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紅土鎳礦回轉窯生產鎳鐵的工藝和技術

   大型紅土鎳礦焙燒還原回轉窯是整個紅土鎳礦回轉窯冶煉工藝流程中關鍵設備之一.礦石經干燥后進入紅土鎳礦回轉窯，在回轉窯內加熱到800℃后去除礦石表面水分及結晶水，并部分還原礦石中的鐵、鎳和鈷氧化物，進入電爐熔煉。 紅土鎳礦回轉窯工藝與高爐法或電爐法等工藝相比有如下優點： 
    （1）、熔煉的主要能源為煤, 而不是昂貴的焦炭或電能。 
    （2）、原料的自由選擇, 可用東南亞的各種紅土鎳礦。 
    （3）、所產高鎳鎳鐵質量高（含Ni20%左右），可直接用作不銹鋼的生產原料。 
  （4）、同時可作為鋼水熔煉時的冷卻劑。

    熔煉方法和工藝如下：  
    預處理步驟是將原料紅土鎳礦磨細后, 與含碳物料和熔劑石灰石混合, 然后連續給入紅土鎳礦回轉窯。在回轉窯中, 物料與煤燃燒所產生的熱氣流逆流運動,經受所有熔煉步驟--干燥, 脫水, 還原和金屬成長。金屬是在窯中半熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉窯出來就將它水碎,磨細后, 用重選和磁選機將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來。分離出來的鎳鐵呈直徑2~3毫米的沙狀顆粒, 并夾帶1~2%爐渣, 其化學組成為C0.1%, Ni18~22%, S0.45%, P0.015% 。  此產品不管含硫多高均適用于煉鋼過程, 因煉鋼時有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過程中相當有利于連續加料和作為冷卻劑物料快速溶解。
紅土鎳礦回轉窯生產工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。  

鎳鐵生產工藝 
一、鎳、鎳鐵與鎳礦 
鎳是略帶黃色的銀白色金屬，是一種具有磁性的過渡金屬。鎳的應用在于鎳的抗腐蝕性，合金中添加鎳可增強合金的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產領域是鎳最廣泛應用領域。全球約2／3的鎳用于不銹鋼生產，因此不銹鋼行業對鎳消費的影響居第l位。鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結構。在不銹鋼中增加鎳的一個主要原因就是形成奧氏體晶體結構，從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性，所以鎳被稱為奧氏體形成元素。目前全球有色金屬中，鎳的消費量僅次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第5位。因此，鎳被視為重要戰略物資，一直為各國所重視。 
鎳鐵主要成分為鎳與鐵，同時還含有Cr、Si、S、P、C等雜質元素。根據國際標準（ISO）鎳鐵按含鎳量分為FeNi20（Ni 15％～25％）、FeNi30（Ni 25％～35％）、FeNi40（Ni 35％～45％）和FeNi50（Ni 45％～60％）。又再分為高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C 0.030％～1.0％）和低碳（C <0.03％）；低磷（P <0.02％）與高磷（P <0.030％）鎳鐵。目前國內廠家生產的鎳鐵品位主要集中在1.6～2.0％、4～8％以及10～15％，同時也有小部分廠家能生產含鎳量在20％以上的鎳鐵。 
世界上可開采的鎳資源有二類，一類是硫化礦床，另一類是氧化礦床。由于硫化鎳礦資源品質好，工藝技術成熟，現約60％~70％的鎳產量來源于硫化鎳礦。而世界上鎳儲量的65％左右貯存在氧化鎳礦床中，由于其因含有氧化鐵的緣故而呈紅色，因此也俗稱紅土鎳礦。目前發現的紅土鎳礦多分布在南、北回歸線一帶，如澳大利亞、巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和古巴等地。  
 
紅土鎳礦預處理 
紅土鎳礦屬非結晶型礦種。不同鎳礦類型，成分波動范圍為：Ni 0.87％～3.85％，Fe 6％～50％，MgO 1.5％～32％，Si02 5％～58％，Al2o3 1％～15％，P 0.000 4％～0.000 2％，S 0.00l％～0.08％。 
紅土鎳礦另一個特點是水分較高，尤其是目前我國紅土鎳礦主要進口國菲律賓和印尼兩國氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在30~35％范圍波動。為確保鎳鐵冶煉爐況穩定，鎳礦在入爐前必須進行脫水，造塊處理。不同的鎳鐵生產廠家對入爐前鎳礦的脫水燒結處理普遍使用如下幾種預處理方式： 
①回轉窯烘干→造塊→回轉窯高溫脫水、預熱。 
②回轉窯烘干→造塊→豎爐燒結、預還原。 
③回轉窯烘干→脫水、燒結（包括預還原）。 
不同的鎳礦處理工藝的投資費用及工藝操作難度不同，對整個鎳鐵冶煉工藝綜合能耗及產品質量的影響也有所不同，因而，隨著我國鎳鐵生產的規�；�，選擇何種鎳礦預處理方式，值得分析。 

鎳鐵產業的意義 
隨著我國經濟的發展和人民生活水平提高，不銹鋼生產消費快速增長。鉻鎳系不銹鋼是消費鎳的主要不銹鋼品種，由于其優異的綜合性能，得到廣泛應用，占不銹鋼總產量的60％～75％。不銹鋼產量的增長將拉動鎳金屬消費量增長。隨著金融危機影響的漸漸消退，鎳價重回2萬美元以上，鎳鐵合金對降低不銹鋼冶煉成本的優勢逐漸得到體現，鎳鐵在不銹鋼原料中占據了重要的地位，國內的鎳鐵冶煉行業在經歷了08年的蕭條衰敗后重新迎來了另一個發展良機。 
此外，由于電解鎳主要是由硫化鎳礦冶煉所得，而硫化礦提取工藝成熟，長時間的大量開采使得世界近期可供開發的硫化礦資源已經不多，加之硫化礦資源勘探周期和建設周期均較長，開發和利用相對比較困難，與硫化鎳礦情況相反的是紅土鎳礦資源豐富，貯存在紅土礦中鎳金屬量占據了鎳儲量的65％，而每年從氧化鎳礦中提取的鎳只占世界鎳產量的30％，因此隨著世界上硫化鎳礦資源的逐步減少，從氧化鎳礦中提取鎳金屬將具有極大的發展前景。

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