關(guān)于紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵生產(chǎn)的探析

伊清華

摘 要：基于鎳具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、強(qiáng)度高和延展性好等特征，使得其用途非常廣泛。特別是在不銹鋼和耐熱鋼中，鎳是一種不可或缺的元素。目前全球探明的鎳資源中，硫化鎳約占42%，其余均為紅土型鎳，因此必須對(duì)其進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用?；诖耍疚母攀隽?、紅土鎳礦，闡述了紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵的原理，對(duì)紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵生產(chǎn)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：紅土鎳礦；回轉(zhuǎn)窯；還原鎳鐵；原理；生產(chǎn)

目前常見(jiàn)的紅土鎳礦冶煉處理工藝主要有濕法工藝和火法工藝。國(guó)外大部分采用濕法工藝冶煉紅土鎳礦，國(guó)內(nèi)采用火法居多，也有火法和濕法混用的，火法工藝具有流程短、能耗低、便于還原操作等特征。以下結(jié)合某實(shí)例，對(duì)紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵生產(chǎn)進(jìn)行了探討。

1 紅土鎳礦的概述

紅土鎳礦資源為硫化鎳礦巖體風(fēng)化―淋濾―沉積形成的地表風(fēng)化殼性礦床，世界上紅土鎳礦分布在赤道線(xiàn)南北30度以?xún)?nèi)的熱帶國(guó)家，集中分布在環(huán)太平洋的熱帶―亞熱帶地區(qū)。我國(guó)鎳礦資源儲(chǔ)量中70%集中在甘肅，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陜西和青海和湖北7個(gè)省，合計(jì)保有儲(chǔ)量占全國(guó)鎳資源總儲(chǔ)量的27%。

2 紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵的原理分析

紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵中的窯內(nèi)物料環(huán)境熱主要由窯頭噴煤和部分內(nèi)配煤燃燒提供熱量，使入窯物料達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度。在物料中加入石灰石、白云石等熔劑是為了通過(guò)固相反應(yīng)降低物料的熔點(diǎn)，調(diào)整熔融物的堿度、黏度，使反應(yīng)能均勻順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。在冶煉過(guò)程中，經(jīng)配料混合壓制成球的固體爐料由窯尾加入回轉(zhuǎn)窯，在窯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把爐料推向窯頭運(yùn)動(dòng)，窯頭外側(cè)有燃燒器燒嘴燃燒燃料，燃燒廢氣則由窯尾排出，爐氣與爐料逆向運(yùn)動(dòng)，爐料在預(yù)熱段被加熱，蒸發(fā)水分，過(guò)渡段球體和熔劑（石灰石、白云石）開(kāi)始分解，當(dāng)進(jìn)入環(huán)境溫度達(dá)到800℃以上時(shí)，在料層內(nèi)金屬氧化物開(kāi)始和固體碳發(fā)生還原反應(yīng)，置換出氧化物中的金屬單質(zhì)。

鎳鐵選擇性還原，其原理是利用Ni0還原溫度

3 紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵生產(chǎn)的分析

結(jié)合某紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵的實(shí)踐，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析，某紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵采用的紅土鎳礦均來(lái)自印度尼西亞，其成分波動(dòng)較大，內(nèi)配成分采用無(wú)煙煤；窯頭噴煤采用煙煤，要求控制的S，P均比較低；熔劑采用白云石粉和石灰石粉。

3.1 某紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵的生產(chǎn)過(guò)程控制要求

基于生產(chǎn)還原機(jī)理和原料成分，并結(jié)合設(shè)備情況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格生產(chǎn)指標(biāo)控制，從配料成本的目標(biāo)控制到工藝過(guò)程控制，到最后的質(zhì)量指標(biāo)控制，都進(jìn)行了嚴(yán)格的審核和分析。生產(chǎn)過(guò)程中成品質(zhì)量控制是指從回轉(zhuǎn)窯中先生產(chǎn)燒結(jié)礦，然后燒結(jié)礦再磁選出具有一定品位的鎳鐵和尾礦渣。在此過(guò)程中，主要通過(guò)控制物料在窯內(nèi)焙燒時(shí)間、還原溫度、有無(wú)添加劑等，基本達(dá)到過(guò)程控制目的。

3.2 某紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵的生產(chǎn)工藝特征分析

紅土鎳礦直接還原鎳鐵生產(chǎn)工藝流程主要包括原料系統(tǒng)、紅土鎳礦破碎烘干系統(tǒng)、配料混料壓球系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯焙燒系統(tǒng)、燒結(jié)礦磁選系統(tǒng)、煙氣除塵系統(tǒng)等工序。①在紅土鎳礦破碎烘干工序中，由于濕礦中含有鎳石較多，濕礦首先要經(jīng)過(guò)篩分，將礦中的鎳石篩分并破碎至80mm以下，然后同紅土鎳礦一同進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行烘干處理，烘干后的物料再送入干礦破碎車(chē)間，先后經(jīng)由兩道篩分破碎開(kāi)路系統(tǒng)，最后保證配料用的紅土鎳礦粒度小于3mm的占80%以上。烘干設(shè)備能力和破碎機(jī)的選用是本工序的關(guān)鍵。②在配料混料壓球工序中，烘干后的紅土鎳礦和其他固體燃料、熔劑按照設(shè)定好的配比經(jīng)由皮帶稱(chēng)給入輸送帶上，送入混合機(jī)進(jìn)行調(diào)水并混勻，然后壓制成球，壓球礦經(jīng)由窯尾篩分裝置篩分后給入窯內(nèi)。壓球機(jī)的選用和球團(tuán)礦的含粉率是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。③在回轉(zhuǎn)窯焙燒工序中，壓球礦的使用可以使除塵粉末量減少且物料穩(wěn)定，固相反應(yīng)充分，液相形成比較均勻，減少結(jié)圈生成。壓球礦同窯頭噴煤燃燒產(chǎn)生的廢煙氣進(jìn)行逆向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生熱交換，物料在窯內(nèi)依次經(jīng)過(guò)干燥預(yù)熱、分解過(guò)渡、高溫還原三個(gè)過(guò)程達(dá)到1300-1350℃，最后由窯頭排出落入撈渣機(jī)內(nèi)進(jìn)行水淬處理后進(jìn)行選礦環(huán)節(jié)。

3.3 紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原鎳鐵存在的主要問(wèn)題

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐分析，為了提高其質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益，筆者認(rèn)為需要解決以下問(wèn)題：①料場(chǎng)采用裝載機(jī)裝料成本高，布局不合理，是否可采用抓斗行車(chē)裝料，但紅土鎳礦中鎳石較多也存在上料的困難。②在生產(chǎn)烘干過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的除塵灰，有必要對(duì)除塵灰收集后單獨(dú)進(jìn)行壓球處理。③在回轉(zhuǎn)窯耐材的選擇上，需要對(duì)其抗熱震性、侵蝕性、導(dǎo)熱性上作出更高的要求，使高溫段磚的壽命更長(zhǎng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵主要是使入窯物料達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，因此為了提高紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵的質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)效益，必須加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳殿臣等.礦熱電爐紅土礦冶煉鎳鐵技術(shù)概論[J].鐵合金，2013（4）.

[2]柳楊.紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯還原焙燒的過(guò)程控制[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（07）.

[3]侯俊京，賈彥忠，梁德蘭，司金鳳.紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵的工藝研究[J].中國(guó)有色冶金，2014（3）.