1、對原料的要求
對于“回轉窯(RK)-礦熱爐(EF)”流程,礦石成分很重要,有3個指標是采用RKEF工藝應該關心的:
(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,因為原料中Fe過高,很難在回轉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的爐渣結構。
以上3個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,可以生產品位較低的鎳鐵,技術經濟指標將受到影響。
還原劑(煙煤或無煙煤均可)和石灰石也是RKEF工藝所必需的,這兩種原料在我國資源豐富,容易得到。
2、典型工藝流程、主體設備結構
(1) 生產流程
原料場→篩分、破碎和混勻配料→回轉窯→礦熱爐→鐵包脫硫→精煉轉爐→澆鑄。在這個基礎上,發展了對原料預干燥、原料制球、回轉窯節能和余熱發電、礦熱爐高效冶煉和低熔點渣系配料、采用底吹或側吹精煉轉爐替代頂吹轉爐、鎳鐵粒化等技術,適用于不同條件的工廠。
(2) 典型工藝裝備組成
2臺5.0×100m回轉窯、2臺63MVA的密閉礦熱爐、40t的底吹精煉轉爐,造粒和鑄塊設備。年產鎳鐵10.12萬t(鎳金屬2~2.2萬t)。鑒于國產設備的成熟度和運輸條件制約,為降低投資,國內的在建工廠采用4座回轉窯、2臺48MVA礦熱爐的方案將可以縮短建設周期,收到好的經濟效益。
(3) 工藝概述
礦石、石灰石、還原劑在原料場、備料間加以篩分破碎后,混勻配料送入回轉窯。
在回轉窯中,原料經干燥、焙燒、預還原,制成約1000℃的鎳渣,回轉窯煙氣經余熱鍋爐、除塵、脫硫化后排放,粉塵與原料混合后再次入窯。
鎳渣在封閉隔熱狀態下(高架送料小車)加入礦熱爐料倉(內襯耐火磚),根據工藝要求通過不同位置的下料管分配到礦熱爐內。礦熱爐為全封閉式,自焙電極,埋弧冶煉,還原并熔分粗制鎳鐵和爐渣,同時產生含Co約75%的礦熱爐荒煤氣,荒煤氣經過凈化送到回轉窯燒嘴,與煤粉一起作為燃料,除塵灰經處理后,返回到原料場。礦熱爐爐渣經過水淬后可作為建筑材料,用于道路建設、制磚。
礦熱爐的產品是粗制鎳鐵,出鐵前預先在鐵水包加脫硫劑,出鐵同時脫硫,粗制鎳鐵含Si、C、P等雜質,需要繼續精煉,扒渣后,兌入酸性轉爐,吹氧脫硅,同時加入含鎳廢料以防鐵水溫度偏高,脫硅后扒渣(或者擋渣出鐵),兌入堿性轉爐,吹氧脫磷、脫碳,同時加入石灰石造堿性渣,堿性轉爐精煉后的鎳鐵水送往澆注車間,鑄成合格的商品鎳鐵塊或者制成粒狀鎳鐵。
(4) 工藝特點
①原料適應性強?蛇m用鎂質硅酸鹽礦和含鐵不高于30%的褐鐵礦型氧化鎳礦,以及中間型礦。最適合使用濕法工藝難以處理的高鎂低鐵氧化鎳礦石。
②鎳鐵品位高,有害元素少。同樣的礦石,RKEF工藝生產的鎳鐵品位高于高爐法和“燒結礦-礦熱爐”工藝。該工藝的脫硫和轉爐精煉工序能夠將鎳鐵的有害元素降低到ISO6501標準所要求的范圍內,為煉鋼用戶所歡迎。
③節能環保,循環利用。原料水分較多,料場和篩分破碎運輸的過程中不產生粉塵,回轉窯煙氣余熱可回收蒸汽用于發電,經過煙氣脫硫滿足環保要求后排入大氣,回轉窯和礦熱爐煙塵返回料場;礦熱爐煤氣經除塵后送回轉窯作燃料,爐渣水淬后成為建筑工業原材料。轉爐煙氣余熱回收蒸汽,煤氣回收利用,爐渣磁選回爐,尾渣可鋪路或制作水泥。從含水爐料進入回轉窯直到礦熱爐出鐵出渣的整個過程產中,爐料處于全封閉,環保節能。
④鎳渣熱料入礦熱爐;剞D窯產的鎳渣在900℃以上的高溫下入爐,相對于“燒結礦-礦熱爐”的冷料入爐,節省了大量的物理熱和化學熱,顯著降低了電能和還原劑的消耗,提高了生產效率。
我國是不銹鋼生產和消費的大國,鎳鐵需求巨大,非常有必要掌握應用RKEF技術,以低成本高效率地生產鎳鐵,滿足國民社會發展需求的同時創造良好的經濟效益。該工藝的大多數設備為冶金工業常用設備,以我國冶金設備制造能力,均可國產化,大大降低投資。
RKEF氧化鎳礦火法冶金技術由日本、加拿大和前蘇聯所擁有。2005年以來經過與前蘇聯專家接觸,探討合作的可能性,并考察了由前蘇聯建設、地處烏克蘭的帕布什鎳鐵廠。目前已有中鋼濱海公司、福建德勝鎳業、天津榮程鋼鐵公司購買了該技術,這些項目都在進行中,預計l~2年內將建成投產。
雖然RKEF是成熟技術,但由于各國各地的外部條件不同,比如電和能源結構,將影響生產成本。
國內采用該技術必須進行改進。首先要研究配料模型。國內氧化鎳礦資源貧乏,要依靠進口,進口礦來源復雜,缺乏穩定的原料基地,使得配料模型的開發更為重要。配料模型確定后,還要進行小型工業實驗,以獲得爐渣熔點、渣鐵熔分特性和合適的燒結溫度等數據,以指導生產。
其次,開展對回轉窯的余熱利用和煙氣脫硫的研究。由于天然氣資源緊缺,國內建設項目的回轉窯多用煤粉為燃料,為保護環境,必須明確回轉窯煙氣特性,脫除煙塵和硫分,同時研究回轉窯低溫余熱利用問題。
再次,礦熱爐是鎳鐵冶煉投資最大的工序,對于爐型、耐火材料、電極直徑、極心圓直徑、電極電流密度及電壓調整等需要進行研究,確定最適合的參數,實現節電和延長爐襯壽命。
最后,轉爐的問題。在國內看到的幾座鎳鐵精煉轉爐沿用了煉鋼用頂吹轉爐的設計,噴濺嚴重,原因是鎳鐵精煉轉爐的渣量大,約是煉鋼轉爐渣量的10倍。另外,粗制鎳鐵是高硅鎳鐵水,普通煉鋼轉爐處理起來很困難。國內建設中的鎳鐵廠采用氧氣底吹轉爐將很好地解決以上問題。
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紅土鎳礦回轉窯|紅土鎳礦烘干機——首選江蘇鵬飛集團:專業制造 銷量領先 |
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江蘇鵬飛集團成功開發紅土鎳礦回轉窯,該技術已快速進入生產應用領域。該技術應用在紅土鎳礦冶煉鎳方面已取得很不錯的經濟效益和社會效益。RKEF工藝優勢明顯:提煉鎳含量高、雜質少;鎳的回收率高;能源消耗低。我國鎳金屬生產技術已有重大突破,擁有自主知識產權,紅土鎳礦生產出優質鎳鐵。利用回轉窯冶煉紅土鎳礦石生產鎳生鐵,近期主要用戶及鎳礦回轉窯:
序號 |
用戶名稱 |
設備名稱 |
設備規格 |
數量 |
項目名稱 |
1 |
福建鼎信實業有限公司 |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
2 |
江蘇康陽國際貿易有限公司
(江蘇德龍鎳業有限公司) |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
18臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.3×33.5m |
18臺 |
3 |
廣東廣青金屬科技有限公司 |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ5×40m |
4臺 |
4 |
廣西北海誠德鎳業有限公司 |
回轉窯 |
Φ5.2×118m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
5 |
山東匯祥貿易有限公司 |
回轉窯 |
Φ4.85×75m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.3×34m |
3臺 |
6 |
廣東陽江世紀青山鎳業有限公司 |
回轉窯 |
φ4.6×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ5×45m |
4臺 |
7 |
山東鑫?萍脊煞萦邢薰
(臨沂金海匯科技有限公司) |
回轉窯 |
φ4×60m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4×40m |
2臺 |
8 |
唐山凱源實業有限公司
|
回轉窯 |
φ4.8×90m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ4.3×40m |
|
9 |
遼寧晟運實業發展有限公司
|
回轉窯 |
Φ4.85×75m |
1臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
Φ4.3×34m |
|
10 |
廣西金源鎳業有限公司
|
回轉窯 |
Φ4.8×110m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
烘干機 |
φ4.8×42m |
| |