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粗制镍铁生产工艺
11月30日 星期日 15:27
这个工序生产工艺步骤基础上延袭了传统工艺步骤。

   进入工厂原料场氧化镍矿石含有30％以上水分（结晶水），需要在还原焙烧阶段将水分去除。这个过程是在一个回转窑中进行。矿石在料场破碎、中和混匀以后，向其中加入炭素还原剂和熔剂，充足混合均匀以后加入到回转窑中。在回转窑中，矿石被焙烧脱水，重量降低30％左右，镍被加入炭素还原剂还原，形成了温度为600～700℃镍渣。这些镍渣在隔热状态下被送入到矿热炉供料料仓（内衬耐火保温层），依据生产工艺要求，镍渣经过一个密封管状布料装置均匀地分配到矿热炉内。

   矿热炉在这种工艺步骤中是投资最大设备，为了环境保护和工业卫生需要，炉子被密封起来。在矿热炉中经过电弧冶炼，分离出粗制镍铁和电炉渣，同时产生含CO75％还原性气体，这种气体经过净化以后返回到回转窑中作为燃料进行燃烧，提供回转窑所需要热能，尘灰返到矿热炉继续参与冶炼。电炉炉渣是一个很好建筑材料，不过现在仅用于道路建设。从矿热炉中得到镍铁含硫、硅、碳、磷等杂质高，还不适适用于冶炼高级不锈钢。这些粗制镍铁还需要进行精炼以后才能做为成品出厂。

　将1t原料矿加入回转窑，大约能够得到650～700kg镍渣，这些镍渣加入到矿热炉中，大约能够得到120～150kg粗制镍铁。粗制镍铁中镍含量通常为14％，最高时能够达成18％

中国外最新镍铁生产工艺介绍
依据红土镍矿成份不一样，镍生产厂能够选择不一样冶炼工艺。中国现在还没有一座大型镍铁生产工厂，为了少走弯路能够引进国外成熟优异技术，在中国中国制造全部设备，以较少投资，在最短时间内，选择适宜沿海地域建设一座大型镍铁生产厂。为此，比较具体介绍了乌克兰帕布什镍厂火法冶炼镍铁工艺步骤和生产指标。文章还介绍了在镍铁精炼车间，直接冶炼300系列不锈钢工艺开发。
    1. 开发利用海外镍资源满足中国日益增加镍需求：
尽管中国镍资源开发和利用多年来得到了快速发展，不过，发展速度远远跟不上冶金等行业对镍需求增加速度。近几年，中国精炼镍产量在8万吨左右，受到资源限制，短时间内不大可能快速增加。合资在国外开发镍矿、建设镍生产厂多个项目即使已经签约，不过项目产能有限、实施还需要时间。 现在中国镍年消费量已经快速增加到14.6万吨，中国已经成为仅次于日本世界第二大镍消费国，是多年来全球镍消费增加最快国家。伴随国民经济快速发展，人民生活水平提升，不锈钢消费量将上升，这将造成镍需求量增加速度大大超出现在能够预期镍产出量增加速度。有色金属工业协会估计到，中国镍消费量将达成24万吨。
    多年来，为了确保国民经济发展对镍需求，中冶、五矿、太钢、宝钢等大企业实施“走出去”发展战略，参与海外镍矿资源开发，这将对中国镍稳定供给发挥关键作用。中国部分民营企业，也主动进行开发利用海外镍资源探索，取得进展。利用红土镍矿生产低镍含量生铁已经广泛用于200系列不锈钢冶炼。

    现在中国镍冶炼工艺基础上处于以电解镍为主单一产品局面。研究开发利用红土型镍矿，生产镍铁技术是必需。红土型镍矿用来生产镍铁在经济上合理，没有必需一定要生产电解镍。这项技术开发有利于中国企业参与海外镍矿资源开发，占有更多优势矿产资源。
    2. 建设火法冶炼镍铁工厂条件分析：
    现在中国还没有大型镍铁生产厂。中国金川镍厂以中国产硫化镍矿为原料，适合于湿法冶金工艺。吉恩镍业和元江镍业镍即使以红土镍矿为原料，不过全部采取了高压酸浸工艺生产镍。中国现在有小炼铁厂，采取传统烧结技术处理进口红土镍矿，生产镍渣，再加入高炉生产含镍量为1%-3%低镍生铁，用于冶炼200系列不锈钢。
    建设镍冶炼工厂投资大，限制了中国镍业发展。有报道，国外采取湿法冶金生产镍，每一千克镍投资在20-24美元。假如引进设备，在中国建设火法冶炼镍铁工厂，投资也相同。所以本文关键想探讨利用国际优异技术和设计，在中国制造设备，建设镍生产工厂可行性。这么能够规避风险，收到高利润、低风险效果。经过和乌克兰教授近十二个月讨论，利用原苏联技术和设计，采取国产设备建设一座年产镍1.0万吨 (镍铁5万吨) 工厂，每一千克镍技资大约为6美元。
    生产镍铁，能源消耗大。生产一吨含镍20镍铁，大约需要80Nm3氧气和 4000-6000kwh（矿石含镍为1.2%-2.0% 时）电力。所以厂区周围电力供给情况很关键。
在建设工厂以前必需落实矿石起源。理论上讲，全部红土镍矿石全部能够用火法冶金生产镍铁，不过因为矿石性质不一样，为了降低生产成本，火法工艺优先选择以硅镁镍矿做原料。而碱性镍矿能够选择还原焙烧一氨浸法处理；褐镁矿型红土矿能够选择加压（或常压）酸浸处理工艺。有报道：约有40亿吨红土镍矿适于高温冶炼，平均纯度为1.55%, 含量约为6200万吨 , 约占红土镍矿总数38%：约有86亿吨红土镍矿适于湿法冶金，平均纯度为1.15%, 含量约为9900万吨，占红土镍矿总数62%。不过，乌克兰国家冶金学院教授怀疑这组数据 , 依据她们在帕布什镍厂工作经验 ,适合于火法冶金矿石很轻易购置，而且价格廉价。现在全球镍矿供求基础处于动态平衡。全球镍矿产总产量为128万吨，约有60%镍矿产量起源于硫化镍矿石，约25%源自高温冶炼红土镍矿石，约15%为水冶红土镍矿石。 渣子数量大，要考虑炉渣处理和利用。在生产镍铁时，关键是回收了矿石中镍和铁。同时结晶水蒸发掉了。理论上渣子能够用来作为建筑材料，不过因为数量巨大，建筑材料市场容量要研究。假如堆存将占用土地。因为这种炉渣不会对环境造成化学污染，能够用来填海造地。 因为原料量大，运输是关键问题。乌克兰帕布什镍铁厂即使不临海，不过经过第聂伯尔河，原料能够方便运输到工厂料场。
镍铁和金属镍生产工艺步骤介绍
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 时间：-11-18 09:08 中国联合钢铁网
镍关键物理化学性质为：
相对原子质量　 　　　 58.71
密度/(g/cm3）　　 　 8.91
熔点/℃ 　　 1455
沸点/℃　　　　 　　 　 2910
摩尔热容（25℃时）/(J/(mol.C)) 25.51
电阻率（0℃时）/(Ω•cm) 6.14×10-6

纯镍呈银白色，镍能和部分元素形成化合物。

镍和碳能够形成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。不过看来液体中Ni3C，直到℃以上是稳定。 镍和硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。

镍和氧能形成NiO，NiO系菱面体晶，加热至200℃以上时则变成立方晶。氧在固态镍中熔解度，随温度升高而下降。

镍和硫能够形成Ni3S2、Ni6S5、Ni7S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化镍。在工业镍铳中，找不到存在于自然界中硫化镍NiS和NiS2，因为这两种硫化镍在熔点以下就早已分解了。

镍和铁在γ区内形成连续固溶体。液相线在1436℃下，含镍65%－72%时，出现一个不很显著最低点。镍能够扩大γ区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，全部可形成FeNi3。在图29－1中能够看出镍铁合金中居里点改变，α－镍在360℃以下为面心立方晶，β－镍在1130℃以下为六方晶，γ－镍在熔点之前为立方晶。

冶炼方法：

现代生产镍方法关键有火法和湿法两种。依据世界上关键两类含镍矿物（含镍硫化矿和氧化矿）不一样，冶炼处理方法各异。

含镍硫化矿现在关键采取火法处理，经过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿关键是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；关键方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿火法处理是镍铁法。

工艺操作：

硫化镍精矿火法冶炼

硫化镍精矿火法冶炼步骤关键工艺特点以下：

（1）熔炼。镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目标是使铜镍氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。所得到低冰镍中，镍和铜总含量为8%－25%（通常为13%－17%），含硫量为25%。

（2）低冰镍吹炼。吹炼目标是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%－75%高冰镍（镍高硫），而不是金属镍。转炉熔炼温度高于1230℃，因为低冰镍品位低，通常吹炼时间较长。

（3）磨浮。高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67%－68%镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍再电解精炼。

（4）电解精炼。粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收。和铜电解不一样是这里采取隔膜电解槽。用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液。通电后，阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。产品电镍纯度为99.85－99.99%。

用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍

硅酸氧化矿能够用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍。还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍。熔化时流言蜚语镍铁将同较轻渣分开。镍铁含镍量取决于部分还原过程选择能力。采取焦炭作还原剂，也可采取硅铁作还原剂。为了除去粗镍铁中杂质碳、硫、磷和铬，必需进行精炼。

在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁

在矿热炉中采取碳热法将矿石还原成镍铁，随即进行精炼。

所用矿石成份为：Ni2.8%,CoO0.06%,Fe13%,Cr2O32%,MgO24%,SiO239%,化合水12%。这种矿石经干燥后，放在回转窑内预热到750℃左右。重油消耗量为每吨干矿石65-85L。在经预热热矿石中，加入约4%焦粉，然后立即这种混合料，放在还原电炉中冶炼。在矿热炉容量为12500kV.A，电极直径1250mm，炉膛内径11m。冶炼时每吨矿石耗电量为600kW.h。天天可冶炼450t矿石，镍铁出炉温度为1500℃，出渣温度为1600℃。 炉料中90%以上镍回收到成份为Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%粗镍铁中。
申请专利号
.2
专利申请日
.04.24
名称
氧化镍矿经矿热炉冶炼镍铁工艺
公开（公告）号
CN
公开（公告）日
.10.31
类别
化学；冶金
颁证日

优先权

申请（专利权）
刘光火
地址
310023浙江省杭州市桐庐县桐君街道春江路1108号
发明（设计）人
刘光火
国际申请

国际公布

进入国家日期

专利代理机构
北京金之桥知识产权代理
代理人
耿慕白
摘要
本发明提供一个氧化镍矿经矿热炉冶炼镍铁工艺，关键步骤包含：将原矿破碎筛分，和焦炭、生石灰/石灰石混合配料进行烧结得到烧结矿块；将烧结矿块、焦炭、石灰石/生石灰和萤石混配进行矿热炉冶炼得到镍铁，其中，下列添加剂和烧结矿重量比为：萤石2～15％、焦炭5～25％、石灰石/生石灰2％-8％；本发明提供冶炼工艺对矿石要求低，污染小，回收率高，对设备投资要求低。