淺析紅土鎳礦火法（RKEF法）冶煉

摘 要：本文中簡要的介紹了一下我國紅土鎳礦的處理方法，將小高爐熔煉法 “燒結(jié)機-礦熱爐“，同RKEF（回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐熔煉法）進行簡單的對比，以突出RKEF工藝在紅土鎳礦處理中的優(yōu)點，主要是從環(huán)保、節(jié)能、綜合利用、產(chǎn)品質(zhì)量等這幾個方面分析。

關(guān)鍵詞：紅土鎳礦；火法冶煉；RKEF工藝

1 小高爐熔煉法

小高爐熔煉法是我國處理紅土鎳礦自主研發(fā)的一種冶煉方法。小高爐熔煉的流程是：紅土鎳礦--破碎篩分--干燥--配料--燒結(jié)--高爐熔煉--含鎳生鐵和爐渣。

1.1 工藝流程當中的高爐熔煉有很大的缺點：

（1）要用優(yōu)質(zhì)的焦炭作為熔煉的燃料，焦炭的耗能量很大，能耗高；（2）產(chǎn)品鎳含量通常在2～8%，大多在5%以下，鎳品位低，雜質(zhì)含量高，一般用于200系的不銹鋼生產(chǎn)。（3）在冶煉的過程中有害氣體的排放量大，比如為了增加爐渣的流動性而添加螢石，螢石加入量占爐料總量的8～15%，然而在國內(nèi)，鎳鐵小高爐沒有設置脫氟設備，全部放散，從而導致排放的高爐煙氣中含有大量有害的含氟氣體。（4）紅土鎳礦可分為“高鐵低鎂（低鎳）“、 低鐵高鎂（高鎳）紅土鎳礦，兩種不同類型原料。而當紅土礦含鎳1.5%、含鐵35%時比較適合小高爐熔煉，可產(chǎn)出含鎳約 4%的低鎳生鐵。但如果是低鐵高鎂（高鎳）礦用小高爐熔煉，那么就會導致高爐的產(chǎn)渣量大、粘度大情況，從而難以保證爐況順行。（5）由于爐料強度低，所以只能采用小型高爐（矮高爐）生產(chǎn)鎳鐵，而無法進行大規(guī)模的生產(chǎn)。（6）小型高爐生產(chǎn)鎳鐵的成本較高，目前，只能在市場鎳價15萬元以上才能維持盈利。

鑒于以上原因，無論是從技術(shù)還是經(jīng)濟的角度來看，小高爐法對原料的適應性差、無法大型化生產(chǎn)，隨著焦炭價位回歸合理、鎳價下跌和環(huán)保政策落實，目前我國的高爐鎳鐵廠大部分已停產(chǎn)。

2.冷料入爐“燒結(jié)機-礦熱爐“鎳鐵工藝根據(jù)焦炭漲價和用戶要求高含鎳量的鎳鐵的實際情況，國內(nèi)建設了一些用燒結(jié)機生產(chǎn)紅土鎳礦燒結(jié)礦，冷卻后入礦熱爐冶煉鎳鐵的工廠。

雖然該工藝的生產(chǎn)過程中不用焦炭，原料適應性比小高爐好，產(chǎn)品鎳含量較高，生產(chǎn)的粗鎳鐵含鎳量約8～14%，但仍存在能耗高、效率低的缺陷，例如：用1.8～2%品位的紅土鎳礦，生產(chǎn)含鎳～12%的粗鎳鐵，每噸粗鎳鐵冶煉電耗～1.0×104kWh，甚至有的廠可達1.2×104kWh以上，這是因為礦熱爐預還原需要高溫料，但是“燒結(jié)機-礦熱爐“無法提供，從而導致粗鎳鐵冶煉的電耗相當高。

冶煉的電耗高的另一原因是燒結(jié)礦是氧化性礦，而電爐除了提高爐料溫度外還要進行物料的還原反應，而還原反應是吸熱的，因此也需要一部分電能轉(zhuǎn)換成熱量。

“燒結(jié)機-礦熱爐“冶煉法能耗高、效率低、污染大主要原因在于以下原因：

（1）冷料入爐，這就導致需要花費大量的時間和電力對爐料升溫；（2）目前國內(nèi) “燒結(jié)機-礦熱爐“工藝的產(chǎn)鎳鐵廠都沒有完善的環(huán)保設備，即污染環(huán)境，又造成能源浪費。

3 RKEF（回轉(zhuǎn)窯干燥預還原-礦熱爐熔煉）

3.1.1 原料要求

對RKEF工藝（回轉(zhuǎn)窯干燥預還原-礦熱爐）的流程，礦石內(nèi)部的成分尤為重要，其中有至少3個指標，是在運用RKEF工藝生產(chǎn)時要關(guān)注的：

（1）Ni品位，希望在1.5以上，最好2.0以上。

3.1.2.2 工藝裝備

生產(chǎn)的工藝裝備是：回轉(zhuǎn)窯、密閉礦熱爐、精煉轉(zhuǎn)爐，還有造粒和鑄塊設備。為了降低投資，根據(jù)國內(nèi)的實際條件，國內(nèi)在建工廠的工藝裝備有兩種配置：

（1）每座礦熱爐配套設置兩座回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯均為高架式，不再配置獨立的干燥窯，回轉(zhuǎn)窯一段主要為干燥段，此種配置主要適用于較大的礦熱爐；（2）每座礦熱爐配套設置一座回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯可為高架式也可為低架式，每臺回轉(zhuǎn)窯配置一臺干燥窯或干燥系統(tǒng)不與回轉(zhuǎn)窯一一對應，此種配置一般用于中型或較小型礦熱爐。

根據(jù)實際經(jīng)驗，第二種配置較為合理，建設周期較短，收到不錯的經(jīng)濟效益。

3.1.2.2 工藝的概述

紅土鎳礦和輔料通過汽車運輸至廠區(qū)，堆存在廠區(qū)設有的堆存場地備用。紅土鎳礦經(jīng)受礦槽通過機運輸至烘干機干燥室，脫出部分水分進行干燥，干燥后經(jīng)過破碎，將合格粒度的紅土礦通過輸送機輸送至配料室的紅土礦倉；合格粒度的熔劑、還原劑用鏟車給入各自的受礦倉，經(jīng)過倉下設置的皮帶轉(zhuǎn)運給入配料室各自的礦倉。經(jīng)倉下計量后，給入配料皮帶運輸至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行還原焙燒。

下面介紹一下回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的焙砂排入保溫料罐送至礦熱爐工段。

將焙砂在封閉隔熱的狀態(tài)下加入礦熱爐料倉，根據(jù)工藝的要求通過不同位置的下料管道分配到礦熱爐。在全封閉式的礦熱爐中，通過自焙電極，埋弧冶煉方式，將粗制鎳鐵和爐渣進行還原熔分，同時，將產(chǎn)生大約含有75%的CO的礦熱爐煤氣，經(jīng)過凈化過后，再送回到回轉(zhuǎn)窯的燒嘴中，將其與煤粉共同作為生產(chǎn)的燃料。

礦熱爐生產(chǎn)的是粗制鎳鐵，在出鐵前，預先把脫硫劑加到鐵水包，以求在出鐵時同時達到脫硫的目的。粗鎳鐵如果用于冶煉不銹鋼，經(jīng)脫硫后的粗鎳鐵水直接供給不銹鋼冶煉車間，是生產(chǎn)不銹鋼的主要原料。

經(jīng)脫硫后的粗鎳鐵中仍然含大量雜質(zhì)，如外賣鎳鐵或供給對鎳鐵原料有更高要求的用戶，礦熱爐生產(chǎn)出來的鎳鐵還要繼續(xù)進行精煉，粗鎳鐵扒渣后，兌入酸性轉(zhuǎn)爐，采用吹氧脫硅，同時以防鐵水溫度過高，加入含鎳廢料，脫硅后再次扒渣，兌入堿性轉(zhuǎn)爐，采用吹氧脫磷和脫碳，然后加入石灰石造出堿性渣，最后把經(jīng)過堿性轉(zhuǎn)爐精煉過的鎳鐵水，送往澆鑄車間，在車間里鑄成鐵塊或者制成粒狀的合格的商品鎳鐵。

4 結(jié)語

RKEF工藝成為當前我國紅土鎳礦處理的主要方法。研究開發(fā)高效、流程短、低耗能、環(huán)保，新工藝已經(jīng)成為紅土鎳礦未來開發(fā)的趨勢。

參考文獻

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