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镍矿工艺对比
中南大学专利 工艺图
优点:大幅降低还原温度,提高还原速率,成本较低,对环境较友好。
中信大锰广西钦州桂鑫冶金有限公司 火法工艺图
缺点:耗能高
中国有色矿业 火法冶炼镍铁
缺点:Si成分较高,能耗较大
火湿结合工艺 2004年日本冶金公司的大江山冶炼厂
工艺流程为:原矿磨细与粉煤混合制团,团矿经干燥和高温还原焙烧,焙烧矿团再磨细,矿浆进行选矿(重选和磁选)分离得到镍铁合金产物。
优点:耗能低,金属回收率高
影响镍还原的因素:原矿品位,还原剂与矿石的混合程度,还原温度的控制。
数种工艺流程 1、回转窑直接还原法 镍矿→烘干→破碎→配入焦炭、熔剂混合制团→预热→回转窑脱水、还原→固融态渣铁混合物→水淬→磨碎→跳汰、强磁选等多级渣铁分离→细粒镍铁→电炉重熔→精炼脱硫→镍铁。 该工艺利用回转窖全程对镍团矿进行脱水、焙烧,NiO、FeO等氧化物还原,金属物聚集,最后生成融态海绵状夹渣镍铁。熔炼过程热能来自煤粉(或重油)燃烧放出的热量,其是火法冶炼镍铁生产中,设备最简单、生成金属流程最短、综合能耗最低的生产工艺。 2、鼓风炉法 镍矿→回转窑烘干→制块→配入焦炭→鼓风炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。 该工艺在冶炼设备结构方面与高炉法冶炼镍铁有相似之处。冶炼过程中以焦炭燃烧放热作为热源,但反应机理有所不同。高炉直接冶炼出的镍铁,其含Ni量基本取决于入炉镍矿中的Ni/Fe比值,而鼓风炉法生产的粗镍,其含Ni量,不只受限于该比值的大小。 鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术,1875年,在新喀里多尼亚小高炉就已应用,后法国也有采用,但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止,1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火,标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。 3、高炉法 镍矿→脱水、烧结、造块→配入焦炭、熔剂→高炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。 在国内,近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍,主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产,具体操作与小高炉生产生铁操作相似,特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁(含镍生铁)。 该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能,入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原,故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿Ni/Fe的比值大小。 由于国家限制400 m3以下小高炉的使用,而使用矿热电炉,利用低镍高铁镍矿,直接生产低Ni镍铁,其工艺的合理性和易操作性,似乎不及高炉法,因而采用大容量高炉冶炼低Ni镍铁值得关注和研究。 4、电碳热法 镍矿→脱水、造块→配入焦炭、熔剂→电炉冶炼→粗镍铁→降C、Si、P、S精炼→镍铁。 电碳热法是以C作还原剂,在电能高温条件下,对镍矿中的NiO、FeO等氧化物进行还原,冶炼出镍铁,因而,在电炉冶炼过程中,调整合适的配炭量,限制FeO还原,可生产出Ni含量较高的电炉镍铁。 国外火法冶炼镍铁主要采用此工艺,国内厂家生产含Ni大于10%的产品时亦普遍采用。主要冶炼设备为矿热电炉,国内个别厂家也有使用与电弧炉结构相似的电炉生产(其设备最大容量为9 MVA),其镍矿预处理方式,冶炼工艺的具体操作,精炼工艺设备配套情况及精炼效果均不尽相同,各项指标对比也存在一定差异。 5、电硅热法 镍矿→烘干→破碎→高温脱水煅烧成块→配入熔剂→矿热电炉熔化→NiO熔体→倒人反应包→向反应包加入45%硅铁→倒包反应→粗镍铁→降P、Si精炼→镍铁。 电硅热法工艺是以Si作还原剂,在高温条件下,对NiO、FeO等氧化物进行还原,生成镍铁。 据资料介绍,国外电硅热法工艺是在炉外,通过倒包操作,使加入的Si对熔体中的NiO进行还原,生成镍铁,与热兑法生产微碳铬铁的反应机理和工艺操作基本相同,因而,可称之为热兑法工艺。
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