红土镍矿回转窑直接还原及磁选富集工艺的生产实践

2015-03-04   作者：佚名   网友评论 0 条

潘料庭

北海诚德镍业有限公司
 

　　1 前言

　　镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高和延展性好等特点，因而用途广泛。特别是在不锈钢和耐热钢中，镍是一种不可或缺的元素。目前全球探明的镍资源中，硫化镍约占42%，其余均为红土型镍，因此，对其开发利用势在必行。常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。目前国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿。国内采用的火法居多，也有火法和湿法混用的。就目前形势以及各种处理工艺的优缺点来看，火法工艺具有流程短，能耗低，便于还原操作的特点。硅镁镍矿位于矿床下部，硅、镁含量较高，铁含量较低，耗酸较多，这种矿石适宜火法冶金处理。北海诚德镍业有限公司是一家年产不锈钢超过160万吨的大型不锈钢生产企业，于2013年5月采用红土镍矿回转窑直接还原磁选富集工艺，建设4条Φ3.6χ72m回转窑直接还原镍铁生产线，于2014年1月份投产，并实现了在不锈钢生产中部分代替镍铁应用，在生产实践一年以来，取得了显著的经济效益。

　　2 红土镍矿回转窑还原机理

　　在红土镍矿回转窑直接还原磁选工艺中，在窑内，物料的环境热主要由窑头喷煤和部分内配煤燃烧提供热量，使入窑物料达到还原反应所需温度。在物料中加入石灰石、白云石等熔剂是为了通过固相反应降低物料的熔点，调整熔融物的碱度、黏度、使反应能均匀顺利进行，实现渣铁分离。在冶炼过程中，经配料混合压制成球的固体炉料由窑尾加入回转窑，在窑转动时把炉料推向窑头运动，窑头外侧有燃烧器烧嘴燃烧燃料，燃烧废气则由窑尾排出，炉气与炉料逆向运动，炉料在预热段被加热，蒸发水分，过渡段球体和熔剂(石灰石、白云石)开始分解，当进入环境温度达到800℃以上，在料层内金属氧化物开始和固体碳发生还原反应，置换出氧化物中的金属单质。其主要反应原理如下：


 

　　镍铁除了直接还原外，也可以采用选择性还原，其原理是利用NiO还原温度

　　3 回转窑直接还原镍铁生产所用的原燃料和过程控制

　　3.1原燃料成分

　　本工艺采用的红土镍矿均来自印度尼西亚，成分波动表较大，内配成分采用无烟煤，窑头喷煤采用烟煤，要求控制的S、P均比较低;熔剂采用白云石粉和石灰石粉，产自广西本地，所采用的原燃料典型成分如下表1，表2，表3所示：

表1 红土镍矿化学成分(%)

 

表2  燃料化学成分(%)

表3  熔剂化学成分(%)


 

3.2生产过程控制要求

　　针对生产还原机理和原料成分，结合设备情况，生产过程进行了严格的生产指标控制，从配料成本的目标控制到工艺过程控制、一直到最后的质量指标控制，都进行了严格的审核和分析，生产过程中成品质量控制是指从回转窑中先生产烧结矿，然后烧结矿在磁选出具有一定品位镍铁和尾矿渣。在生产过程中基本达到了以下过程控制目的，如下表4，表5，表6，表7。

 表4  生产技术参数指标控制表