鎳鐵生產(chǎn)工藝.docx

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1、鎳鐵生產(chǎn)工藝·一、鎳、鎳鐵與鎳礦·鎳是略帶黃色的銀白色金屬，是一種具有磁性的過(guò)渡金屬。鎳的應(yīng)用在于鎳的抗腐蝕性，合金中添加鎳可增強(qiáng)合金的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是鎳最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。全球約2／3的鎳用于不銹鋼生產(chǎn)，因此不銹鋼行業(yè)對(duì)鎳消費(fèi)的影響居第l位。鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性，所以鎳被稱(chēng)為奧氏體形成元素。目前全球有色金屬中，鎳的消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第5位。因此，鎳被視為重要戰(zhàn)略物資，一直為各國(guó)

2、所重視?！ゆ囪F主要成分為鎳與鐵，同時(shí)還含有Cr、Si、S、P、C等雜質(zhì)元素。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）鎳鐵按含鎳量分為FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。又再分為高碳（C1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）與高磷（P<0.030％）鎳鐵。目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的鎳鐵品位主要集中在1.6～2.0％、4～8％以及10～15％，同時(shí)也有小部分廠家能生產(chǎn)含鎳量在20％以上的鎳鐵?！な澜缟?/p>

3、可開(kāi)采的鎳資源有二類(lèi)，一類(lèi)是硫化礦床，另一類(lèi)是氧化礦床。由于硫化鎳礦資源品質(zhì)好，工藝技術(shù)成熟，現(xiàn)約60％~70％的鎳產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦。而世界上鎳儲(chǔ)量的65％左右貯存在氧化鎳礦床中，由于其因含有氧化鐵的緣故而呈紅色，因此也俗稱(chēng)紅土鎳礦。目前發(fā)現(xiàn)的紅土鎳礦多分布在南、北回歸線一帶，如澳大利亞、巴布亞新幾內(nèi)亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和古巴等地?！ざ?、工藝原理·雖然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，但目前世界范圍內(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?！せ鸱ㄒ睙掓囪F是在高溫條件下，以C（或Si

4、）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)?！ぁひ虿煌a(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NiO90％以上被還原，而

5、且，在Ni／Fe很低的情況下，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。·三、紅土鎳礦預(yù)處理·紅土鎳礦屬非結(jié)晶型礦種。不同鎳礦類(lèi)型，成分波動(dòng)范圍為：Ni0.87％～3.85％，F(xiàn)e6％～50％，MgO1.5％～32％，Si025％～58％，Al2o31％～15％，P0.0004％～0.0002％，S0.00l％～0.08％?！ぜt土鎳礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分較高，尤其是目前我國(guó)紅土鎳礦主要進(jìn)口國(guó)菲律賓和印尼兩國(guó)氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在30~35％范圍波動(dòng)。為確

6、保鎳鐵冶煉爐況穩(wěn)定，鎳礦在入爐前必須進(jìn)行脫水，造塊處理。不同的鎳鐵生產(chǎn)廠家對(duì)入爐前鎳礦的脫水燒結(jié)處理普遍使用如下幾種預(yù)處理方式：·①回轉(zhuǎn)窯烘干→造塊→回轉(zhuǎn)窯高溫脫水、預(yù)熱?！あ诨剞D(zhuǎn)窯烘干→造塊→豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。·③回轉(zhuǎn)窯烘干→脫水、燒結(jié)（包括預(yù)還原）。·不同的鎳礦處理工藝的投資費(fèi)用及工藝操作難度不同，對(duì)整個(gè)鎳鐵冶煉工藝綜合能耗及產(chǎn)品質(zhì)量的影響也有所不同，因而，隨著我國(guó)鎳鐵生產(chǎn)的規(guī)?；?，選擇何種鎳礦預(yù)處理方式，值得分析?！に?、數(shù)種工藝流程·1、回轉(zhuǎn)窯直接還原法·鎳礦→烘干→破碎→配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)→預(yù)熱→回轉(zhuǎn)窯脫水、還原→固融態(tài)渣鐵混合

7、物→水淬→磨碎→跳汰、強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離→細(xì)粒鎳鐵→電爐重熔→精煉脫硫→鎳鐵?！ぴ摴に?yán)没剞D(zhuǎn)窖全程對(duì)鎳團(tuán)礦進(jìn)行脫水、焙燒，NiO、FeO等氧化物還原，金屬物聚集，最后生成融態(tài)海綿狀?yuàn)A渣鎳鐵。熔煉過(guò)程熱能來(lái)自煤粉（或重油）燃燒放出的熱量，其是火法冶煉鎳鐵生產(chǎn)中，設(shè)備最簡(jiǎn)單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產(chǎn)工藝?！?、鼓風(fēng)爐法·鎳礦→回轉(zhuǎn)窯烘干→制塊→配入焦炭→鼓風(fēng)爐冶煉→粗鎳鐵→精煉降Si、C、P、S→鎳鐵。·該工藝在冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)方面與高爐法冶煉鎳鐵有相似之處。冶煉過(guò)程中以焦炭燃燒放熱作為熱源，但反應(yīng)機(jī)理有所不同。高爐直接冶煉出的鎳鐵

8、，其含Ni量基本取決于入爐鎳礦中的Ni／Fe比值，而鼓風(fēng)爐法生產(chǎn)的粗鎳，其含Ni量，不只受限于該比值的大小?！す娘L(fēng)爐工藝是最早出現(xiàn)的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的技術(shù)，1875年，在新喀里多