日本大江山用回转窑直接还原针铁矿生产镍铁的工艺过程.docVIP

日本大江山用回转窑直接还原针铁矿生产镍铁的工艺过程 摘 要 第二次世界大战期间，日本Yakin Kogyo有限公司在大江山冶炼厂，采用Krupp Renn工艺处理红土矿及大江山周边的矿物。1952年，我们改变了矿物结构转而利用硅镁镍矿生产镍铁。自从生产镍铁产品以来，进行了不同的改造过程。 这些过程包括： 1、经济方面，粗镍铁产品由于在预处理之后使用了回转窑，使能源成本得以下降。 2、产品的实用性方面，粗镍铁产品能够作为AOD法冶炼不锈钢时的原料。 目前阶段，利用回转窑直接还原硅镁镍矿的工艺过程，应用在大江山冶炼厂。 本文将介绍大江山工艺的技术和操作特点。 引 言 二次世界大战期间，日本大江山冶炼厂采用Krupp Renn工艺处理含镍量极低的周边的矿物，生产的低镍生铁用于合金钢的原料。战争结束之后，我们改变了原料，开始使用来自新喀里多尼亚的红土矿，为不锈钢企业生产粗镍铁。 现阶段，我们使用来自新喀里多尼亚、菲律宾和印度尼西亚的原料，利用四台回转窑成功地达到1000吨镍/月的产量。这一工艺过程我们称之为“大江山工艺”，这一独特的工艺方式为不锈钢生产提供了足够的含镍原料，也使我们建立了一套从含镍原料到不锈钢最终产品的综合工业体系。和其它的镍铁生产工艺相对比，诸如El-kem过程，我们的工艺过程具有如下的优点： 1、使用的能源主要是煤，而不是昂贵的电能。 2、原料可以从东南亚自由的选择。 3、生产的粗镍铁的质量可以直接作为不锈钢生产的原料，作为炼钢冷却剂使用。 冶炼工艺过程是比较简单的，如预处理阶段，原料进行破碎并与含碳原料及溶剂混合，石灰石作为水分调节的手段，之后制团。在下一个阶段，团矿通过预热器连续不断地进入回转窑，在回转窑当中，团矿与煤燃烧生成的热烟气逆流进行，经历所有的冶炼步骤，干燥、脱水、还原和金属生长，这一切都是在熔渣半熔融条件下进行的。经历灼烧后的物料我们称之为“渣块”，从回转窑流出后进行水淬，还原后的金属以渣块的形式放出后，经过破碎、研磨之后利用磁选分离。最终产品运送至川崎工厂作为不锈钢添加原料使用。 粗镍铁颗粒呈沙砾状，直径约为2～3mm，当中约有1～2%的熔渣夹杂。化学组分是C＜0.10%、Ni 18～22%、S 0.45%、P 0.015%。 产品中的高硫含量对于AOD法冶炼不锈钢来说，是比较容易脱出的，而沙砾状的形态可以实现连续性添加，在不锈钢冶炼过程中作为冷却剂可以实现迅速溶解。 大江山工艺过程仅是通过回转窑完成的，冶炼实践过程是在半熔融条件下进行，并不是一种熔化状态。过程中的氧化物还原和半熔融条件下的金属聚集是比较困难的，因为矿物当中脉石成分较大。基于这个原因，以热化学角度对其基本原理进行研究是必要的。 技术改进的过程 在进行详细论述之前，让我们首先回顾一下技术改进的历史过程。 表1 1952～1984年期间的技改过程 年 份 改进项目 投入矿物 t/day 镍产品 t/year 回收率 % 能源消耗 kcal/t矿 1952 一台窑运行 130 928 80 2750×103 1954 两台窑运行 130 1335 81 2750×103 1955 三台窑运行 130 1676 81 2620×103 1956 扩展矿物处理过程 155 2685 81 2620×103 1957 在两台窑上安装了预热器 190 2121 81 2390×103 1958 安装了灰尘洗涤装置 190 1467 87 2390×103 1961 在三台回转窑上安装了预热器 230 4341 88 2160×103 1967 四台窑运行 290 6466 88 2030×103 1970 改进矿物处理过程 380 8540 92 1930×103 1977 进行能源节省项目 380 8490 92 1510×103 1978 将燃烧器用油改为改为高硫重油 380 9470 92.3 1510×103 1981 将燃烧器用燃料改为煤粉 380 9353 94.3 1510×103 1984 完善制团工艺过程 420 9585 95.0 1320×103 于1952年将原料改为含镍量较高的红土矿之后，在产品的回收率、能源消耗以及产品质量等各方面都不断地享受到了技术改进的成果。 表1中罗列了工艺环节改进的各个阶段和步骤，图1则是目前该流程的流程图。 表中值得注意的是，通过添加其它的回转窑，并且改善了原料处理环节，我们已经成功地增加了生产能力以满足不断增长的不锈钢生产的需求。关于能源问题，镍冶炼工艺过程所消耗的能源的数量较大。石油危机之后整个工艺