镍铁冶炼文集Word格式文档下载.docx

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利用红土镍矿生产的低镍含量的生铁已经广泛的用于200系列不锈钢的冶炼。

目前中国镍冶炼工艺基本上处于以电解镍为主的单一产品的局面。

研究开发利用红土型镍矿，生产镍铁的技术是必要的。

红土型镍矿用来生产镍铁在经济上合理，没有必要一定要生产电解镍。

这项技术的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。

1.22.建设火法冶炼镍铁的工厂的条件分析：

目前中国还没有大型的镍铁生产厂。

中国金川镍厂以中国产的硫化镍矿为原料，适合于湿法冶金工艺。

吉恩镍业和元江镍业镍虽然以红土镍矿为原料，但是都采用了高压酸浸工艺生产镍。

中国目前有小的炼铁厂，采用传统的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%的低镍生铁，用于冶炼200系列的不锈钢。

建设镍的冶炼工厂投资大，限制了中国镍业发展。

有报道，国外采用湿法冶金生产镍，每一公斤镍的投资在20-24美元。

如果引进设备，在中国建设火法冶炼镍铁的工厂，投资也相似。

所以本文主要想探讨利用国际先进的技术和设计，在中国制造设备，建设镍的生产工厂的可行性。

这样可以规避风险，收到高利润、低风险的效果。

通过与乌克兰的专家近一年的讨论，利用原苏联的技术和设计，采用国产设备建设一座年产镍1.0万吨（镍铁5万吨）的工厂，每一公斤镍的技资大约为6美元。

生产镍铁，能源消耗大。

生产一吨含镍20%的镍铁，大约需要80Nm3氧气和4000-6000kwh（矿石含镍为1.2%-2.0%时）电力。

所以厂区周边的电力供应状况很重要。

在建设工厂以前必须落实矿石的来源。

理论上讲，所有的红土镍矿石都可以用火法冶金生产镍铁，但是由于矿石的性质不同，为了降低生产成本，火法工艺优先选择以硅镁镍矿做原料。

而碱性镍矿可以选择还原焙烧一氨浸法处理；

褐镁矿型红土矿可以选择加压（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，约占红土镍矿总数的38%：

约有86亿吨的红土镍矿适于湿法冶金，平均纯度为1.15%，含量约为9900万吨，占红土镍矿总数的62%。

但是，乌克兰国家冶金学院的专家怀疑这组数据，根据他们在帕布什镍厂工作的经验，适合于火法冶金的矿石很容易购买，而且价格便宜。

目前全球镍矿供求基本处于动态平衡。

2004年全球镍矿产总产量为128万吨，约有60%的镍矿产量来源于硫化镍矿石，约25%源自高温冶炼的红土镍矿石，约15%为水冶红土镍矿石。

渣子数量大，要考虑炉渣的处理和利用。

在生产镍铁时，主要是回收了矿石中的镍和铁。

同时结晶水蒸发掉了。

理论上渣子可以用来作为建筑材料，但是由于数量巨大，建筑材料的市场容量要研究。

如果堆存将占用土地。

由于这种炉渣不会对环境造成化学污染，可以用来填海造地。

由于原料量大，运输是重要的问题。

乌克兰帕布什镍铁厂虽然不临海，但是通过第聂伯尔河，原料可以方便的运输到工厂的料场。

1.33.这是一个符合中国产业政策的好项目：

中国《有色金属工业长期发展规划（2006-2020年）》指出：

“世界己查明镍资源量1.3亿吨，其中硫化镍矿占40%，红土镍矿占60%。

由于硫化镍矿资源紧缺，开发镍红土矿具有重要意义。

针对不同类型镍红土矿，研究火法工艺处理硅镁镍矿；

还原焙烧——氨浸法处理碱性镍矿：

加压或常压酸浸处理褐镁矿型红土矿。

”

另外，镍是各国重要的战略物质，开发红土镍矿冶炼技术，将强化中国企业参与海外镍矿资源开发的能力，占有更多的矿产资源。

1.44.乌克兰帕布什镇铁厂生产工艺流程介绍

1.4.14.1概况：

乌克兰帕布什镍厂建设于苏联时代，于1972年投产。

工厂位于乌克兰著名的冶金和航空航天城的第聂伯尔市的西南部。

工厂不临海，但是可以通过第聂伯尔河将进口红土镍矿运到工厂料场。

这项工程由苏联的国立镇工业设计院承担总体设计，乌克兰国家冶金学院等大学和研究院为这项工程提供了技术支持。

这个工厂投产以后的十几年间，利用苏联境内的红土镍矿为原料生产含镍14%~20%的镍铁。

红土镍矿石含镍量在1.0%左右，矿石含较高的氧化镁和氧化硅。

为了提高镍铁的产量和提高经济效益，近年来从南太平洋的新克林顿岛购入镍含量比较高的红土镍矿石，进口的红土镍矿石含镍量波动在1.5%~2.0%。

这个工厂设计年产纯镍2.0万吨。

2004年这个工厂生产了8.5万吨镍铁（含镍20%），折合纯镍1.7万吨，在世界上镍价大约为1.2万美元/吨时，工厂生产的镍的销售额达到2.04亿美元/年。

有乌克兰的冶金专家称这个企业2004年利润率达到200%以上，是乌克兰效益最好的企业。

2005年因为设备检修和技术改造，镍铁产量降低到6.8万吨。

这个工厂在1972年投产后进行了多次的技术改造，保持了镍铁冶炼工艺的最佳配置，工艺上的创新使这个工厂保持了青春。

为了扩大工厂的生产能力，这个工厂正在筹划进行扩大生产能力的技术改造。

规划在原有设施的基础上再建设一条相似的镍铁冶炼生产线，使年产镍铁的能力提高一倍。

帕布什镍厂建设之初立足于使用含氧化硅和氧化镁高的红土镍矿。

独立开发了多项专有技术。

乌克兰冶金专家指出；

从整体的工艺流程上看，这个工厂似乎少有特殊之处，

但是一些具体的工艺技术进步和技术诀窍，保证了这个工厂的生产工艺能更好的适应目前多变的原料条件，保证技术经济指标在同行业中处于领先水平，这样才取得了现在这样好的经济效益。

1.4.24.2粗制镍铁的生产工艺：

从船上卸下的矿石，运入工厂的原料场。

在原料场红土镍矿被清洁、破碎、筛分、中和混匀。

然后按工艺要求进行配料，通过胶带输送机送入下一工序。

红土镍矿石一般含有30%左右的水分（结晶水），需要在还原焙烧阶段将其去除。

这个任务是在回转窑中完成的。

矿石在料场破碎、中和混匀以后，向其中加入炭素还原剂（焦粉或煤粉）和熔剂，将其充分混匀后加入到回转窑中，在回转窑中，矿石被焙烧脱水，重量减少30%左右。

在回转窑中，氧化镍被加入的炭素还原剂还原。

回转窑内形成温度为600~700℃镍渣，这些镍渣在隔热的状态下，被送入到矿热炉的供料料仓（内衬耐火保温层），根据生产工艺的要求，镍渣通过一个密封的管状布料装置，均匀的分配到矿热炉内。

在这种工艺流程中，矿热炉是投资最大的设备。

为了环保、工业卫生和回收粉尘的需要，炉子被密封起来。

在矿热炉中通过电弧冶炼，分离出粗制镍铁和电炉炉渣，同时产生含C075%的还原性气体，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，提供回转窑所需要的热能，除尘灰返到矿热炉继续参与冶炼。

电炉炉渣是一种很好的建筑材料，但是目前仅利用于道路的建设。

从矿热炉中得到的镍铁含高的硫、硅、炭、磷等杂质，

不适合冶炼高级不锈钢，还需要进行精炼以后才能作为成品出厂。

在目前的原料条件下，将1吨的原料矿加入回转窑，大约可以得到650~700公斤的镍渣，这些镍渣加入到矿热炉中，大约可以得到120~150公斤的粗制镍铁。

粗制镍铁中的镍含量一般为14%，最高时可以达到18%。

镍的主要物理化学性质为：

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，镍能与一些元素形成化合物。

镍与碳可以形成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。

但是看来液体中的Ni3C，直到2000℃以上是稳定的。

镍与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。

氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降。

镍与硫可以形成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的硫化镍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，出现一个不很明显的最低点。

镍可以扩大γ区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，都可形成FeNi3。

在图29－1中可以看出镍铁合金中的居里点的变化，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：

现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。

根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化矿和氧化矿）的不同，冶炼处理方法各异。

含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。

氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；

主要方法有氨浸法和硫酸法两种。

氧化矿的火法处理是镍铁法。

工艺操作：

硫化镍精矿的火法冶炼

硫化镍精矿的火法冶炼流程。

其主要工艺特点如下：

（1）熔炼。

镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。

所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%－25%（一般为13%－17%），含硫量为25%。

（2）低冰镍的吹炼。

吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%－75%的高冰镍（镍高硫），而不是金属镍。

转炉熔炼温度高于1230℃，由于低冰镍品位低，一般吹炼时间较长。

（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%的镍精矿，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。

与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽。

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%。

2用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍

硅酸氧化矿可以用火冶法熔炼，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的渣分开。

镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力。

采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂。

为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼。

2.1在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁

在矿热炉中采用碳热法将矿石还原成镍铁，随后进行精炼。

所用矿石的成分为：

Ni=2.8