RKEF工艺教育训练资料.docx

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1.6亿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。2.1火法工艺火法工艺主要冶炼方法包括回转窑干燥预还原?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，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。资料来源：中国有色金属学报。.(2)烧结?鼓风炉硫化熔炼法、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75~80%，鈷約40~50%。酸浸法则是在250~270℃，4~5MPa的高温高压下，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。资料来源：中国有色金属学报。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 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160~180kg/吨焙烧嚝。而火法之电炉工艺之能耗主要为电能，约为560~600kwh/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)原料适应性强：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) 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。从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁