RKEF镍铁工艺矿热炉国产化技术改进_王景涛_李晓桐

摘

要：阐述了RKEF 工艺在国产化进程中的诸多问题及改进方案，提出绝缘密封等问题，并展望了该工艺发展方向。关键词：矿热炉；RKEF 工艺；镍铁

1前言

RKEF ，

即回转窑电炉生产镍铁工艺，由于产品具有质量好、生产效率高及节能环保优点，RKEF 工艺很快取代了其他传统工艺。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 工艺在国产化进程中，不断被完善和修正，已成为国内镍铁冶炼的主流选择。

文章结合我公司承揽建设的几条生产线，总结了生产中出现的几个关键问题以及解决办法，并就设计中需注意的绝缘和密封问题进行了简单论述。

2主要问题

2.1技术参数

25.5MVA 镍铁炉引进时技术参数为：回转窑出料温度950℃烟气量1800～2700Nm 3/h 炉气温度900～1050℃国内实际生产时，回转窑出料温度只有600～700℃，温度更高时出现结圈现象，窑内预还原率较低，甚至红土矿中的结晶水都没有破坏，还需在矿热炉内进一步吸收热能发生还原反应。因此，国内冶炼电耗相对较高，加之国内生产没有完全按密闭炉操作，烟气量甚至大出一倍。因此，需要综合考虑，加大炉气烟道的直径。2.2加料方式

外方加料方案见图1。每台电炉设2排料仓，每排6个，料仓呈弧形布置，料仓中心弧半径R=21m ；小车轨道分布料仓两侧，中心弧半径R=21m ，轨距1.8m ；料罐内部打结，装载回转窑落下来的高温焙砂，起到耐热保温作用；加料小车为自驱式，将盛满热料的料罐运输到指定料仓口上方为料仓加料，小车定位是通过料仓口旁边的行程开关发出减速和停车信号实现的，小车供电线和控制线为移动托缆形式，设置在轨道外侧。料罐小车在回转窑落料口下方轨道上装有轨道秤，用于实时检测料罐加料量。

实际生产中，出现以下问题：

图1原加料系统

（1）

两台车的轨道在回转窑下方是交叉的，料罐小车进出受料点，均要经过交叉轨，造成冲击，甚至卡轨。

（2）车轮行驶在轨道弧段时，轮缘与轨道磨损严重，造成啃轨，行驶噪声很大，严重时出现掉轨现象。

（3）小车的驱动电机设置在车体下方，不方便维护和检修，且离热料罐下料口较近，高温粉尘容易造成电机损坏。

（4）轨道秤布置在回转窑下料口下方轨道上，回转窑卸料口阀门出现事故时，热料直接落到秤体上，造成秤体烧损。

（5）料罐加料和卸料阀门执行机构为电动缸，高温焙砂进出料罐时易烧损电线。

结合上述问题，重新设计加料系统。更改后的方案如图2、图3所示。

图2改进的加料系统

图3料罐小车

1.加料阀门

2.料罐

3.称重传感器

4.车架

5.主动轮、电机、减速机

6.卸料阀门

7.从动轮

该方案中，

将交叉弧轨改为独立直轨，当然回转窑下料口相应由一个改为三通形式；小车驱动电机由轨道内侧移到轨道外侧，电缆支架等相应地往外移动，避免干涉；轨道秤更改为称重传感器，设置到料罐与车体之间，随车移动；电动推杆改为气动推杆。2.3布料方式

引进电炉在炉内的布料是通过沿电炉中心圆周

RKEF 镍铁工艺矿热炉国产化技术改进

大连华锐重工集团股份有限公司设计研究院

王景涛李晓桐

重工与起重技术

HEAVY INDUSTRIAL ＆HOISTING MACHINERY No．22014Serial No．42

2014年第2期总第42期7-

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分布的12根直插料嘴实现的，如图4所示。通常电炉吃料最快的地方是三个电极中心区域（极心区域）和两个电极之间的区域（相间区域）。而该电炉只是把料堆积在电极外侧的一周，显热不合理，中心区域供料不足，严重影响产量。

图4原炉盖

根据已有炉盖结构，将相间的6个防爆孔改为料嘴孔，极心增加料嘴孔。料嘴由12个增加到19个。改进后炉内料堆分布更趋合理，冶炼效果较好。

2.4炉盖耐材

炉盖如图4所示，中心炉盖为水冷结构，边缘炉盖为工字钢下挂96#硅砖的保温结构，挂砖形状复杂，成本较高，生产中短时间内就出现大面积涨裂现象，不易更换维修，如图5所示。

根据现场实际，将保温材料更换为锆质陶瓷纤维块，如图6所示。更换后炉盖重量减轻，成本降低且耐高温。高温越膨胀，块与块之间挤压的越紧，炉盖密封保温效果很好，经长时间运行证明，采用锆质陶瓷纤维块做保温材料安全可靠，无损坏及事故。

图5原炉盖保温材料

图6改进后炉盖保温材料

2.5炉体砌衬

原引进设计方案炉底以碳质方镁石为主，而镍铁生产为缺碳冶炼，即在保证镍全部被还原的基础上选择性还原部分铁元素。而炉底的碳质方镁石为冶炼提供了碳元素，因此难以保证生产出较高含量的镍铁产品，且炉底耐材参与还原反应，烧蚀极快。

根据冶炼特性，炉内耐材必须更换，改进后的炉内耐材选择以镁砖和镁质捣打料为主，效果良好。3注意事项

实践证明，除了上述问题外，还需注意以下问题：3.1绝缘

镍铁冶炼二次电压较高，而且从回转窑来的高温焙砂已部分预还原，炉料电阻较小，因此应选择优质云母或纳米陶瓷纤维类作为绝缘材料，无螺栓把接处也可选择耐火砖和捣打材料。由于高温焙砂具有导电性，为避免炉料粉尘破坏绝缘，应在绝缘处设置挡料罩。

3.2密封

RKEF镍铁工艺采用的入炉原料为600～700℃的高温焙砂，高温焙砂对一般密封材料具有磨损和烧蚀双重破坏，因此建议在料管法兰处除采用纳米陶瓷纤维板或绳作为密封材料外，根据料管角度，法兰处选择采用沙盘密封，或在沙盘内用捣打料打实。采用上述双重密封，效果更佳。

4发展方向

RKEF工艺能耗高、冶炼渣量大，应该在现有技术基础上，采用适当工艺方式实现热熔渣直接资源化利用，如生产矿物棉、微晶玻璃及铸石等建筑材料，减少固废物排放量。还可以通过热熔渣显热回收工艺有效利用余热，实现节能。另外，回转窑高温结圈，提高回转窑出料温度，提高红土镍矿预还原率，降低冶炼电耗等难题仍亟待解决。

虽然RKEF是成熟技术，但由于各国各地外部条件不同，电和能源结构等将直接影响生产成本。客观上就要求我们必须研究采用其他工艺，如转底炉+熔分工艺或滚底炉+熔分工艺。转底炉和滚底炉均可以使用天然气、煤气作为热源，燃料来源广泛，避免建设电厂的巨大投资。

5结论

我国是不锈钢生产和消费大国，镍铁需求巨大，有必要掌握应用RKEF技术，开发适合中国国情的RKEF工艺，对RKEF技术进行改进和创新，低成本高效率地生产镍铁。该工艺的大多数设备为冶金工业常用设备，均可国产化，降低投资，满足国民社会发展需求的同时创造良好的经济效益。

参考文献

[1]赵乃成，张启轩主编.铁合金生产实用技术手册.北京：冶金

工业出版社，2003

[2]马明生.红土镍矿火法冶炼工艺现状.首届全国红土镍矿冶

炼技术研讨会论文集

[3]刘安治，李韩璞.转底炉冶炼红土镍矿工艺.首届全国红土

镍矿冶炼技术研讨会论文集

重工与起重技术

HEAVY INDUSTRIAL＆HOISTING MACHINERY

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