RKEF法

RKEF法炼镍铁RKEF工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)始于20世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保，RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。随着冶金科学技术的发展，RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术，占据统治地位。目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有十几家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地，其中最大年产能达78万t金属镍，在长期的经营中，尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落，但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。2005年美国金属学会调查了世界红土镍矿冶炼厂及年产量。+ o4 R A2 Y8 M$ F2 1 y。% - p( . * k （三）RKEF工艺介绍. m. N+ x8 H+ n* W7 L% C 1、对原料的要求& T$ + q# x9 + X t0 _7 |. k 对于“回转窑(RK)-矿热炉(EF)”流程，矿石成分很重要，有3个指标是采用RKEF工艺应该关心的：N1 c# J$ m. W$ u: p: a8 P (1) Ni品位，希望在1.5以上，最好 2.0以上。 (2) FeNi，希望在610，最好接近6，中Ni品位高；如果FeNi10，则很难冶炼出含20的镍铁，因为原料中Fe过高，很难在回转窑中控制氧化铁的还原度。2 i6 E( n2 u9 z) |& d (3) MgO/SiO2，在0.55065较合适，少量加入熔剂就可以得到低熔点的炉渣结构。& _$ B9 % ( n H c# t 以上3个条件只是合适的条件，而不是必须的条件，在矿石条件不符合上述要求时，可以生产品位较低的镍铁，技术经济指标将受到影响。& * k2 Y; B+ f8 e 还原剂（烟煤或无烟煤均可)和石灰石也是RKEF工艺所必需的，这两种原料在我国资源丰富，容易得到。 2、典型工艺流程、主体设备结构 (1) 生产流程% C, F( y. a7 n. g& M6 J2 f6 s8 f 原料场筛分、破碎和混匀配料回转窑矿热炉铁包脱硫精炼转炉浇铸。在这个基础上，发展了对原料预干燥、原料制球、回转窑节能和余热发电、矿热炉高效冶炼和低熔点渣系配料、采用底吹或侧吹精炼转炉替代顶吹转炉、镍铁粒化等技术，适用于不同条件的工厂。% p! c4 K; y) t ?b1 d3 X; g3 ? (2) 典型工艺装备组成 2台5.0100m回转窑、2台63MVA的密闭矿热炉、40t的底吹精炼转炉，造粒和铸块设备。年产镍铁10.12万t(镍金属22.2万t)。鉴于国产设备的成熟度和运输条件制约，为降低投资，国内的在建工厂采用4座回转窑、2台48MVA矿热炉的方案将可以缩短建设周期，收到好的经济效益。4 B: b X2 W% Z4 h- I (3) 工艺概述0 H* 7 r8 a w( Pj 矿石、石灰石、还原剂在原料场、备料间加以筛分破碎后，混匀配料送入回转窑。h( . I+ H# h1 P* z! e 在回转窑中，原料经干燥、焙烧、预还原，制成约1000的镍渣，回转窑烟气经余热锅炉、除尘、脱硫化后排放，粉尘与原料混合后再次入窑。) m7 a k2 m9 N3 M, s3 K H, 镍渣在封闭隔热状态下(高架送料小车)加入矿热炉料仓(内衬耐火砖)，根据工艺要求通过不同位置的下料管分配到矿热炉内。矿热炉为全封闭式，自焙电极，埋弧冶炼，还原并熔分粗制镍铁和炉渣，同时产生含Co约75的矿热炉荒煤气，荒煤气经过净化送到回转窑烧嘴，与煤粉一起作为燃料，除尘灰经处理后，返回到原料场。矿热炉炉渣经过水淬后可作为建筑材料，用于道路建设、制砖。 i2 x8 * e* ?1 7 R1 V 矿热炉的产品是粗制镍铁，出铁前预先在铁水包加脱硫剂，出铁同时脱硫，粗制镍铁含Si、C、P等杂质，需要继续精炼，扒渣后，兑入酸性转炉，吹氧脱硅，同时加入含镍废料以防铁水温度偏高，脱硅后扒渣(或者挡渣出铁)，兑入碱性转炉，吹氧脱磷、脱碳，同时加入石灰石造碱性渣，碱性转炉精炼后的镍铁水送往浇注车间，铸成合格的商品镍铁块或者制成粒状镍铁。; v& 5 o/ L% l& o o (4) 工艺特点3 & u5 * E! j: e. o 原料适应性强。可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于30的褐铁矿型氧化镍矿，以及中间型矿。最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。) E6 e6 b+ f+ y 镍铁品位高，有害元素少。同样的矿石，RKEF工艺生产的镍铁品位高于高炉法和“烧结矿-矿热炉”工艺。该工艺的脱硫和转炉精炼工序能够将镍铁的有害元素降低到ISO6501标准所要求的范围内，为炼钢用户所欢迎。0 |% o+ N& |) w* O4 m 节能环保，循环利用。原料水分较多，料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘，回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电，经过烟气脱硫满足环保要求后排入大气，回转窑和矿热炉烟尘返回料场；矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料，炉渣水淬后成为建筑工业原材料。转炉烟气余热回收蒸汽，煤气回收利用，炉渣磁选回炉，尾渣可铺路或制作水泥。从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程产中，炉料处于全封闭，环保节能。 镍渣热料入矿热炉。回转窑产的镍渣在900以上的高温下入炉，相对于“烧结矿-矿热炉”的冷料入炉，节省了大量的物理热和化学热，显著降低了电能和还原剂的消耗，提高了生产效率。7 H# c+ 8 n* B* 6 D 我国是不锈钢生产和消费的大国，镍铁需求巨大，非常有必要掌握应用RKEF技术，以低成本高效率地生产镍铁，满足国民社会发展需求的同时创造良好的经济效益。该工艺的大多数设备为冶金工业常用设备，以我国冶金设备制造能力，均可国产化，大大降低投资。 RKEF氧化镍矿火法冶金技术由日本、加拿大和前苏联所拥有。2005年以来经过与前苏联专家接触，探讨合作的可能性，并考察了由前苏联建设、地处乌克兰的帕布什镍铁厂。目前已有中钢滨海公司、福建德胜镍业、天津荣程钢铁公司购买了该技术，这些项目都在进行中，预计l2年内将建成投产。 五、对RKEF技术进行改进和创新 虽然RKEF是成熟技术，但由于各国各地的外部条件不同，比如电和能源结构，将影响生产成本。; Z# v0 SX+ & H- r1 U) C 国内采用该技术必须进行改进。首先要研究配料模型。国内氧化镍矿资源贫乏，要依靠进口，进口矿来源复杂，缺乏稳定的原料基地，使得配料模型的开发更为重要。配料模型确定后，还要进行小型工业实验，以获得炉渣熔点、渣铁熔分特性和合适的烧结温度等数据，以指导生产。4 G! Z9 _ f- _1 d 其次，开展对回转窑的余热利用和烟气脱硫的研究。由于天然气资源紧缺，国内建设项目的回转窑多用煤粉为燃料，为保护环境，必须明确回转窑烟气特性，脱除烟尘和硫分，同时研究回转窑低温余热利用问题。 再次，矿热炉是镍铁冶炼投资最大的工序，对于炉型、耐火材料、电极直径、极心圆直径、电极电流密度及电压调整等需要进行研究，确定最适合的参数，实现节电和延长炉衬寿命。 最后，转炉的问题