RKEF工艺教育训练资料.doc
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1、-作者xxxx-日期xxxxRKEF工艺教育训练资料【精品文档】联德生产工艺介绍一、前言镍是一种银白色金属,具有优良的使用性能,已成为航空工业、国防工业和日常生活不可缺少的金属。镍的最大用途是生产不锈钢、耐热钢,其次是生产合金结构钢和合金铸铁,其中仅不锈钢生产就占到镍产量的65。因此,随着世界不锈钢需求的迅猛增长,镍的需求量将进一步提高。虽然地球上镍元素含量很多,仅次于铁列第五位。但是目前可供人类开发利用的镍资源,只限于陆地的硫化镍矿和红土镍矿。全球目前已探明的镍资源约亿t,其中30为硫化矿,70%为红土镍矿;但以世界镍生产量而言,则属红土臬矿之比例仅占44%。因此,从长远来看,由于品位高、开
2、采条件好的硫化镍矿资源已被开采枯竭,故红土矿将是未来镍的主要来源。由于炼钢技术的进步, 原来采用纯镍类原料,冶炼合金钢和不锈钢的钢厂,从经济角度考虑己改用非纯镍类。因此,火法冶炼发展很快。目前世界以紅土鎳礦所產出之镍,其中70%是采用火法工艺流程回收,产品为镍铁或镍锍。二、红土镍矿生产工艺分类目前世界上红土镍矿的处理工艺,总体上归纳起来大致有三种,即(1)火法工艺:以回转窑干燥预还原电炉熔炼法(RKEF)、烧结鼓风炉、硫化熔炼法、烧结高炉还原熔炼法等法為主。(2)湿法工艺:以高压酸浸法和还原焙烧氨浸法為主。(3)火湿法结合工艺。以下即是针对各工艺之简述。火法工艺火法工艺主要冶炼方法包括回转窑干
3、燥预还原电炉熔炼法(RKEF)、烧结鼓风炉硫化熔炼法、烧结高炉还原熔炼法等,产品主要为镍铁合金和镍锍产品。镍铁合金可直接供生产不锈钢,而镍锍则须经进一步精炼等程序,始得高纯镍之产品。(1) 回转窑干燥预还原电炉熔炼法(RKEF)顾名思义即是红土镍矿经回转窑进行干燥与预还原后,再投入电炉熔炼成粗制镍铁。此法工艺较适合处理高品位的氧化镍矿,而其生产规模更可依据原料供应情况、矿石贮量等等决定。此法亦是现行生产镍铁的主流,表一即是目前全世界采用回转窑-电炉熔炼法的代表性生产厂家及基本情况。表一、全世界采用回转窑-电炉熔炼法的代表性生产厂家及基本情况资料来源:中国有色金属学报。.(2)烧结鼓风炉硫化熔炼
4、法、烧结高炉还原熔炼法此二法顾名思义即是原料经烧结机烧结处理后, 再投入鼓风炉或高炉中熔炼。而二法中之差别即是所使用的矿及产出物略有不同,在硫化熔炼法是其原料中除使用紅土鎳矿外, 并添加了黄铁矿、石膏、硫磺等使用硫化剂,熔炼出硫化镍。高炉还原法则是直接使用氧化镍矿,唯其祇适用含镍品较低之红镍嚝。2.2 湿法工艺濕法工藝處理紅土鎳礦的工業發展,始於上世紀40年代。所採用的工藝有二:(1)氨浸法及(2)酸浸法。氨浸法即是將氧化鎳礦經乾燥還原焙燒後,進行多段常壓氨浸;此工藝不適合處理含銅,以及含鈷高的礦;因其金属回收率低,鎳約7580%,鈷約4050%。酸浸法则是在250270,45MPa的高温高压
5、下,用稀硫酸将矿中的镍、钴等有价金属, 以及铁、铝等之氧化矿物一起溶解,然后控制一的Ph值等条件,使铁、铝等元素水解溶入渣中,镍及钴则选择性进入溶液,再将此溶液以溶剂萃取或硫化沉淀等技术加以回收。此法回收率可达90%以上,唯其亦限于矿本身的条件,以及设备要求苛刻,发展迄今尚不成熟。表二,三所示,即是全世界采用湿法工艺之生产厂家及基本情况。表二、全世界采用还原焙烧氨浸法的有关生产厂家与基本情况资料来源:中国有色金属学报。表三、全世界采用加压酸浸法的有关生产厂家与基本情况资料来源:中国有色金属学报。2.3火湿法結合工艺用火湿法相结合的工艺以处埋红土镍矿的工厂,目前世界上只有日本冶金(Nippon
6、Yakim)公司的大江山冶炼厂(Oyama Smelter)。主要的工艺过程就是将原矿磨细, 然后与粉煤混合并制团,然后将团矿经干燥和高温还原焙烧,所得之焙烧团矿再磨细成矿浆进行选矿,透过重选和磁选分离以得到镍铁合金产品。该工艺的最大特点就是其生产成本低,其能耗中的85%能源即是由煤提供,其煤耗量约160180kg/吨焙烧嚝。而火法之电炉工艺之能耗主要为电能,约为560600kwh/吨焙烧矿。两者之能耗成本差异很大。唯此法目前尚存在诸多问题,虽经日本冶金多之改进,亦能处于不稳定状态,几十年来生产规模亦然停留在年产镍1万吨左右。三、联德生产工艺介绍3.1 RKEF工艺特点(1)bF E k G原
7、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。(2) !A Z 1U!W e6k-?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。(3)节能环保,回圈利用: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。从含水炉料进
8、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。(4) 9i u(?- F u D o E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,显着降低了电能和还原剂的消耗,提高了生产效率。3.2 联德厂区配置整個生產工藝的設備,主要由四座4.340m干燥窑、四座4.8110m回转窑、四座36MVA 矿热炉、两台铸铁机及配套的公用辅助设施組成,以生產年产镍铁20万t含镍大于10%的镍铁,其生產廠區配置如下圖一所示。图一、联德厂区示意图整个厂区依着设备与工艺流程,大致可分为几个区块,并简述如下:(1)红土矿储区
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