1、國(guó)內(nèi)外最新銀鐵生產(chǎn)工藝介紹根據(jù)紅土饃礦成分的不同， 饃生產(chǎn)廠可以選擇不同的冶煉工藝。中國(guó)目前還沒(méi)有一座大型饃鐵生產(chǎn)工廠，為了少走彎路可以引進(jìn)國(guó)外成熟的先進(jìn)技術(shù)，在中國(guó)國(guó)內(nèi)制造全部設(shè)備，以較少的投資，在最短的時(shí)間內(nèi)，選擇適宜的沿海地區(qū)建設(shè)一座大型饃鐵生產(chǎn)廠。為此，比較詳 細(xì)的介紹了烏克蘭帕布什饃廠的火法冶煉饃鐵的工藝流程和生產(chǎn)指標(biāo)。文章還介紹了在饃鐵精煉車間，直接冶煉 300系列不銹鋼工藝的開(kāi)發(fā)。1.開(kāi)發(fā)利用海外饃資源滿足中國(guó)日益增長(zhǎng)的饃需求：盡管中國(guó)饃資源的開(kāi)發(fā)與利用近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，但是，發(fā)展的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上冶金等行業(yè)對(duì)饃需求增長(zhǎng)的速度。近幾年，中國(guó)精煉饃產(chǎn)量在8萬(wàn)噸左右，受到資源的限

2、制，短時(shí)間內(nèi)不大可能快速增長(zhǎng)。合資在國(guó)外開(kāi)發(fā)饃礦、建設(shè)饃生產(chǎn)廠的幾個(gè)項(xiàng)目雖然已經(jīng) 簽約，但是項(xiàng)目產(chǎn)能有限、實(shí)施還需要時(shí)間。目前中國(guó)饃的年消費(fèi)量已經(jīng)快速的增加到14.6萬(wàn)噸，中國(guó)已經(jīng)成為僅次于日本的世界第二大饃消費(fèi)國(guó)，是近年來(lái)全球饃消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，不銹鋼的消費(fèi)量將上升，這將導(dǎo)致饃的需求量增長(zhǎng)的速度大大超過(guò)目前可以預(yù)期的饃的產(chǎn)出量的增長(zhǎng)速度。有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)到2010年，中國(guó)饃消費(fèi)量將達(dá)到 24萬(wàn)噸。近年來(lái)，為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)饃的需求，中冶、五礦、太鋼、寶鋼等大企業(yè)實(shí)施 走出去”的發(fā)展戰(zhàn)略，參與海外饃礦資源的開(kāi)發(fā)，這將對(duì)中國(guó)饃的穩(wěn)定供應(yīng)發(fā)揮重

3、要作用。中 國(guó)的一些民營(yíng)企業(yè)，也積極進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用海外饃資源的探索，取得進(jìn)展。利用紅土饃礦生產(chǎn)的低饃含量的生鐵已經(jīng)廣泛的用于200系列不銹鋼的冶煉。目前中國(guó)饃冶煉工藝基本上處于以電解饃為主的單一產(chǎn)品的局面。研究開(kāi)發(fā)利用紅土型饃礦，生產(chǎn)饃鐵的技術(shù)是必要的。 紅土型饃礦用來(lái)生產(chǎn)饃鐵在經(jīng)濟(jì)上合理，沒(méi)有必要一定要生產(chǎn)電解鎳。這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)有利于中國(guó)企業(yè)參與海外鎳礦資源開(kāi)發(fā)，占有更多優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源。2. 建設(shè)火法冶煉鎳鐵的工廠的條件分析：目前中國(guó)還沒(méi)有大型的鎳鐵生產(chǎn)廠。中國(guó)金川鎳廠以中國(guó)產(chǎn)的硫化鎳礦為原料，適合于濕法冶金工藝。吉恩鎳業(yè)和元江鎳業(yè)鎳雖然以紅土鎳礦為原料，但是都采用了高壓酸浸工藝生產(chǎn)鎳。中國(guó)目前

4、有小的煉鐵廠，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)處理進(jìn)口紅土鎳礦，生產(chǎn)鎳渣，再加入高爐生產(chǎn)含鎳量為1%-3% 的低鎳生鐵，用于冶煉200 系列的不銹鋼。建設(shè)鎳的冶煉工廠投資大，限制了中國(guó)鎳業(yè)發(fā)展。有報(bào)道，國(guó)外采用濕法冶金生產(chǎn)鎳，每一公斤鎳的投資在20-24 美元。如果引進(jìn)設(shè)備，在中國(guó)建設(shè)火法冶煉鎳鐵的工廠，投資也相似。所以本文主要想探討利用國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，在中國(guó)制造設(shè)備，建設(shè)鎳的生產(chǎn)工廠的可行性。這樣可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，收到高利潤(rùn)、低風(fēng)險(xiǎn)的效果。通過(guò)與烏克蘭的專家近一年的討論，利用原蘇聯(lián)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備建設(shè)一座年產(chǎn)鎳1.0 萬(wàn)噸（鎳鐵5 萬(wàn)噸 ）的工廠，每一公斤鎳的技資大約為6 美元。 生產(chǎn)鎳鐵，能

5、源消耗大。生產(chǎn)一噸含鎳20%的鎳鐵，大約需要80Nm3 氧氣和 4000-6000kwh （礦石含鎳為1.2%-2.0% 時(shí)）電力。所以廠區(qū)周邊的電力供應(yīng)狀況很重要。在建設(shè)工廠以前必須落實(shí)礦石的來(lái)源。理論上講，所有的紅土鎳礦石都可以用火法冶金生產(chǎn)鎳鐵，但是由于礦石的性質(zhì)不同，為了降低生產(chǎn)成本，火法工藝優(yōu)先選擇以硅鎂鎳礦做原料。 而堿性鎳礦可以選擇還原焙燒一氨浸法處理；褐鎂礦型紅土礦可以選擇加壓（或常壓）酸浸處理工藝。有報(bào)道：約有40 億噸紅土鎳礦適于高溫冶煉，平均純度為1.55%, 含量約為 6200 萬(wàn)噸 , 約占紅土鎳礦總數(shù)的38% ： 約有 86 億噸的紅土鎳礦適于濕法冶金，平均純度為

6、1.15%, 含量約為9900 萬(wàn)噸，占紅土鎳礦總數(shù)的62%。但是，烏克蘭國(guó)家冶金學(xué)院的專家懷疑這組數(shù)據(jù), 根據(jù)他們?cè)谂敛际叉噺S工作的經(jīng)驗(yàn),適合于火法冶金的礦石很容易購(gòu)買，而且價(jià)格便宜。目前全球鎳礦供求基本處于動(dòng)態(tài)平衡。2004 年全球鎳礦產(chǎn)總產(chǎn)量為128 萬(wàn)噸，約有60% 的鎳礦產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦石，約25% 源自高溫冶煉的紅土鎳礦石，約15% 為水冶紅土鎳礦石。渣子數(shù)量大，要考慮爐渣的處理和利用。在生產(chǎn)鎳鐵時(shí)，主要是回收了礦石中的鎳和鐵。同時(shí)結(jié)晶水蒸發(fā)掉了。理論上渣子可以用來(lái)作為建筑材料，但是由于數(shù)量巨大，建筑材料的市場(chǎng)容量要研究。如果堆存將占用土地。由于這種爐渣不會(huì)對(duì)環(huán)境造成化學(xué)污染，可

7、以用來(lái)填海造地。由于原料量大，運(yùn)輸是重要的問(wèn)題。烏克蘭帕布什鎳鐵廠雖然不臨海，但是通過(guò)第聶伯爾河，原料可以方便的運(yùn)輸?shù)焦S的料場(chǎng)。3. 這是一個(gè)符合中國(guó)產(chǎn)業(yè)政策的好項(xiàng)目：中國(guó)有色金屬工業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(20062020 年 ) 指出： “ 世界己查明鎳資源量1.3 億噸， 其中硫化鎳礦占40% ， 紅土鎳礦占60% 。由于硫化鎳礦資源緊缺，開(kāi)發(fā)鎳紅土礦具有重要意義。針對(duì)不同類型鎳紅土礦，研究火法工藝處理硅鎂鎳礦；還原焙燒 氨浸法處理堿性鎳礦：加壓或常壓酸浸處理褐鎂礦型紅土礦。 ”另外， 鎳是各國(guó)重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，開(kāi)發(fā)紅土鎳礦冶煉技術(shù)，將強(qiáng)化中國(guó)企業(yè)參與海外鎳礦資源開(kāi)發(fā)的能力，占有更多的礦產(chǎn)資源。4

8、. 烏克蘭帕布什鎮(zhèn)鐵廠生產(chǎn)工藝流程介紹：4.1 概況：烏克蘭帕布什鎳廠建設(shè)于蘇聯(lián)時(shí)代，于1972 年投產(chǎn)。工廠位于烏克蘭著名的冶金和航空航天城的第聶伯爾市的西南部。工廠不臨海，但是可以通過(guò)第聶伯爾河將進(jìn)口紅土鎳礦運(yùn)到工廠料場(chǎng)。這項(xiàng)工程由蘇聯(lián)的國(guó)立鎮(zhèn)工業(yè)設(shè)計(jì)院承擔(dān)總體設(shè)計(jì)，烏克蘭國(guó)家冶金學(xué)院等大學(xué)和研究院為這項(xiàng)工程提供了技術(shù)支持。這個(gè)工廠投產(chǎn)以后的十幾年間，利用蘇聯(lián)境內(nèi)的紅土鎳礦為原料生產(chǎn)含鎳14%20% 的鎳鐵。紅土鎳礦石含鎳量在1.0% 左右，礦石含較高的氧化鎂和氧化硅。為了提高鎳鐵的產(chǎn)量和提高經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)從南太平洋的新克林頓島購(gòu)入鎳含量比較高的紅土鎳礦石，進(jìn)口的紅土鎳礦石含鎳量波動(dòng)在1

9、.5%2.0% 。 這個(gè)工廠設(shè)計(jì)年產(chǎn)純鎳2.0 萬(wàn)噸。 2004 年這個(gè)工廠生產(chǎn)了8.5 萬(wàn)噸鎳鐵( 含鎳 20%) , 折合純鎳1.7 萬(wàn)噸，在世界上鎳價(jià)大約為1.2 萬(wàn)美元 / 噸時(shí)，工廠生產(chǎn)的鎳的銷售額達(dá)到2.04 億美元 /年。有烏克蘭的冶金專家稱這個(gè)企業(yè)2004 年利潤(rùn)率達(dá)到200% 以上，是烏克蘭效益最好的企業(yè)。2005 年因?yàn)樵O(shè)備檢修和技術(shù)改造，鎳鐵產(chǎn)量降低到6.8 萬(wàn)噸。這個(gè)工廠在1972 年投產(chǎn)后進(jìn)行了多次的技術(shù)改造，保持了鎳鐵冶煉工藝的最佳配置，工藝上的創(chuàng)新使這個(gè)工廠保持了青春。為了擴(kuò)大工廠的生產(chǎn)能力，這個(gè)工廠正在籌劃進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)能力的技術(shù)改造。規(guī)劃在原有設(shè)施的基礎(chǔ)上再建設(shè)

10、一條相似的鎳鐵冶煉生產(chǎn)線，使年產(chǎn)鎳鐵的能力提高一倍。帕布什鎳廠建設(shè)之初立足于使用含氧化硅和氧化鎂高的紅土鎳礦。獨(dú)立開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)專有技術(shù)。 烏克蘭冶金專家指出；從整體的工藝流程上看，這個(gè)工廠似乎少有特殊之處，但是一些具體的工藝技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)訣竅，保證了這個(gè)工廠的生產(chǎn)工藝能更好的適應(yīng)目前多變的原料條件， 保證技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，這樣才取得了現(xiàn)在這樣好的經(jīng)濟(jì)效益。4.2 粗制鎳鐵的生產(chǎn)工藝：從船上卸下的礦石，運(yùn)入工廠的原料場(chǎng)。在原料場(chǎng)紅土鎳礦被清潔、破碎、篩分、中和混勻。然后按工藝要求進(jìn)行配料，通過(guò)膠帶輸送機(jī)送入下一工序。紅土鎳礦石一般含有30% 左右的水分（ 結(jié)晶水 ） , 需要在還

11、原焙燒階段將其去除。這個(gè)任務(wù)是在回轉(zhuǎn)窯中完成的。礦石在料場(chǎng)破碎、中和混勻以后，向其中加入炭素還原劑（ 焦粉或煤粉）和熔劑，將其充分混勻后加入到回轉(zhuǎn)窯中，在回轉(zhuǎn)窯中，礦石被焙燒脫水，重量減少30% 左右。 在回轉(zhuǎn)窯中,氧化鎳被加入的炭素還原劑還原?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)形成溫度為600700 鎳渣，這些鎳渣在隔熱的狀態(tài)下，被送入到礦熱爐的供料料倉(cāng)（內(nèi)襯耐火保溫層），根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，鎳渣通過(guò)一個(gè)密封的管狀布料裝置，均勻的分配到礦熱爐內(nèi)。在這種工藝流程中，礦熱爐是投資最大的設(shè)備。為了環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生和回收粉塵的需要，爐子被密封起來(lái)。在礦熱爐中通過(guò)電弧冶煉，分離出粗制鎳鐵和電爐爐渣，同時(shí)產(chǎn)生含C075% 的還原性

12、氣體，這種氣體經(jīng)過(guò)凈化以后返回到回轉(zhuǎn)窯中作為燃料進(jìn)行燃燒，提供回轉(zhuǎn)窯 所需要的熱能，除塵灰返到礦熱爐繼續(xù)參與冶煉。電爐爐渣是一種很好的建筑材料 ，但是 目前僅利用于道路的建設(shè)。從礦熱爐中得到的饃鐵含高的硫、硅、炭、磷等雜質(zhì) ，不適合 冶煉高級(jí)不銹鋼，還需要進(jìn)行精煉以后才能作為成品出廠。銀鐵生產(chǎn)工藝一、銀、銀鐵與銀礦 饃是略帶黃色的銀白色金屬，是一種具有磁性的過(guò)渡金屬。饃的應(yīng)用在于饃的抗腐蝕性，合金中 添加饃可增強(qiáng)合金的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是饃最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。全球約2/3的饃用于不銹鋼生產(chǎn)，因此不銹鋼行業(yè)對(duì)饃消費(fèi)的影響居第l位。饃在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼

13、中增加饃的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不 銹鋼的屬性，所以饃被稱為奧氏體形成元素。目前全球有色金屬中，饃的消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅， 居有色金屬第5位。因此，饃被視為重要戰(zhàn)略物資，一直為各國(guó)所重視。 銀鐵主要成分為銀與鐵，同時(shí)還含有Cr、Si、S、P、C等雜質(zhì)元素。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)銀鐵按含銀量分為 FeNi20 (Ni 15 %25 %)、FeNi30 ( Ni 25 %35%)、FeNi40 ( Ni 35 %45%)和 FeNi50 (Ni45% 60%)。又再分為高碳(C 1.0% 2.5%)、中碳(C 0.030 % 1.0%)和低碳

14、(C 0.03 %); 低磷(P 0.02 %)與高磷(P 0.030 %)銀鐵。目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的銀鐵品位主要集中在1.62.0%、48%以及1015%,同時(shí)也有小部分廠家能生產(chǎn)含銀量在20%以上的銀鐵。 世界上可開(kāi)采的饃資源有二類，一類是硫化礦床，另一類是氧化礦床。由于硫化饃礦資源品質(zhì)好，工藝技術(shù)成熟，現(xiàn)名勺60 %70 %的銀產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎮(zhèn)礦。而世界上銀儲(chǔ)量的65 %左右貯存在氧化鎮(zhèn)礦床中，由于其因含有氧化鐵的緣故而呈紅色，因此也俗稱紅土銀礦。目前發(fā)現(xiàn)的紅土銀礦多分布在南、北回 歸線一帶，如澳大利亞、巴布亞新幾內(nèi)亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和古巴等地。二、工藝原理 雖然紅土饃礦

15、處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝，但目前世界范圍內(nèi)比較成熟的利 用紅土饃礦冶煉饃鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。 火法冶煉銀鐵是在高溫條件下，以 C (或Si)作還原劑，對(duì)氧化銀礦中的 NiO及其他氧化物(如 FeO)進(jìn)行還原而得。同時(shí)采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序 NiO、FeO、Cr2O3、SiO2 進(jìn)行還原反應(yīng)。Ni。-*眶乜0 f產(chǎn)420匕(1)FeO-H3-*Fe-H20 f產(chǎn)850c(2)5。次-*Cr+ CO t 因不同產(chǎn)地的銀礦成分不同，NiO及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在鎮(zhèn)鐵冶煉過(guò)程中，其實(shí)際反應(yīng)較復(fù)雜。反應(yīng)生成的 Ni和Fe能

16、在不同比例下互溶，生成銀鐵。 從上述（1）、（2）反應(yīng)式中可看出：NiO、FeO還原反應(yīng)開(kāi)始溫度較低，而且， NiO的開(kāi)始反 應(yīng)溫度比FeO約低200 C;因而，火法冶煉銀鐵過(guò)程中，盡管所采用的銀礦NiO含量較低，但NiO 90 %以上被還原，而且，在 Ni/Fe很低的情況下，可通過(guò)不同的工藝操作，使產(chǎn)品含Ni量提高到較高水平，與鐵合金其他產(chǎn)品（如高碳銘鐵、鎰硅合金等）相比，電爐粗饃冶煉難度相對(duì)較低。三、紅土銀礦預(yù)處理 紅土銀礦屬非結(jié)晶型礦種。 不同銀礦類型，成分波動(dòng)范圍為：Ni 0.87%3.85%, Fe 6%50%, MgO 1.5 %32%, Si0 2 5%58%, A12O3 1%

17、15%, P 0.000 4 %0.000 2 %, S 0.001 %0.08 %。 紅土饃礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分較高，尤其是目前我國(guó)紅土饃礦主要進(jìn)口國(guó)菲律賓和印尼兩國(guó)氣候多 雨潮濕，銀礦中水分基本在 3035 %范圍波動(dòng)。為確保銀鐵冶煉爐況穩(wěn)定，銀礦在入爐前必須進(jìn)行脫水， 造塊處理。不同的鎮(zhèn)鐵生產(chǎn)廠家對(duì)入爐前銀礦的脫水燒結(jié)處理普遍使用如下幾種預(yù)處理方式： 回轉(zhuǎn)窯烘干一造塊一回轉(zhuǎn)窯高溫脫水、預(yù)熱。 回轉(zhuǎn)窯烘干-造塊-豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。 回轉(zhuǎn)窯烘干-脫水、燒結(jié)（包括預(yù)還原）。 不同的銀礦處理工藝的投資費(fèi)用及工藝操作難度不同，對(duì)整個(gè)鎮(zhèn)鐵冶煉工藝綜合能耗及產(chǎn)品質(zhì)量 的影響也有所不同，因而，隨著我國(guó)銀鐵

18、生產(chǎn)的規(guī)?；x擇何種銀礦預(yù)處理方式，值得分析。四、數(shù)種工藝流程1、回轉(zhuǎn)窯直接還原法 饃礦-烘干-破碎-配入焦炭、熔劑混合制團(tuán) -預(yù)熱-回轉(zhuǎn)窯脫水、還原 -固融態(tài)渣鐵混合物 - 水淬-磨碎-跳汰、強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離 -細(xì)粒饃鐵-電爐重熔-精煉脫硫-饃鐵。 該工藝?yán)没剞D(zhuǎn)窖全程對(duì)銀團(tuán)礦進(jìn)行脫水、焙燒， NiO、FeO等氧化物還原，金屬物聚集，最后 生成融態(tài)海綿狀?yuàn)A渣饃鐵。熔煉過(guò)程熱能來(lái)自煤粉（或重油）燃燒放出的熱量，其是火法冶煉饃鐵生產(chǎn)中， 設(shè)備最簡(jiǎn)單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產(chǎn)工藝。2、鼓風(fēng)爐法 饃礦-回轉(zhuǎn)窯烘干-制塊-配入焦炭-鼓風(fēng)爐冶煉-粗饃鐵-精煉降Si、C、P、S-饃鐵。

19、該工藝在冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)方面與高爐法冶煉饃鐵有相似之處。冶煉過(guò)程中以焦炭燃燒放熱作為熱源，但反應(yīng)機(jī)理有所不同。高爐直接冶煉出的銀鐵，其含Ni量基本取決于入爐銀礦中的 Ni/Fe比值，而鼓風(fēng)爐法生產(chǎn)的粗銀，其含 Ni量，不只受限于該比值的大小。 鼓風(fēng)爐工藝是最早出現(xiàn)的紅土銀礦冶煉銀鐵的技術(shù)，1875年，在新喀里多尼亞小高爐就已應(yīng)用，后法國(guó)也有采用，但該法因消耗大量?jī)?yōu)質(zhì)焦炭、污染嚴(yán)重而為人詬病。最終該工藝在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)保壓力 下停止，1985年日本礦業(yè)公司佐賀關(guān)冶煉廠的最后一座饃鐵高爐熄火，標(biāo)志著鼓風(fēng)爐冶煉饃鐵技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家壽終正寢。3、高爐法 銀礦-脫水、燒結(jié)、造塊 -配入焦炭、熔劑 -

20、高爐冶煉-粗銀鐵-精煉降Si、C、P、S-銀鐵。 在國(guó)內(nèi)，近年采用的火法冶煉饃鐵較為普遍，主要是借用于現(xiàn)有煉鐵小高爐直接轉(zhuǎn)產(chǎn)，具體操作 與小高爐生產(chǎn)生鐵操作相似，特別適合于使用低Ni、高Fe銀礦生產(chǎn)低Ni銀鐵（含銀生鐵）。 該工藝仍以焦炭燃燒放熱作為冶煉熱能，入爐銀礦中FeO可被焦炭中的C充分還原，故粗鎮(zhèn)鐵中的Ni含量高低基本受BM于入爐銀礦Ni/Fe的比值大小。 由于國(guó)家限制400 m3以下小高爐的使用，而使用礦熱電爐，利用低銀高鐵銀礦，直接生產(chǎn)低Ni銀鐵，其工藝的合理性和易操作性，似乎不及高爐法，因而采用大容量高爐冶煉低 Ni銀鐵值得關(guān)注和研究。4、電碳熱法 銀礦-脫水、造塊-配入焦炭、熔

21、劑-電爐冶煉-粗銀鐵-降C、Si、P、S精煉-銀鐵。 電碳熱法是以C作還原劑，在電能高溫條件下，對(duì)銀礦中的 NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，冶煉 出饃鐵，因而，在電爐冶煉過(guò)程中，調(diào)整合適的配炭量，限制 FeO還原，可生產(chǎn)出Ni含量較高的電爐饃 鐵。 國(guó)外火法冶煉銀鐵主要采用此工藝，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)含Ni大于10 %的產(chǎn)品時(shí)亦普遍采用。主要冶煉設(shè)備為礦熱電爐，國(guó)內(nèi)個(gè)別廠家也有使用與電弧爐結(jié)構(gòu)相似的電爐生產(chǎn)（其設(shè)備最大容量為9MVA）,其銀礦預(yù)處理方式，冶煉工藝的具體操作，精煉工藝設(shè)備配套情況及精煉效果均不盡相同，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比 也存在一定差異。5、電硅熱法 銀礦-烘干-破碎-高溫脫水燃燒成塊 -配入熔

22、劑-礦熱電爐熔化-NiO熔體-倒人反應(yīng)包-向 反應(yīng)包加入45 %硅鐵-倒包反應(yīng)-粗銀鐵-降P、Si精煉-銀鐵。 電硅熱法工藝是以Si作還原劑，在高溫條件下，對(duì) NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，生成鎮(zhèn)鐵。 據(jù)資料介紹，國(guó)外電硅熱法工藝是在爐外， 通過(guò)倒包操作，使加入的Si對(duì)熔體中的NiO進(jìn)行還原， 生成饃鐵，與熱兌法生產(chǎn)微碳銘鐵的反應(yīng)機(jī)理和工藝操作基本相同，因而，可稱之為熱兌法工藝。五、饃鐵產(chǎn)業(yè)的意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平提高，不銹鋼生產(chǎn)消費(fèi)快速增長(zhǎng)。銘?zhàn)x系不銹鋼是消費(fèi)饃的 主要不銹鋼品種，由于其優(yōu)異的綜合性能，得到廣泛應(yīng)用，占不銹鋼總產(chǎn)量的60%75%。不銹鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)將拉動(dòng)饃金屬

23、消費(fèi)量增長(zhǎng)。隨著金融危機(jī)影響的漸漸消退，饃價(jià)重回2萬(wàn)美元以上，饃鐵合金對(duì)降低不銹鋼冶煉成本的優(yōu)勢(shì)逐漸得到體現(xiàn)，饃鐵在不銹鋼原料中占據(jù)了重要的地位，國(guó)內(nèi)的饃鐵冶煉行業(yè)在經(jīng) 歷了 08年的蕭條衰敗后重新迎來(lái)了另一個(gè)發(fā)展良機(jī)。 止匕外，由于電解銀主要是由硫化鎮(zhèn)礦冶煉所得，而硫化礦提取工藝成熟，長(zhǎng)時(shí)間的大量開(kāi)采使得 世界近期可供開(kāi)發(fā)的硫化礦資源已經(jīng)不多，加之硫化礦資源勘探周期和建設(shè)周期均較長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)和利用相對(duì) 比較困難，與硫化饃礦情況相反的是紅土饃礦資源豐富，貯存在紅土礦中饃金屬量占據(jù)了饃儲(chǔ)量的65%,而每年從氧化銀礦中提取的銀只占世界銀產(chǎn)量的30%,因此隨著世界上硫化銀礦資源的逐步減少，從氧化饃礦中提

24、取饃金屬將具有極大的發(fā)展前景。鎳鐵生產(chǎn)工藝18 小時(shí)前一、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(guò)渡金屬。鎳的應(yīng)用在于鎳的抗腐蝕性，合金中添加鎳可增強(qiáng)合金的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是鎳最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。全球約 2 3 的鎳用于不銹鋼生產(chǎn)，因此不銹鋼行業(yè)對(duì)鎳消費(fèi)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(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，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(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、 鉛、 鋅， 居有色金屬第5 位。 因此，鎳被視為重要戰(zhàn)略物資，一直為各

25、國(guó)所重視。鎳鐵主要成分為鎳與鐵，同時(shí)還含有Cr、 Si、S、P、C等雜質(zhì)元素。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）饃鐵按含饃量分為 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%）饃鐵。目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的饃鐵品位主要集中在1.62.0%、48%以及1015%,同時(shí)也有小部分廠家能生產(chǎn)含饃量在20%以上的饃鐵。世界上可開(kāi)采的饃資源有二類，一類是硫化礦

26、床，另一類是氧化礦床。由于硫化鎳礦資源品質(zhì)好，工藝技術(shù)成熟， 現(xiàn)約60 70的鎳產(chǎn)量來(lái)源于硫化鎳礦。而世界上鎳儲(chǔ)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(fā)現(xiàn)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(nèi)亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和古巴等地。二、 工藝原理雖然紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝， 但目前世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。火法冶煉饃鐵是在高溫條件下，以 C （或Si）作還原劑，對(duì)氧化饃礦中的NiO及其他氧化物（如FeO）進(jìn)行還原而得。同時(shí)采用選擇性還原

27、工藝，合理使用還原劑，按還原順序 NiO、 FeO、 Cr2o3、 SiO2 進(jìn)行還原反應(yīng)。因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，NiO 及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在饃鐵冶煉過(guò)程中，其實(shí)際反應(yīng)較復(fù)雜。反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成饃鐵。從上述（1）、（2）反應(yīng)式中可看出：NiO、FeO還原反應(yīng)開(kāi)始溫度較低，而且， NiO的 開(kāi)始反應(yīng)溫度比FeO 約低200；因而，火法冶煉鎳鐵過(guò)程中，盡管所采用的鎳礦NiO 含量較低，但 NiO 90 以上被還原，而且， 在 Ni Fe 很低的情況下，可通過(guò)不同的工藝操作，使產(chǎn)品含Ni 量提高到較高水平，與鐵合金其他產(chǎn)品（如高碳鉻鐵、錳硅合

28、金等）相比，電爐粗鎳冶煉難度相對(duì)較低。三、紅土鎳礦預(yù)處理紅土鎳礦屬非結(jié)晶型礦種。不同鎳礦類型，成分波動(dòng)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%。紅土饃礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分 較高， 尤其是目前我國(guó)紅土鎳礦主要進(jìn)口國(guó)菲律賓和印尼兩國(guó)氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在3035范圍波動(dòng)。為確保鎳鐵冶煉爐況穩(wěn)定，鎳礦在入爐前必須進(jìn)行脫水，造塊處理。不同的鎳鐵生產(chǎn)廠家對(duì)入爐前鎳礦的脫水燒結(jié)處理普遍使用如下幾種預(yù)處理方式：回轉(zhuǎn)窯烘干-造塊-回轉(zhuǎn)窯高

29、溫脫水、預(yù)熱。回轉(zhuǎn)窯烘干-造塊-豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。 回轉(zhuǎn)窯烘干-脫水、燒結(jié)（包括預(yù)還原）。不同的饃礦處理工藝的投資費(fèi)用及工藝操作難度不同，對(duì)整個(gè)鎳鐵冶煉工藝綜合能耗及產(chǎn)品質(zhì)量的影響也有所不同，因而， 隨著我國(guó)鎳鐵生產(chǎn)的規(guī)?；x擇何種鎳礦預(yù)處理方式，值得分析。四、數(shù)種工藝流程1、回轉(zhuǎn)窯直接還原法鎳礦f烘干f破碎f配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)f預(yù)熱f回轉(zhuǎn)窯脫水、還原f固融態(tài)渣鐵混合物f水淬-磨碎-跳汰、強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離-細(xì)粒饃鐵-電爐重熔-精煉脫硫-饃鐵。該工藝?yán)没剞D(zhuǎn)窖全程對(duì)鎳團(tuán)礦進(jìn)行脫水、焙燒，NiO、 FeO 等氧化物還原，金屬物聚集，最后生成融態(tài)海綿狀?yuàn)A渣鎳鐵。熔煉過(guò)程熱能來(lái)自煤粉（或重油

30、）燃燒放出的熱量，其是火法冶煉鎳鐵生產(chǎn)中，設(shè)備最簡(jiǎn)單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產(chǎn)工藝。2、鼓風(fēng)爐法饃礦-回轉(zhuǎn)窯烘干-制塊-配入焦炭-鼓風(fēng)爐冶煉-粗饃鐵-精煉降Si、C、P、S-饃鐵。該工藝在冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)方面與高爐法冶煉鎳鐵有相似之處。冶煉過(guò)程中以焦炭燃燒放熱作為熱源，但反應(yīng)機(jī)理有所不同。高爐直接冶煉出的鎳鐵，其含Ni 量基本取決于入爐鎳礦中的Ni/Fe比值，而鼓風(fēng)爐法生產(chǎn)的粗饃，其含 Ni量，不只受限于該比值的大小。鼓風(fēng)爐工藝是最早出現(xiàn)的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的技術(shù)，1875 年，在新喀里多尼亞小高爐就已應(yīng)用，后法國(guó)也有采用，但該法因消耗大量?jī)?yōu)質(zhì)焦炭、污染嚴(yán)重而為人詬病。最終該工藝在市場(chǎng)競(jìng)

31、爭(zhēng)和環(huán)保壓力下停止，1985 年日本礦業(yè)公司佐賀關(guān)冶煉廠的最后一座鎳鐵高爐熄火，標(biāo)志著鼓風(fēng)爐冶煉饃鐵技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家壽終正寢。3、高爐法饃礦-脫水、燒結(jié)、造塊-配入焦炭、熔劑-高爐冶煉-粗饃鐵-精煉降Si、C、P、S-饃鐵。在國(guó)內(nèi)，近年采用的火法冶煉鎳鐵較為普遍，主要是借用于現(xiàn)有煉鐵小高爐直接轉(zhuǎn)產(chǎn)，具體操作與小高爐生產(chǎn)生鐵操作相似，特別適合于使用低Ni 、高Fe 鎳礦生產(chǎn)低Ni 鎳鐵（含鎳生鐵）。該工藝仍以焦炭燃燒放熱作為冶煉熱能，入爐鎳礦中FeO 可被焦炭中的C 充分還原，故粗鎳鐵中的Ni含量高低基本受PM于入爐饃礦Ni/Fe的比值大小。由于國(guó)家限制400 m3以下小高爐的使用，而

32、使用礦熱電爐，利用低鎳高鐵鎳礦，直接生產(chǎn)低Ni 鎳鐵，其工藝的合理性和易操作性，似乎不及高爐法，因而采用大容量高爐冶煉低 Ni饃鐵值得關(guān)注和研究。4、電碳熱法饃礦- 脫水、造塊-配入焦炭、熔劑-電爐冶煉-粗饃鐵-降C、Si、P、S精煉-饃鐵。電碳熱法是以 C 作還原劑，在電能高溫條件下，對(duì)鎳礦中的NiO、 FeO 等氧化物進(jìn)行還原，冶煉出鎳鐵，因而，在電爐冶煉過(guò)程中，調(diào)整合適的配炭量，限制FeO 還原，可生產(chǎn)出Ni 含量較高的電爐鎳鐵。國(guó)外火法冶煉鎳鐵主要采用此工藝，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)含Ni 大于 10的產(chǎn)品時(shí)亦普遍采用。主要冶煉設(shè)備為礦熱電爐，國(guó)內(nèi)個(gè)別廠家也有使用與電弧爐結(jié)構(gòu)相似的電爐生產(chǎn)（其設(shè)備

33、最大容量為9 MVA） ，其鎳礦預(yù)處理方式，冶煉工藝的具體操作，精煉工藝設(shè)備配套情況及精煉效果均不盡相同，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比也存在一定差異。5、電硅熱法饃礦-烘干-破碎-高溫脫水煨燒成塊-配入熔劑-礦熱電爐熔化-NiO熔體-倒人反應(yīng)包-向反應(yīng)包加入45%硅鐵-倒包反應(yīng)-粗饃鐵-降P、Si精煉-饃鐵。電硅熱法工藝是以Si作還原劑，在高溫條件下，對(duì) NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，生成饃鐵。據(jù)資料介紹，國(guó)外電硅 熱法工藝是在爐外，通過(guò)倒包操作，使加入的Si 對(duì)熔體中的NiO 進(jìn)行還原，生成鎳鐵，與熱兌法生產(chǎn)微碳鉻鐵的反應(yīng)機(jī)理和工藝操作基本相同，因而，可稱之為熱兌法工藝。五、鎳鐵產(chǎn)業(yè)的意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)

34、展和人民生活水平提高，鎳鐵與金屬鎳的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介鎳的主要物理化學(xué)性質(zhì)為：相對(duì)原子質(zhì)量58.71密度 /(g/cm3 )8.91熔點(diǎn) / 14552910沸點(diǎn) / 摩爾熱容(25時(shí))/(J/(mol.C)25.51電阻率(0 c 時(shí))/( Q ?cm) 6.14 X 10-6純鎳呈銀白色，鎳能與一些元素形成化合物。鍥與碳可以形成Ni3C,在380c以上時(shí)分解成鍥和碳。但是看來(lái)液體中的 Ni3C,直到2000c以上是穩(wěn)定的。鎳與硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si 、 Ni5Si2 、 Ni2Si 、 Ni3Si2 、 NiSi 和NiSi2 。鍥和氧能形成NiO, NiO系菱面體晶，加熱至200c以上時(shí)則變成立方晶。氧在固態(tài)鎳中的熔解度，隨溫度的升高而下降。鍥與硫可以形成 Ni3s2、Ni6s5、Ni7s6、NiS、Ni3s4和NiS2等硫化鍥。在 工業(yè)鍥銃中，找不到存在于自然界中的硫化鍥NiS和NiS2,因?yàn)檫@兩種硫化鍥在熔點(diǎn)以下就早已分解了。鍥和鐵在T區(qū)內(nèi)形成連續(xù)固溶體。液相線在1436c下，含鍥65K 72%寸， 出現(xiàn)一個(gè)不很明顯的最低點(diǎn)。鍥可以擴(kuò)大丫區(qū)，在固態(tài)時(shí)，分成數(shù)個(gè)相，回火時(shí) 從這數(shù)個(gè)相中，都可形成FeNi3。在圖291中可以看出鍥鐵合金中的居里點(diǎn)的變化，a 鍥在360c以下為面心立方晶，B 鍥在1130c