淺談在印尼投資建設(shè)鎳鐵冶煉廠的工藝技術(shù)選擇

【摘要】本文對(duì)在印尼投資建設(shè)鎳鐵冶煉廠的工藝技術(shù)選擇進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，同時(shí)對(duì)三種主要冶煉工藝技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也進(jìn)行對(duì)比，提出各個(gè)企業(yè)根據(jù)不同的投資需求、企業(yè)實(shí)力及技術(shù)儲(chǔ)備并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件，原料條件等情況來選擇冶煉工藝技術(shù)路線。

【關(guān)鍵詞】投資；鎳鐵；工藝技術(shù)選擇

1、概述

1.1目前形勢(shì)

2014年1月12日，印尼原礦出口禁令正式生效，該禁令必然對(duì)鎳產(chǎn)業(yè)格局和資源供給形成沖擊。2014年2月13日，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織的“印尼禁止紅土鎳礦出口對(duì)我國鎳產(chǎn)業(yè)影響座談會(huì)”在北京召開。本次會(huì)議得到國家有關(guān)部委的高度重視，外交部亞洲司、發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司、工信部原材料司、商務(wù)部對(duì)外貿(mào)易司、亞洲司等國家有關(guān)部委及金川集團(tuán)、中國有色礦業(yè)、青山控股、廣青科技、遼寧罕王、新華聯(lián)、寶通鎳業(yè)、朝陽塞外、四川金廣、山東鑫海、煒燁鎳業(yè)等企業(yè)參加了此次會(huì)議。由于禁令政策生效，造成國內(nèi)鎳礦價(jià)格大幅度上漲，從300元/t上漲到900元/t，并帶動(dòng)鎳價(jià)也大幅上漲，從900元/鎳點(diǎn)上漲到1400元/鎳點(diǎn)。截止4月份，全國主要港口紅土鎳礦庫存在2115萬噸左右，目前國內(nèi)庫存的理論消耗周期在3-4個(gè)月，預(yù)計(jì)三、四季度國內(nèi)庫存將處于消耗殆盡的邊緣。

1.2印尼投資情況

在此形勢(shì)下，國內(nèi)企業(yè)去印尼建設(shè)鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)是大勢(shì)所趨，也是必然的選擇，根據(jù)國內(nèi)相關(guān)資料顯示青山鋼鐵、廣青鎳業(yè)、青島恒順、吉恩鎳業(yè)、遼寧罕王、新華聯(lián)等國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始在印尼投資建廠。還有很多企業(yè)正在做前期咨詢準(zhǔn)備工作。雖然印尼工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，但印尼有豐富的紅土鎳礦資源，也有豐富的煤炭及石灰石資源，能滿足發(fā)電用煤及冶煉所用輔料。印尼以自己的資源優(yōu)勢(shì)，吸引有資金、技術(shù)、市場(chǎng)等優(yōu)勢(shì)資源的外國投資人在印尼就地建廠生產(chǎn)鎳鐵。

1.3在印尼建設(shè)鎳鐵冶煉項(xiàng)目選擇適宜的冶煉工藝技術(shù)甚為重要

投資技術(shù)的選擇，決定了企業(yè)今后的發(fā)展方向，以何種技術(shù)投資印尼，可根據(jù)企業(yè)不同的投資需求、企業(yè)實(shí)力及技術(shù)儲(chǔ)備并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件，原料條件等情況來選擇。

目前主要工藝有以下三種：

（1）燒結(jié)-高爐還原熔煉法

（2）回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原—電爐還原熔煉法（RKEF工藝）

（3）回轉(zhuǎn)窯直接還原法

2、主要冶煉工藝技術(shù)的選擇

2.1燒結(jié)-高爐還原熔煉法

該工藝主要是利用高爐生產(chǎn)，與高爐煉鐵操作相似。高爐生產(chǎn)鎳鐵的流程主要是：礦石干燥篩分（大塊破碎）——配料——燒結(jié)——燒結(jié)礦加焦炭塊及熔劑入高爐熔煉——鎳鐵水鑄錠和熔渣水淬——產(chǎn)出鎳鐵錠和水淬渣。

高爐熔煉鎳鐵法的主要特點(diǎn)是：

（1）該工藝適合于使用低Ni、高Fe的褐鐵礦型紅土鎳礦，生產(chǎn)含Ni 1—8%的中低品位鎳產(chǎn)品；

（2）工藝成熟，操作簡單，用電量少；

（3）不需要建設(shè)大型電廠，投資省，建設(shè)周期短；

（4）該工藝存在著高爐利用系數(shù)低、焦炭消耗量大，能耗高，鎳生鐵含P、S有害雜質(zhì)高等缺點(diǎn)。

建議采用的技術(shù)方案：由于印尼要求Ni含量大于4%的產(chǎn)品可以出口，因此采用此方法必須生產(chǎn)Ni≥4%的中鎳產(chǎn)品。含鎳生鐵冶煉的設(shè)備配置與普通生鐵冶煉的設(shè)備配置有所不同，高爐的操作也有區(qū)別。

因此，我們主要推薦以下技術(shù)：

（1）主要采用128-380m3的高爐；

（2）高爐爐型為矮胖型，爐腹、爐缸采用區(qū)別于普通高爐的內(nèi)型參數(shù)；

（3）設(shè)置高低位雙渣口，以滿足冶煉冶煉渣量大和事故渣排放的操作；

（4）高爐及燒結(jié)風(fēng)機(jī)最好采用汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)，減少發(fā)電廠裝機(jī)容量；

（5）建議采用高爐富氧噴煤技術(shù)降低焦比，達(dá)到降低成本的目的；

（6）高爐采用頂燃式熱風(fēng)爐，熱風(fēng)溫度可達(dá)1200℃以上，以提高高爐利用系數(shù)；

（7）300m3以下高爐爐頂建議采用雙料鐘式爐頂，300m3以上高爐爐頂建議采用無料鐘式爐頂并配套TRT技術(shù)，以進(jìn)一步降低能耗。

2.2回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原—電爐還原熔煉法（RKEF工藝）

RKEF工藝是處理紅土鎳礦的經(jīng)典工藝。含水30-40%的紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯在800℃干燥脫水和預(yù)還原處理后，再送入電爐，在約1550℃～1600℃的高溫下還原熔煉產(chǎn)出鎳鐵。具有工藝適應(yīng)性強(qiáng)、鎳回收率高等特點(diǎn)。國內(nèi)RKEF法生產(chǎn)鎳合金熱裝方式入電爐的電耗為450～600kwh/t焙砂。該工藝適宜于處理鎳含量>1.6%礦石，且要求當(dāng)?shù)匾谐渑娴碾娏Y源。

RKEF工藝流程：

（1）干燥：紅土礦一般含有30～40%的水分，采用回轉(zhuǎn)干燥窯，主要脫出礦石中的部分自由水。

（2）焙燒—預(yù)還原：采用回轉(zhuǎn)窯選擇性還原部分鎳和鐵。礦石被焙燒脫水和預(yù)還原后在保溫狀態(tài)入爐。

（3）電爐熔煉：還原金屬鎳和部分鐵，將渣和鎳鐵分開，生產(chǎn)鎳鐵合金。流程圖如下：

我們建議采用的技術(shù)方案：

（1）根據(jù)國內(nèi)成熟技術(shù)，我們推薦采用25MVA-36MVA全密閉礦熱爐；

（2）回轉(zhuǎn)窯采用高架形式，節(jié)約占地，簡化高溫焙砂轉(zhuǎn)運(yùn)工序。

（3）焙砂通過爐頂保溫料倉直接熱裝入爐冶煉，提高原料入爐溫度，減少了熱能損失。焙砂入爐溫度可以達(dá)到700℃以上，降低電爐冶煉電耗；

（4）電爐煙氣就近直接引入干燥窯干燥紅土鎳礦使用。電爐煙氣基本滿足干燥窯熱量需求，節(jié)約燃煤。由于，電爐煙氣中粗顆粒直接進(jìn)入干燥窯，在干燥紅土鎳礦過程中，部分沉降，降低煙塵含量，有效節(jié)約環(huán)保投資。同時(shí)，解決了煙管積灰問題；

（5）采用水冷爐襯，提高爐襯使用壽命；

（6）除塵灰采用氣力輸送，通過加濕攪拌回收利用。提高了金屬鎳回收率，凈化了環(huán)境。

2.3回轉(zhuǎn)窯直接還原法

2.3.1概述。回轉(zhuǎn)窯直接還原法生產(chǎn)鎳鐵，是采用回轉(zhuǎn)窯直接還原熔煉氧化鎳的火法工藝，被公認(rèn)是能耗和成本最低的生產(chǎn)方法。特別適合在印尼投資冶煉紅土鎳礦，但是該工藝目前還存在很多技術(shù)難點(diǎn)，在國內(nèi)還沒有完全推廣普及。很多企業(yè)做了大量的實(shí)驗(yàn)，積累了一些大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。

該工藝流程分為三個(gè)步驟：

a物料預(yù)處理：磨礦、混合與制團(tuán)，以提高回轉(zhuǎn)窯操作效果；

b冶煉工藝：回轉(zhuǎn)窯焙燒、金屬氧化物還原與還原金屬的聚集；

c分離處理：回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的熟料采用重選與磁選分離出鎳鐵。

2.3.2回轉(zhuǎn)窯直接還原法的特點(diǎn)

①以煤作為主要能源，而不需要大量電力；

②對(duì)礦石適應(yīng)性廣，可以處理東南亞的鎂質(zhì)硅酸鎳型紅土礦。

③獲得的金屬鎳粒，可以直接用于生產(chǎn)不銹鋼。

2.3.3生產(chǎn)工藝流程介紹

①物料預(yù)處理：干燥、磨礦、混合與制團(tuán)，以提高回轉(zhuǎn)窯操作效果；

②冶煉工藝：回轉(zhuǎn)窯焙燒、金屬氧化物還原與還原金屬的聚集。當(dāng)配碳量為C/O=1.4，焙燒溫度為1300攝氏度，焙燒時(shí)間為60分鐘，石灰石加入量為礦量的20%時(shí)，獲得的產(chǎn)品質(zhì)量較好，鎳的品位為6%～8%，回收率≥70%。熟料出窯后立即水淬，目的在于防止再氧化，并使之易于破碎。

③濕法提取：熟料用重選與磁選提取鎳鐵合金。首先將熟料破碎到2mm以下，再通過跳汰機(jī)分出金屬和爐渣。

3、主要冶煉工藝技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

主要冶煉工藝技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

4、建議

4.1燒結(jié)+高爐還原冶煉法

高爐法冶煉焦比高，但適合于冶煉低品位紅土鎳礦。前期投資省，短期內(nèi)在印尼本土缺電的情況下具有一定的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，但長期來看其成本競(jìng)爭不占優(yōu)勢(shì)，特別是在產(chǎn)品的品質(zhì)上也不占優(yōu)勢(shì)。

4.2回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原—電爐還原熔煉法（RKEF工藝）

RKEF工藝耗電量大，在印尼建廠企業(yè)需配套建設(shè)自備電廠，且電廠與冶煉廠的匹配存在一定技術(shù)難點(diǎn)。同時(shí)，RKEF工藝復(fù)雜，建設(shè)周期長，因此RKEF工藝投資較大。但產(chǎn)品成本優(yōu)勢(shì)明顯，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，從長遠(yuǎn)來看更具競(jìng)爭力。

4.3回轉(zhuǎn)窯直接還原冶煉法

回轉(zhuǎn)窯直接還原熔煉工藝投資省、耗電量小、成本優(yōu)勢(shì)明顯，而且建設(shè)周期快，符合在印尼投資建廠實(shí)際情況，但該工藝在國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。