镍铁冶炼工艺

1、镍铁冶炼工艺1.1 高镍合金工艺选择含镍红土矿是由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经长期 风化淋滤变质而成的。由于风化淋滤,矿床一般形成几层 ,顶部是一层崩积层 （铁帽 ）, 含镍较低 ;中间层是褐铁矿层 ,含铁多、 硅镁少 ,镍低、钴较高 ,一般采用湿法工艺回收金属;底层是混有脉石的腐植土层 （包括硅镁性镍矿 ）,含硅镁高、低铁、镍较 高、钴较低 ,一般采用火法工艺处理。（1） 湿法工艺流程较成熟的湿法工艺流程有:Caron流程和HPAL流程 （HighPressure Acid Leach）。Caron 流程处理褐铁矿或褐铁矿和腐植土的混合矿,矿石先干燥，再还原，矿石中的镍在 700 C时选择

2、性还原成金属镍 （钴和一部分铁被一起还原 ） ,还原的金属镍经过氨浸回收。干 燥、焙烧、还原等火法工艺,消耗能量大 ;回收金属采用湿法工艺,消耗多种化学试剂;镍和钴的回收率比火法流程 和 HPAL 流程低。HPAL 流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行，浸出温度170 C245 C ,通过液固分离、镍钴分离,生产电镍、氧化镍或镍冠,有些工厂生产中间产品如硫化物或氢氧化物。 HPAL 流程处理的红 土矿要求含 Al低、含Mg低,通常含Mg4%,含Mg越高，耗 酸越高。(2) 火法工艺流程红土矿储镍量约占镍总储量的70%,到 2003 年,红土矿产镍量占镍总产

3、量的 42%。红土矿产镍量的 70% 是采用火法工 艺流程回收的。火法工艺处理红土矿的工艺流程有传统 的 RKEF 流程 ( 回转窑矿热炉工艺 ) 、多米尼加鹰桥竖炉 矿热炉法、日本大江山回转窑直接还原法等。多米尼加鹰桥竖炉矿热炉工艺流程包括将红土矿干 燥脱水、制团、竖炉焙烧部分还原焙烧团矿、矿热炉熔炼生 产粗镍铁、粗镍铁在钢包炉中精炼等工序。日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁,是唯一采用回转窑直接还原熔炼氧化镍的火法工艺。该流程分为三个步 骤:(1) 物料预处理 :磨矿、混合与制团 ,以提高回转窑操作效 果;(2) 冶炼工艺 :回转窑焙烧、金属氧化物还原与还原金属的 聚集 ;(3)分离处理

4、:回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出 镍铁合金。RKEF 流程是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种工艺流 程,该工艺主要分为以下几个工序 :干燥 :采用回转干燥窑 ,主要脱出矿石中的部分自由水。焙烧预还原 : 采用回转窑 ,主要是脱出矿石中剩余的自 由水和结晶水 ,预热矿石 ,选择性还原部分镍和铁。矿热炉熔炼 :还原金属镍和部分铁 ,将渣和镍铁分开 ,生产粗镍铁。精炼 :一般采用钢包精炼 ,脱出粗镍铁中的杂质如 :硫、磷 等。通过分析 ,我们认为设计应当采用工艺成熟、技术可靠、 有成功生产经验的工艺。 RKEF 工艺非常适合本项目红土镍 矿的性质 ,因此 ,本项目可采用 RKEF 流程生产镍铁。

5、即干燥 一焙烧 /预还原一矿热炉熔炼的工艺流程,暂不考虑精炼工序。1.2 产品品种采用低品位红土矿生产含镍高的镍铁,需要除去大量杂质 ,不仅原材料消耗多 ,而且也降低镍的回收率 ,十分不经济。 如果生产的镍铁含镍很低 ,产品的使用范围受限制 ,影响产品 的销售 ,综合技术、经济和市场各种因素 ,设计选择镍铁含镍 为 10% 。粗镍铁成分见表 3-1。表 3-1镍铁成分 (Wt%)成份NiFeCo C Cr SiS P%10.0087.350.29 0.30 0.550.600.070.0351.3 生产规模生产规模为建设 3 座 33MVA 矿热矿热炉 ,年产镍铁合金（镍含量 10%）18 万

6、 t/a车间年生产天数 330d/a,矿热炉年生产天数 330d/a。1.4 主要原辅材料和技术条件1.4.1 红土矿红土矿 （氧化镍矿石 ）是生产镍铁合金的主要原料 ,主要是 由铁、镍、硅等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石,由于铁的氧化,矿石呈红土状。 红土矿一般含有 2040%的水分 ,需要在 干燥、还原焙烧阶段将水分去除 ,这个过程是在干燥窑和回转 窑中进行的 ,矿石在料场风干后加入干燥窑,然后破碎并加入炭素还原剂加入到回转窑。矿石被焙烧脱水和还原后在保温 状态送矿热炉车间。本厂处理的红土矿石含结晶水10%时,平均品位 1.6% ,矿石的成分见表 3 2。矿石中 Fe/Ni=9.625 S

7、iO2/MgO=1.96 。矿石含水 40%,其中结晶水为 10%,外表水为 30%.年处理红土矿约189 万 t/a。表 3 2红土 矿成分成份Ni Fe CoMgO SiO2 Cr AlMnCa H2O 结晶%1.61 15.7 0.0416.4 42.00.962.85 0.25 1.6410.01.4.2 燃煤镍铁冶炼厂矿石干燥、焙烧用煤粉作燃料，煤粉用褐煤生 产,冶炼厂褐煤需求量为 14.4万t/a（干基）。燃煤在印尼当地采 购。总体来说，印度尼西亚的煤炭质量不错，热值在 40007500kcal/kg之间。尤其灰及硫的含量较低 ，平均含硫量 在1%以下,含灰量在19%之间，挥发份在3843%之间。无烟煤焙烧回转窑还原剂用无烟煤，无烟煤从中国进口 ，由中国海运到厂。需求量约为8.1万t/a（干基）。炭质还原剂入炉技术条件见表3-3。表3-3炭质还原剂技术条件物料名称固定炭灰分挥发分PSH20粒度mm无烟煤61.3617.67.040.015