RKEF冶煉工藝概述.pdf

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1、RKEF法冶煉工藝概述前言目前，國(guó)內(nèi)外紅土鎳礦的處理方法主要有火法和濕法兩種冶煉工藝，濕法工藝是使用硫酸、鹽酸或者氨水溶液作為浸出劑，浸出紅土鎳礦中的鎳和鈷金屬離子，常見的濕法處理工藝有高壓酸浸工藝（HPAL）、常壓酸浸工藝（PAL）和氨浸工藝（Caron）。火法工藝是在高溫條件下，以C作還原劑，對(duì)氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物進(jìn)行還原而得?；鸱ㄒ睙捯蚓哂辛鞒潭獭⑷龔U排放量少、工藝成熟等特點(diǎn)，已成為紅土鎳礦冶煉的主要工藝。目前國(guó)內(nèi)外主要有4種火法工藝：燒結(jié)—高爐流程（BF法）；回轉(zhuǎn)窯—電爐熔煉流程(RKEF法)；多米尼加鷹橋豎爐—電爐工藝；日本大江山回轉(zhuǎn)窯直接還原法。其中，RKEF

2、法是當(dāng)今世界上火法處理紅土鎳礦的先進(jìn)及成熟工藝，廣泛地應(yīng)用于各國(guó)冶煉廠家。RKEF（RotaryKiln-ElectricFurnace）法始于上世紀(jì)50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亞的多尼安博廠開發(fā)成功，具有產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。在不銹鋼產(chǎn)量大幅增幅的驅(qū)動(dòng)下，RKEF法鎳鐵的生產(chǎn)能力急劇增加。我國(guó)冶煉鎳鐵電爐爐容在不斷地?cái)U(kuò)大。額定容量25MVA的爐型已經(jīng)逐步退出主體爐型，進(jìn)而33MVA、36MVA、48MVA、51MVA成為主體爐型。與此同時(shí)，我國(guó)礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的工藝流程更加合理，礦熱電爐的總體裝備水平大幅度提高，冶煉工藝技術(shù)更加成熟。下面將概括介紹和討論

3、礦熱電爐利用紅土鎳礦采用RKEF法冶煉鎳鐵的工藝技術(shù)。1工藝流程概述利用紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵的RKEF冶煉工藝流程如圖1.1：圖1.1RKEF工藝流程圖工藝流程主要包含以下幾個(gè)階段：(1)在露天料場(chǎng)進(jìn)行紅土礦的晾曬；大塊紅土礦的破碎、篩分、混勻。(2)應(yīng)用干燥窯對(duì)紅土礦進(jìn)行干燥；應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行紅土礦的焙燒預(yù)還原。以此獲得焙砂。(3)礦熱電爐熔煉焙砂生產(chǎn)含鎳生鐵。(4)回轉(zhuǎn)窯與電爐余熱的利用。(5)粉塵的收集與再利用。對(duì)RKEF法工藝的流程，礦石內(nèi)部的成分尤為重要，其中有至少3個(gè)指標(biāo)，在生產(chǎn)時(shí)需要關(guān)注：(1)Ni品位，控制在1.5以上，最好2.0以上。(2)Fe/Ni，在6~10之間，最

4、好接近6，因而礦中Ni品位高；如果Fe/Ni>10，則很難冶煉出含Ni=20%的鎳鐵，因?yàn)樵现蠪e過(guò)高，很難在回轉(zhuǎn)窯中控制氧化鐵的還原度。(3)MgO/SiO2，在0.55~0.65較合適，少量加入熔劑就可以得到低熔點(diǎn)的爐渣結(jié)構(gòu)。以上三個(gè)條件只是合適的條件，不是必須的條件，在礦石條件不符合上述要求是，也可以生產(chǎn)其它品位的鎳鐵?；剞D(zhuǎn)窯和電爐是該工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，干燥窯根據(jù)原料情況選用，由于公司所用的紅土鎳礦基本都是從菲律賓、緬甸等東南亞國(guó)家進(jìn)口，含水量都比較高，基本在30%~40%之間，所以選用干燥窯對(duì)原礦進(jìn)行干燥，干燥窯干燥后的礦水分保持在20%~22%左右，這樣既能減少礦黏，又

5、能降低整個(gè)流程中煙塵產(chǎn)量，減少Ni損失。2回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯在整個(gè)RKEF法流程中的作用，有如下幾點(diǎn)：(1)使紅土鎳礦表面水分徹底蒸發(fā)。(2)脫除紅土鎳礦中的結(jié)晶水，即燒損。(3)預(yù)還原反應(yīng)部分還原礦石中的鐵、鎳和鈷的氧化物。(4)將紅土鎳礦溫度升高，焙砂放出溫度在700~1000℃之間。2.1回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)及工作原理回轉(zhuǎn)窯主要由窯筒體、傳動(dòng)裝置、支撐裝置、擋輪裝置、窯頭密封裝置、窯尾密封裝置、窯頭罩等部件組成，如圖2.1所示：圖2.1回轉(zhuǎn)窯示意圖物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒的過(guò)程是生料從窯尾喂入，由于窯有一定的傾斜度，且不斷回轉(zhuǎn)，因此使生料連續(xù)向熱端移動(dòng)。燃料自熱端噴入，在空氣助燃下燃燒放熱并產(chǎn)生

6、高溫?zé)煔?，熱氣在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，自熱端向次端流動(dòng)，而物料和煙氣在逆向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行熱量交換，使生料燒成熟料。紅土鎳礦干礦、煙塵粒料、還原煤從窯尾進(jìn)入，首先被干燥，然后到達(dá)回轉(zhuǎn)窯中部，開始脫除干礦結(jié)晶水，直到卸料前，干礦被煤和一氧化碳部分還原，最終所得焙砂中的鎳以金屬Ni和Ni2+兩種形式存在，干礦中大部分鐵也被還原成Fe2+，其中的主要反應(yīng)為：回轉(zhuǎn)窯中還原氣氛的生成：2C+O2=2CO(2-1)NiO的直接還原：NiO+C=Ni+CO(2-2)NiO的間接還原：NiO+CO=Ni+CO2(2-3)礦料一直與含CO、CO2的還原氣氛接觸。還原氣氛下礦料在500~600℃開始金屬化，當(dāng)

7、礦料到達(dá)出料端時(shí)。溫度可升至800~900℃，此時(shí)礦料中多數(shù)的NiO被還原。鐵氧化物的熱分解和還原在低于570℃時(shí)按Fe2O3→Fe3O4→FeO進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而高于570℃時(shí)，有浮氏體中間相生成，鐵氧化物轉(zhuǎn)換按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe進(jìn)行，在還原性氣氛下將發(fā)生下列反應(yīng)：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2(2-4)Fe3O4+CO=3FeO+CO2(2-5)FeO+CO=Fe+CO2(2-6)在上述3個(gè)鐵氧化物的間接還原反應(yīng)中，由于回轉(zhuǎn)窯的還原氣氛弱，P