回转窑还原 磁选镍铁

说明：表中烧结矿成分是指回转窑出来物料经水淬经磁选出镍铁后的化 学成分；磁选镍铁是烧结矿经破碎筛分后磁选机选出的镍铁精粉后的化学分 析，要求经过磨矿磁选后镍铁品位达到65%以上。
说明：表中的镍铁成分是磁选出的镍铁精粉经过中频炉熔化去渣后做的镍铁光谱分析。
4、生产工艺流程及主要设计特点
1）、生产工艺流程 设计的红土镍矿直接还原镍铁生产工艺流程主要包括原料系统，红土镍矿破碎烘干系 统，配料混料压球系统，回转窑焙烧系统，烧结矿磁选系统，烟气除尘系统等等工序，主 要工艺流程如图1所示。 图1 红土镍矿回转窑直接还原磁选工艺流程图
针对生产还原机理和原料成分，结合设备情况，生产过程进行了严格的生产指标控 制，从配料成本的目标控制到工艺过程控制、一直到最后的质量指标控制，都进行了严 格的审核和分析，生产过程中成品质量控制是指从回转窑中先生产烧结矿，然后烧结矿 在磁选出具有一定品位镍铁和尾矿渣。在生产过程中基本达到了以下过程控制目的，如 下表4，表5，表6，表7。
图 2 红土矿镍石
二是在配料混料压球工序中，烘干后的红土
镍矿和其它固体燃料、熔剂按照设定好的配比经 由皮带称给入输送带上，送入混合机进行调水并 混匀，然后压制成球，压球矿经由窑尾筛分装置
筛分后给入窑内。压球机的选用和球团矿的含粉
率是关键环节。
图3 压球矿
三是在回转窑焙烧工序中，压球矿的使用可以使得除尘粉末量的减少物料稳定，固 相反应充分，液相形成比较均匀，减少结圈生成增成。压球矿同窑头喷煤燃烧产生的 废烟气进行逆向运动并发生热交换，物料在窑内依次经过干燥预热、分解过渡、高温 还原三个过程达到1300℃~1350℃，最后由窑头排出落入捞渣机内进行水淬处理后进行 选矿环节。本工序中选用镁铝尖晶石复合锆砖使得回转窑寿命得以延长。
红土镍矿回转窑直接还原磁选富集工艺，建设4条Φ3.6χ72m回转窑直接还原镍 铁生产线，于2014年1月份投产，并实现了在不锈钢生产中部分代替镍铁应用，
在生产实践一年以来，取得了显著的经济效益。
2、红土镍矿回转窑还原机理
在红土镍矿回转窑直接还原磁选工艺中，在窑内，物料的环境热主要由窑头喷煤和 部分内配煤燃烧提供热量，使入窑物料达到还原反应所需温度。在物料中加入石灰石、 白云石等熔剂是为了通过固相反应降低物料的熔点，调整熔融物的碱度、黏度、使反应 能均匀顺利进行，实现渣铁分离。在冶炼过程中，经配料混合压制成球的固体炉料由窑 尾加入回转窑，在窑转动时把炉料推向窑头运动，窑头外侧有燃烧器烧嘴燃烧燃料，燃 烧废气则由窑尾排出，炉气与炉料逆向运动，炉料在预热段被加热，蒸发水分，过渡段 球体和熔剂（石灰石、白云石）开始分解，当进入环境温度达到800℃以上，在料层内 金属氧化物开始和固体碳发生还原反应，置换出氧化物中的金属单质。其主要反应原理
图6 镍铁精粉
图7
尾渣矿
五是窑尾高温废气通过管道引入烘干机内进行余热利用，经烘干机后的废气进入电除尘
器进行除尘，烟气引入脱硫塔进行脱硫净化，最后排入大气，而电除尘灰则由气力输送到配
料矿槽进行配料使用。
3）、主要设备选型
本工艺设计中主要设备选型非常关键，主要关键生产设备如表8所示。 表8 主要设备选型
5、取得的生产效益及期待设计中的不断完善和发展
1）、经济效益
从2014年1月14日投产至今，北海诚德镍业有限公司通过不断的工艺改进和设 计完善，全年两条窑满负荷生产，生产各项经济技术指标达到了设计要求，取得了 不错的经济效益，生产经济效益指标如表 9所示： 表9 生产经济效益指标表
说明：2014年两条回转窑总共生产品位为65%的镍铁39978.5吨，计算纯镍铁 22453.98吨，镍铁的实际生产成本为7150元/吨，镍点为10.2%。若按照公司内部 价880元/每个镍计算，本年所创造的经济效益为： 22453.98×（880×10.2-7140）=4122.5万； 若按市场价每个镍1080元计算，本年所创造的经济效益为： 22453.98×（1080×10.2-7140）=8703.16万； 若按市场的红土镍矿价格为755元/吨，则吨镍铁成分增加2622元，为9762元/ 吨，则单镍点成本为957元，年市场利润为： （1080-957）χ10.2χ22453.98=2817万元。
效果和镍铁品位的提高，为下道工序提供有利条件。 七是选矿磁选设备是本生产工艺的关键设备，开发和选用新型设备更有利于提高回收率， 降低生产成本。 八是大量尾渣矿产生应考虑建材化的使用或者其他使用途径问题。 九是结圈在生产中得到控制，但多变的原料条件之下仍显不足，应在工艺上和设备上开 发更多的处理结圈的方法和途径。
2）、期待设计的完善和发展
通过一年的生产实践，本工艺取得了优于 RKEF的生产指标，有效的降低了成本，但 本工艺存在产量低作业率低于RKEF的缺点，而且本工艺还需要解决以下几个方面： 一是料场采用装载机装料成本高，布局不合理，是否可采用抓斗行车装料，但红土
镍矿中镍石较多也存在上料的困难。
二是在本生产工艺中烘干过程会产生了大量的除尘灰，有必要对除尘灰收集后单独 进行压球处理使用。 三是在回转窑在耐材的选择上，需要对其抗热震性，侵蚀性，导热性上作出更高的
2）、主要工序设计特点
一是在红土镍矿破碎烘干工序中，由于湿矿中
含有镍石较多，湿矿首先要经过筛分，将矿中的
镍石筛分出破碎至80mm以下，然后同红土镍矿一 同进入干燥机内进行烘干处理，烘干后的物料再 送入干矿破碎车间，先后经由两道筛分破碎开路
系统，最后保证配料用的红土镍矿粒度小于3mm占
80%以上。烘干设备能力和破碎机的选用是本工序 的关键。
才是发展该工艺的关键，面对不足之处开发和利用关键的
核心设备有Leabharlann Baidu于回转窑直接还原镍铁生产产能的扩大化。
谢谢交流
要求，是高温段砖的寿命更长。
四是烧结矿水淬后产生的烟气余热、窑尾高温废气余热、筒体散热余热等应该考虑 使用问题。
五是选择性还原的实施。通过还原温度及还原剂的配入量来控制金属铁的回收率，提 高镍品位，同时实现镍铁有效分离有效利用，增高经济效益。
六是烧结矿破碎难度比较大，如何开发和选用合适的破碎机型号是保证烧结矿渣铁分离
如下：
C+CO2 =2CO NiO+C=Ni+CO
NiO+CO=Ni+CO2
3Fe2O3+co=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+co=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2
利用NiO还原温度<Fe2O3选择性还原原理，可采取缺碳操作，使红土镍矿中几乎所 有的镍氧化物优先还原成金属，而高价的Fe2O3适量还原成金属铁，其余还原为FeO进 入熔渣，从而达到富集镍的目的。铁的还原程度可以经过还原剂的加入量进行调整。
图4 窑头操作平台
图5 烧结矿
四是在选矿工序中，先将烧结矿进行数次破碎，经出铁器干选出部分镍铁粉
后继续将烧结矿送入球磨机进行磨矿，使得-200目的达到80%以上，通过磁选机选 出镍铁精粉送入16㎡的压滤机进行脱水处理；分离出的尾矿渣由渣浆泵抽往60㎡ 的压滤机进行脱水压滤干堆。球磨选矿设备的选型是高回收率的保证。
3、回转窑直接还原镍铁生产所用的原燃料和过程控制
1）原燃料成分 本工艺采用的红土镍矿均来自印度尼西亚，成分波动表较大，内配成分采用无烟煤，窑头喷煤采用 烟煤，要求控制的S、P均比较低；熔剂采用白云石粉和石灰石粉，产自广西本地，所采用的原燃料 典型成分如下表1，表2，表3所示：
2）、生产过程控制要求
红土镍矿回转窑直接还原及磁选富集 工艺的生产实践
潘料庭
孙召平
许严邦
张秋艳
北海诚德镍业有限公司 2014年1月
1、前言
镍铁是不锈钢生产用镍的主要来源，红土镍矿直接还原镍铁工艺具有流程短， 能耗低，便于还原操作的特点，是目前最经济的冶炼镍铁方法。北海诚德镍业有
限公司是一家年产不锈钢超过160万吨的大型不锈钢生产企业，于2013年5月采用
6、结语
北海诚德镍业有限公司通过将红土镍矿回转窑直接还 原及磁选富集工艺运用到生产实践中，实践证明该工艺能 使用煤替代电作为能耗，能源利用效率更高有效的降低了 镍铁生产成本，同RKEF高镍铁工艺相比，有明显的成本优 势，为企业创得了可观效益。但工艺也存在产量偏低、作 业率偏低等不足，制定合适的操作规程和培养专业技能人