㄓ绊?，灰量較大，形成惡性循環(huán)。另外成球強(qiáng)度還體現(xiàn)在窯尾料在入窯過程中的除塵灰量，經(jīng)由窯尾料管落差給料，部分球受到損壞，約10-20%的粉塵經(jīng)由窯尾高溫風(fēng)機(jī)抽離窯體，一方面造成了窯尾煙道的清理問題，對(duì)通風(fēng)造成不利影響，進(jìn)而對(duì)窯操造成不良影響；另一方面也造成了入窯效率降低，同時(shí)也增加工序電耗，每增加1%的窯尾灰，則噸鎳鐵將增加電耗約8度電；因此，解決成球率及成球強(qiáng)度的問題，將直接影響工序能耗和產(chǎn)品成本。

　　2.3回轉(zhuǎn)窯作業(yè)率低，產(chǎn)量低

　　回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝作業(yè)率低，產(chǎn)量低，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是工藝技術(shù)上，由于該窯在生產(chǎn)過程中，不可避免的將出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象，而窯體生產(chǎn)過程中一直處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，且窯頭燃燒器火焰長(zhǎng)度有限，處理范圍也受到限制，所以一般正產(chǎn)生產(chǎn)3個(gè)月后，均需要停窯，對(duì)窯內(nèi)結(jié)圈進(jìn)行人工處理。二是耐材問題，該工藝具有渣含量高，波動(dòng)大，黏度低的特點(diǎn)，且工況溫度高，對(duì)耐火材料的性能要求十分苛刻（2），從目前使用情況來看，高溫段耐材本身的耐火度，耐磨性，抗剝落性能存在一定的問題，無法達(dá)到在該工況情況下，連續(xù)生產(chǎn)10個(gè)月的要求，大修后的新窯在六個(gè)月左右將會(huì)出現(xiàn)因耐材磨損變薄，剝落，斷層等現(xiàn)象，被迫停產(chǎn)的現(xiàn)象，同時(shí)小修后的窯體耐材整體穩(wěn)定性較差，這使得窯體作業(yè)率下降，同時(shí)，為了保護(hù)耐材，窯頭操作也會(huì)受限，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

　　選礦破碎磁選分離不徹底，回收率及產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大選礦過程的目的是將燒結(jié)礦粉碎，使得燒結(jié)礦中的鎳鐵與礦渣分離，然后利于磁選工序，得到穩(wěn)定、高純度的鎳鐵粉金屬產(chǎn)品；就分廠目前生產(chǎn)情況來看，由于鎳鐵礦中有可見鎳鐵顆粒，且燒結(jié)礦中氧化鎂含量高，雖有鄂破，對(duì)輥破，但是破碎粒度仍存在問題，導(dǎo)致渣鐵分離不完全，特別是當(dāng)回轉(zhuǎn)窯工段的窯況不穩(wěn)定時(shí)，含渣鎳鐵粉的產(chǎn)品金屬品位受回轉(zhuǎn)窯煅燒情況影響大，在選礦過程中的可控性就變小，金屬回收率在75%-85%波動(dòng)，鎳鐵品位由40%-70%波動(dòng)，這也對(duì)下道工序的穩(wěn)定生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，因此，提高選礦車間的破碎和磁選效果，是本工藝對(duì)回收率控制的最后關(guān)卡，也是控制成本的關(guān)鍵措施。

　　3工藝改進(jìn)及發(fā)展方向

　　3.1尋找合適的添加劑

　　紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝，可直接將產(chǎn)品應(yīng)用到不銹鋼生產(chǎn)工藝中去，相對(duì)于其它火法工藝來說，雖然具有能耗小，成本低的優(yōu)勢(shì)，但是工藝技術(shù)仍不穩(wěn)定，由于紅土鎳礦本身的特殊性，針鐵礦與硅酸鹽礦物混雜交生，形式復(fù)雜，增加了鎳、鐵的還原富集難度，同時(shí)，窯尾入窯料的成球率和成球強(qiáng)度還有待提高，物料在1250℃-1400℃的高溫中煅燒，還原分離不徹底，所以開發(fā)和制備出具有化學(xué)吸附性，選擇性催化還原鎳氧化物，抑制鐵氧化物和促進(jìn)金屬相晶粒長(zhǎng)大，強(qiáng)化球團(tuán)固結(jié)與球團(tuán)熱穩(wěn)定性的添加劑進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，是使該工藝達(dá)到節(jié)能降耗，減少成本非常必要的措施之一；如目前已知的中南大學(xué)研究一種復(fù)合添加劑在實(shí)驗(yàn)室可有效降低煅燒溫度200度等，同時(shí)，添加碳酸鈉（3）可顯著改善紅土鎳礦的還原，磁選效果，提高金屬回收率，獲得高品位金屬的鎳鐵粉產(chǎn)品。

　　3.2研究開發(fā)新的耐材

　　回轉(zhuǎn)窯耐材的好壞對(duì)其作業(yè)率，產(chǎn)量影響非常大，導(dǎo)致各項(xiàng)消耗，成本影響也大；根據(jù)數(shù)年的生產(chǎn)情況綜合來看，回轉(zhuǎn)窯在耐材的選擇上，需要在其抗熱震性，侵蝕性，導(dǎo)熱性上作出更高的要求，使高溫段磚的壽命更長(zhǎng)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)充分重視不同窯體段的工況情況，采用不同類型的耐材，如窯體高溫段，應(yīng)以高壓成型的磚體砌筑為主，窯口可采用預(yù)制件砌筑模式，相對(duì)于傳統(tǒng)的窯口澆注料，耐磨性能將更好，當(dāng)然，還需要對(duì)窯口結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化研究，以提高使用壽命。

　　3.3加強(qiáng)余熱利用

　　目前廠內(nèi)該工藝的余熱利用率較低，應(yīng)在窯尾高溫廢氣余熱、筒體散熱余熱，水淬煙氣余熱等方面考慮使用問題，以達(dá)到節(jié)能降耗，節(jié)約成本的目的。

　　例如有提出的將窯口高溫?zé)Y(jié)礦的水淬冷卻方式改為罐式氮?dú)饫鋮s，在避免了鎳鐵氧化的同時(shí)，也將高溫?zé)Y(jié)礦的熱能進(jìn)行最大化利用。

　　3.4對(duì)選礦進(jìn)行設(shè)備技改

　　磁選車間燒結(jié)礦破碎難度比較大，如何開發(fā)和選用合適的破碎機(jī)型號(hào)是保證燒結(jié)礦渣鐵分離效果和鎳鐵品位的提高，為下道工序提供有利條件的保障，例如采用高壓輥磨進(jìn)行選擇性破碎磨礦，提高磁選分離鐵、鎳金屬的有效富集。

　　選礦車間的磁選設(shè)備是本生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，我們應(yīng)從磁選機(jī)給料粒度和鋪料厚度，礦漿物料的濃度情況以及磁選機(jī)本身的轉(zhuǎn)速大小，磁系偏角大小，磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁選機(jī)工作間隙大小等方面進(jìn)行管理，摸索總結(jié)，以開發(fā)和選用新型設(shè)備更有利于提高回收率，降低生產(chǎn)成本也是本工藝改進(jìn)發(fā)展的一個(gè)重要舉措。

　　4結(jié)語

　?。?）紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直還原生產(chǎn)鎳鐵粉工藝雖有能耗小，成本低的優(yōu)勢(shì)，但仍存在原料成分波動(dòng)大，冶煉性能差，成球率及成球強(qiáng)度低，窯體作業(yè)率低，選礦回收率，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大的一些問題；

        （2）在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上，應(yīng)在研發(fā)添加劑，原料加工，耐材選擇，加強(qiáng)余熱利用，選礦設(shè)備選型技改等方面進(jìn)行改進(jìn)措施，以尋求更好的發(fā)展；

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