浅谈用回转窑处理红土镍矿
浅谈红土镍矿回转窑——干燥窑系统电除尘器分析与应用
图 2 瓷瓶破裂 板中下部腐蚀较严重，其 中 第 1 电场阳极 裂 的情况，而该厂热风炉燃烧室与烟气混气室的连接口开在热风
《资源节约与环保》 2 0 1 6 年 第 6 期
科技论文与案例交流
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炉 的 偏 上 部 ，则 经 常 发 生 绝 缘 子 炸 裂 。
期 漏 风 ，冷风从灰斗口进人除尘器内部，高湿度的热烟气遇冷风
概 2 0 % 左右腐蚀断线，第 1、2电场阴极线 煤点有一定的行程，保证了煤粉喷出后充分燃烧。通过对国内几
M 有少量极线腐蚀断线，电场中上部未发现 家镍铁回转窑厂家了解证实，热风炉燃烧室与烟气混气室的连接
阴极线断线情况发生(如图3)。（2)阳极 口开在热风炉的偏下部的厂家，基本未发生过电除尘器绝缘子炸
运行温度普遍偏低，最 低 50T 左 右 ，最 高 120丈 左 右 ，其 中 1 个月 内温度大于90T 的天数仅有8 天 (如 图 8,温度取样点为电除尘 器进口烟道)。
电除尘器运行温度CC) 曲线
3 应对措施
为了彻底解决该厂镍铁回转窑- - 干燥窑配套电除尘器出现 的 问 题 ，保 证 电 除 尘 器 稳 定 运 行 ，进 行 了 以 下 整 改 措 施 。 3.1热风炉工艺优化
少 ，节 能环保，循环利用等优点。其是火法冶炼镍铁生产中，设备 最简单、生成金属流程最短、综合能耗最低的生产工艺(图1 为工 艺流程)。
图 3 芒刺线断线
图 4 阳极板腐蚀情况
1 . 3 壳 体 墙 板 、出 口 喇 叭 底 板 腐 蚀 较 严 重 ，墙板 的 腐 蚀 主 要 发 生 在
除尘器下部2 米范围内，部分墙
板 腐 蚀 达 到 3mm，上 部 腐 蚀 较
少 ，出口喇机底板也腐蚀严重(如
关于红土镍矿回转窑还原镍铁生产的探析
关于红土镍矿回转窑还原镍铁生产的探析基于镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高和延展性好等特征，使得其用途非常广泛。
特别是在不锈钢和耐热钢中，镍是一种不可或缺的元素。
目前全球探明的镍资源中，硫化镍约占42%，其余均为红土型镍，因此必须对其进行合理开发利用。
基于此，本文概述了、红土镍矿，阐述了红土镍矿回转窑还原镍铁的原理，对红土镍矿回转窑还原镍铁生产进行了探讨分析。
标签：红土镍矿；回转窑；还原镍铁；原理；生产目前常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。
国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿，国内采用火法居多，也有火法和湿法混用的，火法工艺具有流程短、能耗低、便于还原操作等特征。
以下结合某实例，对红土镍矿回转窑还原镍铁生产进行了探讨。
1 红土镍矿的概述红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区。
我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27%。
2 红土镍矿回转窑还原镍铁的原理分析红土镍矿回转窑直接还原镍铁中的窑内物料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℃以上时，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。
镍铁选择性还原，其原理是利用Ni0還原温度<Fe2O3还原温度，碳优先与NiO发生反应，在操作上控制好配碳量并采取缺碳操作，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或者Fe3O4进入熔渣，从而达到富集镍的目的。
浅谈用回转窑处理红土镍矿
浅谈用回转窑处理红土镍矿浅谈用回转窑处理红土镍矿一、红土镍矿概述红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。
我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。
世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。
由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。
而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。
但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。
而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。
见下表：类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法二、我国镍铁行业现状镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。
镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。
不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。
全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。
镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。
回转窑煅烧镍矿的新工艺
利用回转窑煅烧镍矿的新工艺自20世纪50年代新喀里多尼亚多尼安博(Doniambo)冶炼厂首先采用回转窑–电炉熔炼氧化镍矿生产镍铁以来，此法已在全世界获得广泛应用。
我公司经多年的研究实验，对不同成分红土镍矿的配型混合、压团，以及无熔剂煤基回转窑直接还原生产镍粒铁试验，有效减轻粉尘率和回转窑结圈，确保回转窑稳定操作，达到了批量生产的条件。
该项目工艺特点是以廉价的煤为还原剂，以回转窑为主要生产设备，具有工艺简单、能耗小、成本低、不受规模限制、产品质量好（含镍高）等优点。
使用该技术冶炼1吨镍合金仅需要15吨标准煤，而国内其他厂家则需要28吨标准煤，可最大限度降低产品成本，减少红土镍矿资源的浪费。
同时又可满足不锈钢行业对镍铁的需求，取得了经济效益和社会效益的双赢。
技术成熟可靠，符合国家产业政策，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
红土镍矿经冶炼生产出大批镍生铁，该技术已快速进入生产应用领域。
目前我国利用回转窑冶炼红土镍矿石生产镍生铁，主要镍矿回转窑及烘干机规格：基本的工艺流程：矿石处理和还原剂的准备——回转窑煅烧——热装入矿热炉冶炼——粗制镍铁的炉外脱硫——在转炉中脱除硅、磷、碳、硫、锰等杂质——精制镍铁水铸块，另外需要建设回收和利用转炉炉渣中的铁和镍的车间。
( 1 ) 矿石处理和还原剂的准备矿石运入原料场后，经破碎、中和混匀、配入还原剂后送入回转窑。
也有的工厂在进入回转窑前对炉料进行预烘干处理，还有的增加炉料的造球工序。
炉料的配比是重要的，这对于防止回转窑结圈( 炉料粘结在炉内衬上)、控制炉料的导电性、分离矿热炉内的渣子和金属( 镍、铁) 有决定性的作用。
( 2 ) 回转窑煅烧回转窑的工作区可以分为三段，即干燥段、加热段、焙烧段。
在回转窑中，矿石被焙烧脱水，重量减少3 0％左右。
同时，氧化镍和部分铁被炉料中的还原剂还原。
在回转窑出料端设有密封的出料装置，镍渣以6 00～9 0 0 ℃的温度在隔热的状态下被送入到矿热炉保温的供料料仓，再通过一个密封的管状布料装置，均匀地分配到矿热炉内。
红土镍矿回转窑直接还原镍铁生产技术
山西潞城市宏祥化冶厂回转窑红土镍矿直接还原镍铁项目介绍及技术合作一、企业简介潞城市宏祥化冶厂2005年建厂，是潞城市民政局福利企业。
本厂主要以铁矿深加工为主，先后完成有：5万吨磁铁矿生产项目、10万吨低品位褐铁矿精粉项目。
从建厂以来就重视技术研发工作，并吸收北京冶金大学徐伟为科技研发带头人，组织一班科技人员驻厂研发，长期和长沙矿业研究院共同研发新型选矿设备，已形成一支以产、学、研的科技专业队伍。
并在2006年开始对赤铁矿、褐铁矿、红土镍矿还原铁进行研发工作。
2009年承担长治市创新科技项目，2010年列入长治市火炬计划项目。
从2007年—2010年先后投入1700余万元自主研发攻关“褐铁矿直接还原铁技术”、“红土镍矿直接还原镍铁技术”、“硫酸渣直接还原黄金置换剂技术”，取得了三项技术创新重大成果，达到国内的领先技术。
现正在筹措资金，建设“年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目”。
二、项目概况1、项目名称：潞城市宏祥化冶厂年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目2、项目主办单位：潞城市宏祥化冶厂企业性质：民营项目地点：潞城市潞华办事处侯家庄村3、项目规模：拟建项目占地面积133200㎡（200亩），总建筑面积31900㎡，项目总投资5.5亿元。
以自行研发发明专利技术自行设计合作投资，建设年产10万吨红土镍矿直接还原镍铁项目生产线。
三、镍冶金概况1、镍矿资源全世界镍的矿物资源主要有硫化镍矿、氧化镍矿和深海底含镍锰结核三种。
陆地资源中氧化镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%，总储量约6200万吨，其中氧化镍矿约126亿吨，我国镍矿资源主要是硫化镍矿，氧化镍矿极少。
（附表）2、镍铁生产现状我国镍铁产业的发展始于2006年，随着我国不锈钢产量提高和镍冶金产品多元化发展趋势的双重带动下，尤其是在硫化镍矿逐步减少，红土镍矿开发价值空间大幅提升的情况下，镍铁行业迎来新的发展机遇。
但据我国不锈钢网站调研，目前我国镍铁生产企业总数在70家以上，主要以高炉法、电炉法生产镍铁。
不同红土镍矿的处理工艺简述
不同红土镍矿的处理工艺简述氧化镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质而形成的矿物，由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，因而通称为红土矿（Laterite）。
根据矿石中铁和镁含量的不同，含镍红土矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。
一般残积矿类型氧化镍矿含镁较高，而褐铁矿类型镍红土矿含铁较高而含镁较低。
一、现有红土镍矿处理技术概况在红土镍矿的处理方面，比较成熟的冶炼方法包括：①回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）、②烧结－鼓风炉硫化熔炼法、③烧结－高炉还原熔炼法、④回转窑（或隧道窑、或转底炉）半熔融还原焙烧－磁选法、⑤还原焙烧（回转窑或沸腾炉）－氨浸法、⑥高压酸浸法、⑦常压酸浸法以及⑧硫酸堆浸法等。
上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴、铁含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺。
从总体上说，红土镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金二大类。
1.1 火法冶金火法冶金主要处理含镍 1.5～3%、Fe10～40%、MgO5～35%、Cr2O31～2%的含镍品位较高的变质橄榄岩。
冶炼工艺主要包括回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）和鼓风炉硫化熔炼及烧结－高炉还原熔炼法，产品主要为镍铁合金和镍锍产品，镍铁合金主要供生产不锈钢，镍锍则须经转炉进一步吹炼生产高冰镍产品。
日本大江山冶炼厂则采用回转窑高温半熔融还原焙烧（～1350℃）产出粒铁，经破碎、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢，并被公认为是目前最为经济的处理镍红土矿的方法。
回转窑干燥预还原－还原熔炼工艺生产镍铁，镍的回收率可以达到90%以上，但生产镍铁时由于进入镍铁中的钴不计价，因此对钴含量较高的氧化镍矿并不适用。
由于红土镍矿含水高，加之投资大，从经济角度考虑，电炉还原熔炼工艺适宜于处理镍含量大于 1.8%、钴含量小于0.05%的矿石，且要求当地要有充沛的电力供应。
鼓风炉硫化熔炼也是经典工艺，红土镍矿在配入适量的CaO和SiO2后，在约1100℃下烧结成块，再配入20%左右的黄铁矿和约15～25%的焦炭，在鼓风炉内约1350℃的温度下熔炼，产出含镍8～15%的低冰镍产品。
红土镍矿回转窑还原焙烧的过程控制
如 布袋收尘 吹扫 、吸 收塔ｐ Ｈ 值及喷 淋 泵 、油 泵等 辅助 设备 也需 接入 控制 系
统。
３ ． ２控制方式 ３ ． ２ ． １ 主要参数 的采集 需 接入 中控 系统 并作 为 主要 控制 依据 的采 集对 象有 窑 内温度 、压 力 以 及油 枪鼓 风 、烟道 出风 和柴 油 流量 。 窑 体 温度 的采 集采 用 热 电偶 ＋ 滑 环 接
图 １回 转 窑还 原 焙 烧 试 验设 备 连 接 示 意 图
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工业技术 ） ） ） ） ）
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用 压力 变送 器 和智能 表头 的形 式 ，需 要注 意 的是 由于窑 内气体 温 度较 高 ，
料 停 留时 间主要 受 内径等 固定 值 和窑 速等设 定值 影 响 ，可在调 整好 后保 持 稳 定 ；窑 内气 氛是 通过 取样 和奥 式气
体分 析仪来 测试 的 ，实 践证 明 ，缘 于 进 出风量 及燃 烧情 况 ，窑 内 的压 力状 况可 间接 反 映 出气 体成 分 ，而压 力则
收 率 大 于９ ０ ％。 关 键 词 ：红 土镍 矿 ； 回 转 窑 ；模 糊 控 制 中图分类号 ：１ 一 ｒ Ｆ ８ １ 文献标识码 ：Ａ
响窑况 和还 原效 果 的最 主要 因素有 三 ｌ 概 述 ４ ５ ０×７ ０ ０ ０ ｍｍ，并配 套有 混料 机 、 镁 质 红 土 镍 矿 是 氧 化 镍 矿 的 一 压 球 机 、 圆盘 给 料 机 、空 压 机 、油 个 ：物料停 留时间 、窑 内反应 区温度 种 ，常采 用 回转窑 干燥 预还 原 一电炉 枪 、供 油装 置 、收尘器 、换 热器 、喷 和气体 成 分 。如果 温度 不够 或者 停 留 时 间过短 ，还 原反应 进 行不 充分 ；如 熔炼法 （ Ｒ Ｋ Ｅ Ｆ）处理 ，但 投资高 、电 淋塔 等设 备。 设备 连接示意如 图１ 所示 ，红土镍 果温 度过 高 ，不但 对耐 火材 料是 极大 原焙烧 一球磨 一磁选 的新技术 与Ｒ Ｋ Ｅ Ｆ 矿经 干燥 、破 碎后 ，按 比例 将煤 粉 、 考验 ，而 且 随物料 融化 、团聚 ，会逐 石灰 石 等一起 加 人混料 机 ，混合 均 匀 渐形 成球 状 的 固熔 块 ，严 重时熔 融 物 法 相 比 ，流程 短 ，投 资少 ，而 且不 使 耗 大 、生 产成 本高 。回转 窑金属 化还
红土型镍矿生产工艺
红土型镍矿生产工艺红土型镍矿生产工艺当前，世界上最成熟的镍铁冶炼工艺当数RKEF技术，在冶炼领域占主导地位。
RKEF工艺技术（“回转窑―矿热炉”法）始于20世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保，RKEF工敢很快取代了鼓风炉工艺。
随着冶金科学技术的发展，RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术，占据统治地位。
RKEF工艺介绍 1、对原料的要求对于“回转窑（RK）―矿热炉（EF）”流程，矿石成本很重要，有3个指标是采用RKEF工艺应该关心的：（1）Ni品位，希望在1.5以上，最好2.0以上。
（2）Fe/Ni，希望在6~10，最好接近6，中Ni品位高；如果Fe/Ni>10，则很难冶炼出含20%的镍铁，因为原料中Fe过高，很难在回转窑中控制氧化铁的还原度。
（3）MgO/SiO2，在0.55~0.65较合适，少量加入熔剂就可以得到低熔点的炉渣结构。
以上3个条件只是合适的条件，而不是必须的条件，在矿石条件不符合上述要求时，可以生产品位较低的镍铁，技术经济指标将受影响。
还原剂（烟煤或无烟煤均可）和石灰石也是RKEF工艺所必需的。
2、典型工艺流程、主体设备结构（1）生产流程原材料→筛分、破碎和混匀配料→回转炉→矿热炉→铁包脱硫→精炼转炉→浇铸。
在这个基础上，发展了对原料预干燥、原料制球、回转窑节能和余热和发电、矿热炉高效冶炼和低熔点渣系配料、采用底吹或侧吹精炼转炉替代顶吹转炉、镍铁粒化等技术，适用于不同条件的工厂。
（2）典型工艺装备组成2台5.0×100m回转窑、2台63MVA的密闭矿热炉、40t的底吹精炼转炉，造粒和铸块设备。
年产镍铁10.12万t（镍金属2~2.2万t）。
鉴于国产设备的成熟度运输条件制约，为降低投资，国内的在建工厂采用4座回转窑、2台48MVA矿热炉的方案将可以缩短建设周期，收到好的经济效益。
关于红土镍矿回转窑直接还原生产镍铁工艺所用耐火材料简述
关于红土镍矿回转窑直接还原生产镍铁工艺所用耐火材料简述江苏江能新材料科技有限公司于08年就开始针对红土镍矿回转窑直接还原生产镍铁工艺中所需使用的耐材开始研发和实验，通过2年左右的时间，终于成功开发出了针对转窑直接还原所用的耐火材料，并不断再研发，现已有了系列产品，填补了此类产品国内的空白。
经过多家镍铁生产厂家的使用，得到了广泛的好评，并也已成功申报为专利产品。
1.在直接还原工艺中，高温段（烧成带）温度在1450-1500℃的情况下，首先需要解决的是耐材的抗侵蚀性。
红土镍矿在1350℃左右就已经是半熔或全熔状态，对一般耐材侵蚀较大。
一旦侵蚀，就会导致耐材剥落，使用寿命得不到保障，更谈不上质保期几个月的情况。
2.要考虑耐材的耐磨损，只有采用耐磨的基料、合理的配比才能保证耐材的耐磨损性。
提高耐材的致密度也是必不可少的。
但是一味的提高耐材的致密性和抗压强度，也不能够真正解决问题。
一味提高耐材致密性，虽密度提高，但导致耐材的导热系数也会提高。
导热系数过高，由于烧成带温度较高，这样导致窑体温度也会升高，一般外窑体温度不超过300℃。
若温度提高会导致窑体钢性下降，产生扭力较大，而窑体变形导致耐材断裂，掉砖，甚至垮圈。
虽可采取风冷降温，但几类问题并不能根本性解决，且综合能耗较大，生产运行成本较高。
3.根据不同规格尺寸的窑体，耐材的尺寸也要合理计算，不能追求一味放大、放量耐材的尺寸。
尺寸较大，导致导购成本的明显增加、运行的成本、能耗均上升。
但尺寸较小，虽采购成本有所控制，但导致耐材导热较快，且耐磨时间相对缩短。
故应合理配比计算耐材的尺寸。
4.烧成带耐材的量比控制。
一般在水泥行业，采取窑体直径的5-5.5倍为烧成带计算的标准。
但由于红土镍矿的特殊性，烧成带高温区基本不挂窑皮，易结窑圈等。
综合分析及我司长期实际经验得出：最好烧成带的长度基本采取窑体直径7-7.5倍计算。
5.关于过渡带砖的说明。
在窑体过渡带温度基本在900-1300℃左右，过渡带砖，首先要考虑其耐磨性。
回转窑红土镍铁矿生产工艺介绍
回转窑红土镍铁矿生产工艺介绍回转窑生产镍铁工艺：回转窑直接还原熔炼工艺几乎称得上是一项古老的工艺，日本采用该工艺生产镍铁（粒状镍铁，直接用于冶炼不锈钢）已有60余年的历史，被公认是能耗和成本最低的生产方法。
朝鲜由于缺少焦炭，几十年来也一直在用回转窑和普通煤炼铁（粒铁，粒状生铁，直接用于炼钢）。
回转窑两步法生产镍铁工艺一、原料原料为红土镍。
镍品位在1.0-2.0%。
二、主要辅助材料分别红土矿混合粉，返还料，煤末，石灰，汽油等。
煤末和石灰在印尼有丰富的资源，辅助材料成本低于国内成本。
三、工艺流程回转窑两步生产含镍生铁的方法。
步骤如下：1、预处理步骤：A、加干燥剂：在红土镍湿矿中按原矿的重量根据含水量不同加入3-6%干燥剂；干燥、脱水：混合干燥、脱水；磨细、过筛：脱水后的混全料磨细到5mm 左右，过筛得到5mm以下的矿粉。
干燥剂主要成本是石灰石及碱性调节剂，对红土镍矿起到干燥及调整混合料的PH 值，使混全料的PH 值控制在0.8 左右。
B、加碳物质：在矿粉中按混合料的含铁量不同加入45-50%的碳物质。
碳物质主要是煤粉及镍铁还原催化剂，起到镍铁在一次回转窑中快速还原及防止粘窑的作用。
2、一次回转窑还原熔炼步骤：A、预还原：将添加了碳物质的原料直接送入一次回转窑中预还原。
温度在控制在900-1100℃，还原时间为4-5 小时，在窑中，原料与煤燃烧所产生的热气流逆流运动，原料在中窑中半熔融条件下生成金属，金属生长为50-60%的Fe、Ni；B、还原：温度控制在1200-1250℃，还原时间3 小时，还原熔炼完成，金属生长为90%以上，烧成的物料熔块金属为液态Fe、Ni 混合物；C、一次回转窑内的置换还原出来的CO 做为燃气发电机的燃料，及经送风机给原矿风干脱水使用。
3、二次冷却回转窑冷却步骤二次冷却回转窑窑壁内没有耐火材料，熔融的液态物料从一次回转窑直接送入，在二次回转窑外壁加水将它冷却水淬成黑色的生镍铁，生镍铁温度在160-200℃左右。
红土镍矿回转窑直接还原工艺
红土镍矿回转窑
公司于2008年开始对红土镍矿回转窑高温段的耐火材料进行研发。
特别是针对回转窑直接还原镍铁工艺开发出的高温耐磨抗侵砖系列，配套在红土镍矿回转窑生产，其使用寿命长，抗侵蚀、耐磨损等性能优越，得到了广大客户的认可。
红土镍矿回转窑直接还原生产镍铁工艺，在高温段其物料已处于半熔或全熔状态。
针对这一特点，重点考虑的是耐材在1300—1400℃期间能够抗侵蚀。
一旦耐火材料被侵蚀，耐火材料正常运行就无法得到保障，公司通过大量实验及调整耐材配方，最后研发出质量可靠的产品系列，该系列已成功申请为专利产品。
浅析红土镍矿火法(RKEF法)冶炼
浅析红土镍矿火法（RKEF法）冶炼本文中简要的介绍了一下我国红土镍矿的处理方法，将小高炉熔炼法“烧结机-矿热炉“，同RKEF（回转窑-矿热炉熔炼法）进行简单的对比，以突出RKEF 工艺在红土镍矿处理中的优点，主要是从环保、节能、综合利用、产品质量等这几个方面分析。
标签：红土镍矿；火法冶炼；RKEF工艺1 小高炉熔炼法小高炉熔炼法是我国处理红土镍矿自主研发的一种冶炼方法。
小高炉熔炼的流程是：红土镍矿--破碎筛分--干燥--配料--烧结--高炉熔炼--含镍生铁和炉渣。
1.1 工艺流程当中的高炉熔炼有很大的缺点：（1）要用优质的焦炭作为熔炼的燃料，焦炭的耗能量很大，能耗高；（2）产品镍含量通常在2～8%，大多在5%以下，镍品位低，杂质含量高，一般用于200系的不锈钢生产。
（3）在冶炼的过程中有害气体的排放量大，比如为了增加炉渣的流动性而添加萤石，萤石加入量占炉料总量的8～15%，然而在国内，镍铁小高炉没有设置脱氟设备，全部放散，从而导致排放的高炉烟气中含有大量有害的含氟气体。
（4）红土镍矿可分为“高铁低镁（低镍）“、低铁高镁（高镍）红土镍矿，两种不同类型原料。
而当红土矿含镍1.5%、含铁35%时比较适合小高炉熔炼，可产出含镍约4%的低镍生铁。
但如果是低铁高镁（高镍）矿用小高炉熔炼，那么就会导致高炉的产渣量大、粘度大情况，从而难以保证炉况顺行。
（5）由于炉料强度低，所以只能采用小型高炉（矮高炉）生产镍铁，而无法进行大规模的生产。
（6）小型高炉生产镍铁的成本较高，目前，只能在市场镍价15万元以上才能维持盈利。
鉴于以上原因，无论是从技术还是经济的角度来看，小高炉法对原料的适应性差、无法大型化生产，随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实，目前我国的高炉镍铁厂大部分已停产。
2.冷料入炉“烧结机-矿热炉“镍铁工艺根据焦炭涨价和用户要求高含镍量的镍铁的实际情况，国内建设了一些用烧结机生产红土镍矿烧结矿，冷却后入矿热炉冶炼镍铁的工厂。
不同红土镍矿的处理工艺简述
不同红土镍矿的处理工艺简述氧化镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质而形成的矿物，由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，因而通称为红土矿（Laterite）。
根据矿石中铁和镁含量的不同，含镍红土矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。
一般残积矿类型氧化镍矿含镁较高，而褐铁矿类型镍红土矿含铁较高而含镁较低。
一、现有红土镍矿处理技术概况在红土镍矿的处理方面，比较成熟的冶炼方法包括：①回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）、②烧结－鼓风炉硫化熔炼法、③烧结－高炉还原熔炼法、④回转窑（或隧道窑、或转底炉）半熔融还原焙烧－磁选法、⑤还原焙烧（回转窑或沸腾炉）－氨浸法、⑥高压酸浸法、⑦常压酸浸法以及⑧硫酸堆浸法等。
上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴、铁含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺。
从总体上说，红土镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金二大类。
1.1 火法冶金火法冶金主要处理含镍 1.5～3%、Fe10～40%、MgO5～35%、Cr2O31～2%的含镍品位较高的变质橄榄岩。
冶炼工艺主要包括回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）和鼓风炉硫化熔炼及烧结－高炉还原熔炼法，产品主要为镍铁合金和镍锍产品，镍铁合金主要供生产不锈钢，镍锍则须经转炉进一步吹炼生产高冰镍产品。
日本大江山冶炼厂则采用回转窑高温半熔融还原焙烧（～1350℃）产出粒铁，经破碎、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢，并被公认为是目前最为经济的处理镍红土矿的方法。
回转窑干燥预还原－还原熔炼工艺生产镍铁，镍的回收率可以达到90%以上，但生产镍铁时由于进入镍铁中的钴不计价，因此对钴含量较高的氧化镍矿并不适用。
由于红土镍矿含水高，加之投资大，从经济角度考虑，电炉还原熔炼工艺适宜于处理镍含量大于 1.8%、钴含量小于0.05%的矿石，且要求当地要有充沛的电力供应。
鼓风炉硫化熔炼也是经典工艺，红土镍矿在配入适量的CaO和SiO2后，在约1100℃下烧结成块，再配入20%左右的黄铁矿和约15～25%的焦炭，在鼓风炉内约1350℃的温度下熔炼，产出含镍8～15%的低冰镍产品。
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浅谈用回转窑处理红土镍矿一、红土镍矿概述红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。
我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。
世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。
由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。
而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。
但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。
而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。
见下表：类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁 1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法二、我国镍铁行业现状镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。
镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。
不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。
全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。
镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。
目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。
因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。
镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。
根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。
又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）与高磷（P<0.030％）镍铁。
我国不锈钢和电池行业的快速发展，国内镍产品供应将面临长期短缺的局面。
2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战。
我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石，大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，镍价大幅下降，市场将逐步恢复理性。
我国镍金属生产技术已有重大突破，拥有自主知识产权，红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁，生产出大批镍生铁的实际成效。
技术变革及其快速进入生产应用领域，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，2007年6月国际市场镍价大幅下降。
在市场高镍价的情况下，2005年开始，国内民营企业开始利用炼钢高炉转产冶炼红土镍矿矿石生产镍生铁。
我国民营企业开始大规模利用从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石冶炼镍生铁，此后进口矿石量逐月增加，到2007年底利用进口矿石约300多万吨，产出镍生铁的含镍量约3万吨。
2007年全国生产镍生铁的中小企业达到100多家，l～9月进口矿石1200万吨左右。
目前我国中小企业生产的镍生铁的含镍量多在4％～8％，只能用作冶炼不锈钢的配料，在冶炼不锈钢时，尚需加入一定量的精炼纯镍。
只有提高技术使镍生铁中的含镍量达到l2％～15％，才能在冶炼不锈钢时完全替代纯镍。
这就是产生矿石积压在港口的原因，也是今后民营企业需要攻克的技术难关。
据最新资料，个别技术先进的企业已经可以生产出镍含量10％以上的镍生铁了。
我国使用火法利用红土镍矿冶炼镍生铁，使不锈钢生产原料构成发生了重大变革，改变了全球不锈钢生产原料镍的供需格局，也改变了世界不锈钢产业发展的格局。
低成本利用矿石质量较差的红土镍矿资源，符合资源节约型的历史发展趋势，翻开了我国不锈钢生产史的新篇章。
目前，高炉法的低品位产品市场容量已经饱和，加快发展10％以上品位的回转窑工艺，可以进一步扩大红土矿火法镍的市场容量。
三、数种火法工艺流程1、回转窑直接还原法镍矿→烘干→破碎→配入焦炭、熔剂混合制团→预热→回转窑脱水、还原→固融态渣铁混合物→水淬→磨碎→跳汰、强磁选等多级渣铁分离→细粒镍铁→电炉重熔→精炼脱硫→镍铁。
该工艺利用回转窖全程对镍团矿进行脱水、焙烧，NiO、FeO等氧化物还原，金属物聚集，最后生成融态海绵状夹渣镍铁。
熔炼过程热能来自煤粉（或重油）燃烧放出的热量，其是火法冶炼镍铁生产中，设备最简单、生成金属流程最短、综合能耗最低的生产工艺。
2、鼓风炉法镍矿→回转窑烘干→制块→配入焦炭→鼓风炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。
该工艺在冶炼设备结构方面与高炉法冶炼镍铁有相似之处。
冶炼过程中以焦炭燃烧放热作为热源，但反应机理有所不同。
高炉直接冶炼出的镍铁，其含Ni量基本取决于入炉镍矿中的Ni／Fe比值，而鼓风炉法生产的粗镍，其含Ni量，不只受限于该比值的大小。
鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术，1875年，在新喀里多尼亚小高炉就已应用，后法国也有采用，但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。
最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止，1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火，标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。
3、高炉法镍矿→脱水、烧结、造块→配入焦炭、熔剂→高炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁.在国内，近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍，主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产，具体操作与小高炉生产生铁操作相似，特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁（含镍生铁）。
该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能，入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原，故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿Ni／Fe的比值大小。
由于国家限制400m3以下小高炉的使用，而使用矿热电炉，利用低镍高铁镍矿，直接生产低Ni镍铁，其工艺的合理性和易操作性，似乎不及高炉法，因而采用大容量高炉冶炼低Ni 镍铁值得关注和研究。
4、电碳热法镍矿→脱水、造块→配入焦炭、熔剂→电炉冶炼→粗镍铁→降C、Si、P、S精炼→镍铁。
电碳热法是以C作还原剂，在电能高温条件下，对镍矿中的NiO、FeO等氧化物进行还原，冶炼出镍铁，因而，在电炉冶炼过程中，调整合适的配炭量，限制FeO还原，可生产出Ni 含量较高的电炉镍铁。
国外火法冶炼镍铁主要采用此工艺，国内厂家生产含Ni大于10％的产品时亦普遍采用。
主要冶炼设备为矿热电炉，国内个别厂家也有使用与电弧炉结构相似的电炉生产（其设备最大容量为9MVA），其镍矿预处理方式，冶炼工艺的具体操作，精炼工艺设备配套情况及精炼效果均不尽相同，各项指标对比也存在一定差异。
5、电硅热法镍矿→烘干→破碎→高温脱水煅烧成块→配入熔剂→矿热电炉熔化→NiO熔体→倒人反应包→向反应包加入45％硅铁→倒包反应→粗镍铁→降P、Si精炼→镍铁。
电硅热法工艺是以Si作还原剂，在高温条件下，对NiO、FeO等氧化物进行还原，生成镍铁。
据资料介绍，国外电硅热法工艺是在炉外，通过倒包操作，使加入的Si对熔体中的NiO 进行还原，生成镍铁，与热兑法生产微碳铬铁的反应机理和工艺操作基本相同，因而，可称之为热兑法工艺。
四、红土镍矿用回转窑生产镍铁的工艺技术大型焙烧还原回转窑是整个红土镍矿冶炼工艺流程中关键设备之一，矿石经干燥后进入回转窑，在回转窑内加热到800℃后去除矿石表面水分及结晶水，并部分还原矿石中的铁、镍和钴氧化物，进入电炉熔炼。
回转窑工艺与高炉法或电炉法等工艺相比有如下优点：（1）、熔炼的主要能源为煤,而不是昂贵的焦炭或电能。
（2）、原料的自由选择,可用东南亚的各种红土镍矿。
（3）、所产高镍镍铁质量高（含Ni20%左右），可直接用作不锈钢的生产原料。
（4）、同时可作为钢水熔炼时的冷却剂。
熔炼方法和工艺如下：预处理步骤是将原料红土镍矿磨细后,与含碳物料和熔剂石灰石混合,然后连续给入回转窑。
在回转窑中,物料与煤燃烧所产生的热气流逆流运动,经受所有熔炼步骤--干燥,脱水,还原和金属成长。
金属是在窑中半熔融条件下生成的。
烧成的物料熔块从回转窑出来就将它水碎,磨细后,用重选和磁选机将还原成的镍铁合金从排出的熔块中分离出来。
分离出来的镍铁呈直径2~3毫米的沙状颗粒,并夹带1~2%炉渣,其化学组成为C0.1%,Ni18~22%,S0.45%,P0.015%。
此产品不管含硫多高均适用于炼钢过程,因炼钢时有很好的脱硫能力。
沙状颗粒在炼钢过程中相当有利于连续加料和作为冷却剂物料快速溶解。
回转窑生产工艺镍和铁的回收率都很高，均在90%以上。
五、实例RKEF工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)始于20世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保，RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。
随着冶金科学技术的发展，RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术，占据统治地位。
目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有十几家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地，其中最大年产能达7～8万t金属镍，在长期的经营中，尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落，但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。
在第二次世界大战期间，日本冶金工业公司在宫津建起一个熔炼低品味镍红土矿的工厂。
镍矿来自附近的大江山。
用克鲁帕-雷恩熔炼法生产低镍生铁，在本公司的川崎厂用作生产低合金钢。
战后，原料从镍红土矿改用从新喀里多尼亚的进口矿，并生产供日本国内用的炼不锈钢用的粗镍铁，熔炼方法没有改变。
现在该厂以四台回转窑处理从新喀里多尼亚，菲律宾和印度尼西亚进口的矿石成功生产约1000吨镍/月。
熔炼方法很独特，称为日本冶金大江山法。
此法为不锈钢生产提供充足的镍源。
它还使我们建起从镍原料到成品不锈钢的一条龙生产方法。
本法与埃尔-凯姆法之类等的镍铁法相比，有如下优点：（1）熔炼主要能源为煤，而不是昂贵的电能。
（2）原料的自由选择，能可用东南亚的硅镁镍矿。
（3）所产粗镍铁质量可直接用作不锈钢生产原料，并同时作为熔炼的冷却剂。