生产管理知识_镍铁生产工艺课件

镍铁生产工艺 1 镍铁的来历 成分和消费市场我国不锈钢和电池行业的快速发展 国内镍产品供应将面临长期短缺的局面 2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战 我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石 大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料 成功狙击了国际市场的疯狂炒作 镍价大幅下降 市场将逐步恢复理性 我国镍金属生产技术已有重大突破 拥有自主知识产权 红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁 生产出大批镍生铁的实际成效 技术变革及其快速进入生产应用领域 成功狙击了国际市场的疯狂炒作 2007年6月国际市场镍价大幅下降 在市场高镍价的情况下 2005年开始 国内民营企业开始利用炼钢高炉转产冶炼红土镍矿矿石生产镍生铁 我国民营企业开始大规模利用从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石冶炼镍生铁 此后进口矿石量逐月增加 到2007年底利用进口矿石约300多万吨 产出镍生铁的含镍量约3万吨 2007年全国生产镍生铁的中小企业达到100多家 l 9月进口矿石1200万吨左右 目前我国中小企业生产的镍生铁的含镍量多在4 8 只能用作冶炼不锈钢的配料 在冶炼不锈钢时 尚需加入一定量的精炼纯镍 只有提高技术使镍生铁中的含镍量达到l2 15 才能在冶炼不锈钢时完全替代纯镍 这就是产生矿石积压在港口的原因 也是今后民营企业需要攻克的技术难关 据最新资料 个别技术先进的企业已经可以生产出镍含量10 以上的镍生铁了 我国使用火法利用红土镍矿冶炼镍生铁 使不锈钢生产原料构成发生了重大变革 改变了全球不锈钢生产原料镍的供需格局 也改变了世界不锈钢产业发展的格局 低成本利用矿石质量较差的红土镍矿资源 符合资源节约型的历史发展趋势 翻开了我国不锈钢生产史的新篇章 目前 高炉法的低品位产品市场容量已经饱和 加快发展10 以上品位的回转窑工艺 可以进一步扩大红土矿火法镍的市场容量 2 红土镍矿用回转窑生产镍铁的工艺和技术大型焙烧还原回转窑是整个红土镍矿冶炼工艺流程中关键设备之一 矿石经干燥后进入回转窑 在回转窑内加热到800 后去除矿石表面水分及结晶水 并部分还原矿石中的铁 镍和钴氧化物 进入电炉熔炼 回转窑工艺与高炉法或电炉法等工艺相比有如下优点 1 熔炼的主要能源为煤 而不是昂贵的焦炭或电能 2 原料的自由选择 可用东南亚的各种红土镍矿 3 所产高镍镍铁质量高 含Ni20 左右 可直接用作不锈钢的生产原料 4 同时可作为钢水熔炼时的冷却剂 熔炼方法和工艺如下 预处理步骤是将原料红土镍矿磨细后 与含碳物料和熔剂石灰石混合 然后连续给入回转窑 在回转窑中 物料与煤燃烧所产生的热气流逆流运动 经受所有熔炼步骤 干燥 脱水 还原和金属成长 金属是在窑中半熔融条件下生成的 烧成的物料熔块从回转窑出来就将它水碎 磨细后 用重选和磁选机将还原成的镍铁合金从排出的熔块中分离出来 分离出来的镍铁呈直径2 3毫米的沙状颗粒 并夹带1 2 炉渣 其化学组成为C0 1 Ni18 22 S0 45 P0 015 此产品不管含硫多高均适用于炼钢过程 因炼钢时有很好的脱硫能力 沙状颗粒在炼钢过程中相当有利于连续加料和作为冷却剂物料快速溶解 回转窑生产工艺镍和铁的回收率都很高 均在90 以上 3 财务分析目前镍市场处于低谷 电解镍大约10万元 吨 相当于镍铁为1000元 吨度 1 Ni或称一个Ni 相当于10Kg镍 当前进口红土镍矿国内港口价为400元左右 湿吨 低铁高镍矿 约2 左右Ni 10 左右Fe 相当于200元 吨Ni 以上述红土镍矿为例 加工一吨红土镍矿可得20 左右高镍镍铁100Kg左右 生产总费用约250元 吨矿 矿石成本500元 加运费 吨成品约需10吨原矿 总成本约7500元 售价约2万元左右 20 Ni 利润1万元以上 利润率100 有适合镍铁生产的回转窑生产线 无须固定资产投资 投资1000万元流动资金即可租赁生产线生产 租金极其低廉 该生产线年加工能力为原矿10万吨 可生产高镍镍铁1万吨 产值2亿元 利润1亿元 一 镍 镍铁与镍矿镍是略带黄色的银白色金属 是一种具有磁性的过渡金属 镍的应用在于镍的抗腐蚀性 合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能 不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域 全球约2 3的镍用于不锈钢生产 因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构 在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构 从而改善诸如可塑性 可焊接性和韧性等不锈钢的属性 所以镍被称为奥氏体形成元素 目前全球有色金属中 镍的消费量仅次于铜 铝 铅 锌 居有色金属第5位 因此 镍被视为重要战略物资 一直为各国所重视 镍铁主要成分为镍与铁 同时还含有Cr Si S P C等杂质元素 根据国际标准 ISO 镍铁按含镍量分为FeNi20 Ni15 25 FeNi30 Ni25 35 FeNi40 Ni35 45 和FeNi50 Ni45 60 又再分为高碳 C1 0 2 5 中碳 C0 030 1 0 和低碳 C 0 03 低磷 P 0 02 与高磷 P 0 030 镍铁 目前国内厂家生产的镍铁品位主要集中在1 6 2 0 4 8 以及10 15 同时也有小部分厂家能生产含镍量在20 以上的镍铁 世界上可开采的镍资源有二类 一类是硫化矿床 另一类是氧化矿床 由于硫化镍矿资源品质好 工艺技术成熟 现约60 70 的镍产量来源于硫化镍矿 而世界上镍储量的65 左右贮存在氧化镍矿床中 由于其因含有氧化铁的缘故而呈红色 因此也俗称红土镍矿 目前发现的红土镍矿多分布在南 北回归线一带 如澳大利亚 巴布亚新几内亚 新喀里多尼亚 印度尼西亚 菲律宾和古巴等地 二 工艺原理虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺 但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主 火法冶炼镍铁是在高温条件下 以C 或Si 作还原剂 对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物 如FeO 进行还原而得 同时采用选择性还原工艺 合理使用还原剂 按还原顺序NiO FeO Cr2O3 SiO2进行还原反应 因不同产地的镍矿成分不同 NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同 因而 在镍铁冶炼过程中 其实际反应较复杂 反应生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶 生成镍铁 NiO C Ni CO 1 T 420 FeO C Fe CO 2 T 650 从上述 1 2 式可以看出 NiO FeO还原反应开始温度较低 而且 NiO的开始反应温度比FeO约低200 因而 火法冶炼镍铁过程中 尽管所采用的镍矿NiO含量较低 但NiO90 以上被还原 而且 在Ni Fe很低的情况下 可通过不同的工艺操作 使产品含Ni量提高到较高水平 与铁合金其他产品 如高碳铬铁 锰硅合金等 相比 电炉粗镍冶炼难度相对较低 三 红土镍矿预处理红土镍矿属非结晶型矿种 不同镍矿类型 成分波动范围为 Ni0 87 3 85 Fe6 50 MgO1 5 32 Si025 58 Al2O31 15 P0 0004 0 0002 S0 00l 0 08 利用X射线衍射分析矿物组成 如图3 1所示 红土镍矿的矿物组成主要是铁顽辉石 CaO0 02Fe0 35Mg1 63Si2O6 鳞石英 SiO2 和透辉石 CaMgSi2O6 红土镍矿另一个特点是水分较高 尤其是目前我国红土镍矿主要进口国菲律宾和印尼两国气候多雨潮湿 镍矿中水分基本在30 35 范围波动 为确保镍铁冶炼炉况稳定 镍矿在入炉前必须进行脱水 造块处理 不同的镍铁生产厂家对入炉前镍矿的脱水烧结处理普遍使用如下几种预处理方式 回转窑烘干 造块 回转窑高温脱水 预热 回转窑烘干 造块 竖炉烧结 预还原 回转窑烘干 脱水 烧结 包括预还原 不同的镍矿处理工艺的投资费用及工艺操作难度不同 对整个镍铁冶炼工艺综合能耗及产品质量的影响也有所不同 因而 随着我国镍铁生产的规模化 选择何种镍矿预处理方式 值得分析 四 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 该工艺应注意的是 由于镍团矿处在回转窑300 至1400 温度条件下 使残余吸附水蒸发 结晶水及加入熔剂中的CaCO3分解 NiO FeO等氧化物还原及残余氧化物成渣 该过程中团矿崩溃 软化 使产生的矿团碳化物分布不均匀 易导致窑壁结环 对正常操作将产生不良影响 2 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400m3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 3 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9MVA 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 焦炭中所含的固定碳以及燃烧产生的CO是氧化镍的还原剂 熔炼对焦炭的质量要求如下 l 含碳量高 灰分低 固定碳和灰分是焦炭的主要组成部分 两者互为消长关系 灰分含量高 单位焦炭提供的热量和还原剂就少 2 硫 磷等有害杂质含量少 焦炭中的硫 磷等有害杂质含量高时 势必造成产品中有害杂质含量升高 从而冶炼时对有害杂质的脱除有更加严格的要求 3 成分稳定 挥发分含量适中 水分含量低且稳定 焦粉 焦丁用量少时 被还原的金属少 而各氧化物在还原性气氛中由易到难被还原的顺序为 NiO CoO FeO Ni比铁优先还原 所以合金中镍的品位高 随焦粉用量增加 更多地镍 钴 铁的氧化物被还原 金属回收率增加 镍的回收率在焦粉用量超过一定值后增长平缓 说明焦粉用量达到一定值后再增加 对提高镍的回收率作用不大 要想继续增加镍的回收率 应该从减少渣中镍的损失方面考虑 金属回收率增加的同时 由于被还原的铁的量比镍多 因此合金中镍的品位降低 下降的趋势先快后慢 焦粉用量超过一定值以后 镍的品位降低 且焦粉用量多导致合金中的C含量明显增加 合金质量变差 焦粉用量还影响渣中FeO的量 焦粉用量越多 被还原的铁越多 渣中FeO的量就越少 FeO对熔渣的反应能力及物理性能有重要的影响 它能大大降低炉渣熔化温度和粘度 起着稀释炉渣的作用 对冶炼有一定好处 FeO的含量还决定炉渣的氧势 从而决定镍铁中碳 硅 铬 磷等杂质的含量 熔渣FeO过低 造渣困难 炉渣的反应能力低 FeO过多又会增加金属损失及炉衬侵蚀 因此 焦粉用量应适当 焦粉用量直接影响还原熔炼的气氛 决定镍的品位和金属回收率 镍铁的品位是镍铁生产的重要参数 影响产品价格 镍的回收率 电炉的产量 运输成本等 焦粉用量少时 镍的品位高 由于熔炼过程中 镍在合金和渣中存在一个平衡 镍铁中Ni品位高 渣含镍也高 而且渣的化学损失 镍的氧化物 和物理损失 渣中夹带 也增加 镍的回收率降低 但镍铁品位过低则不能满足不锈钢厂用镍铁合金替代电解镍的要求 且低的镍品位需要还原较多的铁 增加焦粉用量和能量消耗 焦粉用量对合金中S含量的影响 渣中FeO含量对LS的影响 随着焦粉用量的增加 合金中S含量减少 焦粉用量对S分布的影响一方面是通过影响渣FeO含量来实现 另一方面 合金中C含量增加有利脱S 另外 不可忽视的是 随焦粉用量增加 合金质量大大增加 在进入合金中的总S改变不大的情况下 合金中的 S 质量分数会下降 随着渣中FeO含量增加 硫分配比呈下降趋势 随焦粉用量增加 被还原的铁就会增加 因此渣中FeO含量减少 对脱硫有利 从而合金中S含量降低 焦粉用量对合金中P含量的影响 渣中FeO含量对LP的影响 焦粉用量对P分布的影响主要是通过影响合金质量 其次是影响渣中FeO含量来体现的 随渣中FeO含量增加LP增加 此外 在一定的条件下 增加炉渣中FeO含量会使炉渣的粘度显著降低 流动性增强 因此炉渣中FeO含量越高 越有利于脱磷反应的进行 总的来说 由于酸性渣中脱磷效果不明显 在渣量很大的情况下仍有相当一部分P进入合金 且LP随焦粉用量增加 渣中FeO含量减少而减少时对进入合金的总P的改变不大 但随焦粉用量增加 被还原的金属增加 合金质量的相对增加量大 导致合金中P含量降低 红土镍矿中有一部分Fe203未被还原为金属 而是还原为FeO进入渣 渣中一定量FeO的存在使得CaO一MgO一SiO2相图中CaO MgO 2SiO2的初晶区扩大 并能稀释炉渣 加入一定量石灰石使渣的组成进入CaO MgO 2SiO2的初晶区 当炉渣组成在这一初晶区时 炉渣的熔点最低 低熔点使得熔炼条件易于达到并能节省能源 所用红土镍矿含SiO2高达43 9 MgO含量为17 01 CaO只有2 44 炉渣的自然碱度低 粘度大 对于金属与渣的分离和金属回收率的提高十分不利 需往炉料中加入石灰石作为熔剂造渣 增加渣中所必需的成分氧化钙 降低渣的熔化温度 降低粘度 增加碱度 还可减少渣的比重 这对熔炼操作很有价值 因为炉渣可以在更低的温度下保持良好的流动性 镍的硅化物较碳化物和硫化物稳定 因此当合金中硅含量增高时 碳含量和硫含量低 炉渣与合金成分关系表明 增加渣中CaO含量能抑制硅的还原 石灰石用量对熔炼的影响 仅供参考 石灰石用量对合金质量的影响 石灰石用量对镍品位的影响 石灰石用量对金属回收率的影响 结果表明 若不加石灰石或石灰石加入量少于一定值时 渣的熔点高 粘度大 流动性差 被还原的镍铁不能沉降和渣分离 而是夹杂在渣中 随着石灰石用量的增加 渣的组成趋于合理 性能得到改善 保证了熔炼过程的顺利进行 金属在渣中的传质更为充分 夹杂损失少 因此所得合金质量增加 金属回收率上升 金属回收率 镍 钴 铁 符合选择性还原原理 镍优先还原 如前所述 合金质量少时 镍的品位高 而随着金属的回收率增加 被还原的镍的质量比铁少 镍在合金中的品位有所下降 但当石灰石用量超过一定值以后 石灰石的分解产生的CO2增加 这些CO2在高温下和焦粉反应 消耗部分还原剂 使得熔炼的有效还原剂减少 因而造成合金质量下降 金属回收率下降 镍的品位上升 这与焦粉用量少时镍铁品位高而金属回收率低的规律一致 另外 加入石灰石太多造成渣量过大 对耐火材料侵蚀严重 且机械夹杂和溶解损失多 导致Ni的回收降低 综上所述 石灰石的加入不仅调整了碱度 降低了炉渣的熔点和粘度 也影响着金属的回收率和合金中镍的品位 综合考虑镍铁品位和金属回收率 选择最佳的石灰石用量 用石灰石脱硫 碳酸钙受热分解 形成的CaO有很高的活性 脱硫能力强 并且放出的C02能起到搅拌作用 加强传质 CaO脱硫时 在固体石灰表面生成的CaS是多孔质的 利于S2 向其内的CaO表面扩散 石灰石用量对S分布的影响主要是通过影响渣中CaO含量和碱度来实现 石灰石在熔炼的时候分解为CaO和C02 CaO在熔炼温度下不会被还原 因此随石灰石用量增加 渣中CaO含量就增加 石灰石用量对合金中S含量的影响 渣中CaO含量对LS的影响 随着渣中CaO含量增加 硫分配比呈上升趋势 按照分子理论 石灰石分解产生的氧化钙 CaO 是脱硫反应的反应物 炉渣中 CaO 增多 能大大地促进在金属炉渣界面上进行的脱硫反应 此外 石灰石降低渣的熔点 减少粘度 有利于脱硫 而根据离子理论 CaO带入脱S反应所需的02 虽然所有的碱性氧化物都能提供02 但Ca2 带入的02 的作用最大 又因S2 的半径比02 的半径大 所以Ca2 主要集中在S2 的周围 形成弱离子对 降低rs2 硫分配比增大 此外 在其他条件不变的情况下 CaO 增加还使炉渣碱度提高 渣中02 浓度提高 复杂的硅氧复合阴离子解体分裂形成较简单的硅氧复合阴离子 故炉渣的脱硫能力提高 但是CaO含量增加到一定程度后 Ls增加的趋势不再明显 这是因为石灰石用量达到一定值后 分解产生的CO2会削弱体系中的还原气氛 对脱S不利 因此Ls改变不大 合金中S含量下降变缓 石灰石用量对合金中P含量的影响 渣中CaO含量对LP的影响 石灰石用量对P分布的影响主要是通过影响渣中CaO含量和碱度来实现 随着渣中CaO含量增加 P分配比呈上升趋势 依分子理论 CaO的脱磷能力表现在它与P2O5结合成2CaO P2O5 3CaO P2O5和4CaO P2O53种磷酸盐而使P2O5固定于炉渣中 CaO还会与SiO2结合消除其对脱磷的有害作用 因此随石灰石用量增加 合金中P含量降低 根据离子理论 加入CaO能提高碱度 引入的Ca2 能与PO43 形成弱离子对 提高PO43 的稳定性 降低其活度系数 同时CaO供给的O2 促进PO43 的形成的同时还与Fe2 形成Fe2 O2 对 提高FeO Fe2 O2 的活度 因此 石灰石用量越多 LP越大 合金中P含量越低 镍铁状态图 温度对熔炼的影响 从铁镍状态图可知 Fe与Ni组成的任何比例的固溶体其熔点均在1400 以上 而含Ni20 的镍铁的熔点在1460 左右 因此冶炼温度必须控制在此温度以上 考虑到需一定的过热度 可将冶炼温度选择在1550一1600 左右 温度对合金质量的影响 温度对合金中Ni品位的影响 温度对金属回收率的影响 当温度为1400 时 在渣中发现镶嵌的镍铁珠 但没有镍铁合金块沉积在坩埚底部 说明在1400 的温度下 渣的粘度很大 被还原的镍铁不能顺利沉降 渣铁分离不好 温度为1450 和1500 时 有镍铁合金出现 且合金的质量较大 但合金中Ni的品位较低 这是因为合金和渣分离不好 渣在合金中的夹杂比较严重 导致合金的质量不佳 温度为1550 和1600 时 合金与渣分离良好 合金质量略有减少 但镍的品位增加 合金表面光滑并有一定的金属光泽 从温度对金属回收率影响的图中可以看出 温度高于1500 时对金属回收率的影响不明显 兼顾合金的产品质量和节能降耗 设备要求等 选择最佳熔炼温度为1550 温度低于1500 时 渣在合金中的夹杂严重 影响合金质量 温度过高则增加炉子的升温负担且对耐火材料的消耗加大 时间对熔炼的影响 时间对合金质量的影响 时间对金属中Ni品位的影响 时间对金属回收率的影响 由图可知 时间对熔炼影响不大 合金中镍的品位保持在20 左右 Ni的回收率随熔炼时间增加而增加 继续延长时间 镍的回收率增加速度变缓 钴和铁的回收率随时间增加略有增加 但一定时间后 回收率反倒有下降的趋势 试验表明 当还原温度一定时 由于金属相和渣相的传质更充分 镍 铁回收率随着还原时间的延长而提高 但是随着时间的延长 还原剂逐渐被消耗至尽 炉内的还原气氛逐渐减弱 局部会出现氧化性气氛 可能会出现镍和铁的重新氧化 导致合金质量减少 金属回收率降低 而且冶炼时间越长 生产效率越低 电耗也越高 综合考虑能耗和生产效率等因素 应控制合适的冶炼时间 最佳熔炼条件下渣的化学成分分析 电炉冶炼镍铁使用的镍矿NiO FeO含量低 多数厂家由于对FeO存在不同程度的选择性还原 造成炉料配焦量少 料层导电能力差 炉渣碱度低 使电极容易深插 而铁水量少 造成炉底铁水层薄 导电强 极容易造成电弧高温区对炉底极心圆区域的熔蚀和铁水对该区域耐火材料的冲刷及渗透性侵蚀 在对多家镍铁厂拆炉现场观察中 可以看到 不管是以碳砖或镁砖砌筑炉底还是镁质材料打结炉底 在炉底的中下部砖缝或打结料冷热收缩缝处 均出现渗铁现象 特别是碳砖砌筑炉底 开炉不到2个月 铁水已渗入第二层碳砖底部 因而 镍铁冶炼宜采用高二次电压 大电极直径 降低极心圆和炉底功率密度 缓解上述现象的发生并减轻炉渣对炉衬耐火材料的侵蚀 表3 1冶炼镍铁不同功率矿热炉使用参数 供冶炼技术分析用 从表3 1数据可以看出 与生产硅铁 锰硅 高碳铬铁同等功率矿热电炉参数相比 镍铁矿热电炉电极直径偏大 极心圆功率密度 炉底功率密度明显偏低 而使用的二次电压较高 4 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 火法冶炼工艺硅镁镍矿通常采用火法冶金工艺处理 火法主要有两种 一种是用鼓风炉或电炉还原熔炼得到镍铁 又称镍铁法 另一种是添加硫化剂进行硫化熔炼生产镍硫 又称镍锍法 镍铁法是采用电炉熔炼 可以达到较高的温度 炉内的气氛也比较容易控制 但为了保证矿石处理的经济性 通常要求矿石达到一定品位 所以在开始熔炼前 首先需对矿石进行筛选 排除风化程度低 品位低的矿石 炉料需预先在回转窑中干燥脱水 在700 800 条件下进行预焙烧 所得焙砂与粒度在10 30mm的挥发性煤混合一起加入电炉进行还原熔炼 产出粗镍铁合金 在电炉还原熔炼的过程中几乎所有镍和钴的氧化物都被还原成金属 而铁则不必全部还原成金属 铁的还原程度可通过还原剂的加入量加以调节 粗镍铁合金再经过精炼产出成品镍铁合金 镍铁合金主要供生产不锈钢 采用该法生产镍铁合金的工厂主要有法国的新喀里多尼亚多尼安博冶炼厂 哥伦比亚塞罗马托莎厂和日本住友公司的八户冶炼厂 镍铁产品中含镍20 30 全流程回收率为90 95 钴进入合金 火法工艺主要应用于处理硅镁镍矿 适合于处理镍含量 1 铁含量30 左右 钴含量低的红土镍矿 其最大特点是处理工艺简单 流程短 缺点是钴也进入镍铁合金或镍锍中 失去了钴应有的价值 火法工艺处理氧化镍矿生产镍铁合金具有流程短 效率高等优点 但能耗较高 其操作成本中的最大构成项是能源消耗 如采用电炉熔炼 仅电耗就约占操作成本的50 再加上氧化镍矿熔炼前的干燥 焙烧等预处理过程的燃料消耗 能耗成本可能要占65 以上 而矿石含镍品位的高低对火法工艺的生产成本起着重要的作用 低品位的矿由于冶炼时矿石量大 能耗高 冶炼成本就高 矿石含镍提高0 1 生产成本大约可以降低3 4 因此目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿 湿法工艺成本上比火法低 但处理氧化镍矿工艺复杂 流程长 工艺条件对设备要求高 因此从投资 建设周期 技术成熟的角度出发 火法仍将是镍铁冶炼的主导工艺 火法冶炼镍铁还可以同时回收镍和铁 用于不锈钢生产 具有较强的价格竞争及产