简析镍铁生产工艺及其发展前景
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【关键词】镍铁； 生产工艺； 发展前景 【作者单位】赵刚，中钢集团石家庄设计院
一、引言 镍铁是一种贵重的耐氧化金属，是生产结构钢、不锈钢 和耐热铸钢的基础原料，可以提高不锈钢的耐蚀性，改善钢 的抗拉强度、冲击韧性、屈服点和变形能力，还能提高钢的高 温抗氧化性能。因此，它可广泛应用于机械、医疗、国防和轻 工业等多个领域，是重要的战略性资源。 据知，目前世界上可开采的镍矿资源有硫化镍矿和氧化 镍矿两种，其中大约 70% － 80% 的镍矿为氧化镍矿，而这种 矿经风化之后 铁 被 氧 化 成 红 色，而 被 称 之 为 红 土 矿。 目 前， 世界上的红 土 镍 矿 主 要 集 中 在 一 些 热 带、亚 热 带 国 家 和 地 区，主要有古巴、巴 西，印 度 尼 西 亚、菲 律 宾、澳 大 利 亚、巴 布
亚新几内亚等。我国的镍矿资源主要是硫化镍矿，而氧化镍 矿极少。我国镍 矿 主 要 分 布 在 甘 肃、新 疆、云 南、吉 林、湖 北 和四川等西北、西南地区。我国为了解决资源匮乏，往往需 要进口氧化镍，但 基 本 上 都 是 低 品 位 的 红 土 氧 化 镍 矿 石，生 产出来的也都是低级别的生镍铁。但是，我们国内也在不断 的开发研究氧化镍矿冶炼新工艺，最近几年的研究也已经取 得了突破性的进展，有些工艺技术也达到了世界先进水平。
（ 四） 线路防雷。当电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的 地方，应将 电 缆 的 外 导 电 屏 蔽 层 接 地。 架 空 电 缆 直 接 引 入 时，在入户处应增 设 避 雷 器，并 将 电 缆 外 导 体 接 到 电 气 设 备 的接地装置上。电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金 属外导体与接地装置相连不要直接在两建筑物屋顶之间敷 设电缆，可将电缆 沿 墙 降 至 防 雷 保 护 区 以 内，有 线 电 视 系 统 中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌钢线都应有 良好的接地。在具备良好接地的情况下，系统网络受感应雷 袭击的机会较小。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
简析镍铁生产工艺及其发展前景
□赵 刚பைடு நூலகம்
【摘 要】本文首先简单介绍了国内外镍矿资源的存储现状，然后介绍了镍铁的生产工艺，尤其是氧化镍矿即红土镍矿的生产 工艺，指出火法冶炼仍然是目前国际国内主要的生产方法，但湿法冶炼也由于其优势，正逐渐被国际社会所重视，已 经成为世界各国互相竞争的科研前沿项目，最后分析了镍铁的发展前景以及目前镍铁生产中存在的问题，提出了要 改进镍铁的生产工艺。
【参考文献】 1． GY / T208 － 2005，广播电视高塔供电、防雷、给排水、通风和 消防系统运行维护规程［S］ 2． GB50057 － 94，建筑物防雷设计规范（ 2000 年版） ［S］ 3． 梅卫群，江燕如． 建筑防雷工程与设计［M］． 南京： 气象出 版社，2004
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Industrial & Science Tribune 2011.（10）.2
四、结语 广播电视发射机房（ 或电子设备） ，特别是更新改造后的 全固态发射机，它们的防雷保护是一个比较复杂的问题。在 改造更新的过程中，我们也应把防雷保护作为一项重要的工 作来抓。同时，针对防雷保护问题，有关部门须进行规范，从 而使广播电视设备能尽量避免遭受雷击的损害，进而才能保 证广播电视节目的安全优质播出。
二、镍铁生产工艺概况 由于硫化镍矿的品质好，因此它的冶炼能耗较低，资源 的综合利用率高，但是其存储量较少，这是其最不利的方面。 而红土镍矿虽然存储量很大，但其冶炼能耗较高，操作成
避雷器。并在关键设备终端安装隔离变压器作为最后一级 的电源防雷设施。（ 1） 在机房顶端安装消雷器和避雷针。机 房房顶边缘、四周安装避雷带（ 可用镀锌圆或扁钢） 。（ 2） 在 机房的墙壁安装屏蔽网入地。（ 3） 钢筋水泥结构的机房的避 雷地、电源地相 与 地 基 钢 筋 连 接。 如 果 为 砖 木 结 构 的 机 房， 应专门设制电源地与避雷地相连接。而如果是框架结构的 楼房，应该在机房 四 角 深 埋 四 组 接 地 桩，用 来 进 一 步 减 小 接 地电阻。（ 4） 在发射机附近埋设高频地线（ 接地体用铜板，引 线用铜带） 并与馈管地和防雷地相连接。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
本也很高。随着镍需求量的日益增加，品质较好的硫化镍难 以满足越来越大 的 市 场 需 求，因 此，未 来 镍 铁 的 生 产 将 主 要 集中在处理红土镍矿的冶炼工艺上。红土镍矿在冶炼前，先 要选择矿性，然后 再 烘 干 脱 水，最 后 再 还 原，因 此，综 合 起 来 说，镍铁生产工艺 主 要 是 以 选 择 性 还 原 为 基 础 的 生 产 方 法 ， 其生产工艺有湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺两种，但相对来 说，火法冶炼是主 要 的 红 土 镍 矿 冶 炼 方 法，其 又 包 括 了 电 碳 热法、电硅热法、回 转 窑 直 接 还 原 法、高 炉 熔 炼 法、回 转 窑— 矿热电炉—转炉熔炼法等五种冶炼方法。其中，电碳热法主 要是要调整好配炭量，如果配料合适，就可生产出镍含量较 高的电炉镍铁，具体的工艺流程为： 镍矿→预处理→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； 电硅热法是在高温下使用 Si 作还原剂来对氧化物 进行还原，并最终生成镍铁的方法。其具体工艺流程为： 镍 矿→预处理→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→倒入反应包→向反应包加入 45% 硅铁→倒包反应→粗镍铁→降 P、Si 精炼→镍铁； 回转窑 直接还原法是指利用煤粉或重油燃烧释放出的热量对镍团 矿进行脱水、焙 烧 和 还 原，最 后 生 成 融 态 海 绵 状 夹 渣 镍 铁。 这种方法具有设 备 最 简 单、生 成 金 属 流 程 最 短、综 合 能 耗 最 低等优点。其具体工艺流程为： 镍矿→预处理→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； 高炉熔炼法适 合于还原低 Ni、高 Fe 镍矿中的 FeO，利用焦炭燃烧的热能和 焦炭中的 C 进行还原生产低 Ni 镍铁，即含镍的生铁。其具 体工艺流程为： 镍矿 → 预处理 → 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； 回 转窑—矿热电炉—转炉熔炼法。自从上个世纪五十年代诞 生以来，就开创了火法冶炼镍铁的新时代，是目前国际上镍 铁生产的最主要方法。该方法减少了工艺流程，我国也有部 分厂家采用此生产工艺。其具体工艺流程为： 矿石破碎、预 处理、筛分、干燥→ 回 转 窑 煅 烧 → 热 料 装 入 矿 热 炉 冶 炼 → 粗 制镍铁炉外脱硫→转炉中脱除 Si、P、C、S、Mn 等杂质→镍铁 铸块。此工艺流程也可在冶炼后接电弧炉 →AOD→不锈钢 锭。
然而在实践中 我 们 发 现，雷 电 仍 然 会 从 电 力 线 串 入，袭 击网络中的 放 大 器、光 接 收 机 等 有 源 设 备。 由 于 很 高 的 造 价，电力的可靠防雷在大量分散使用放大器的供电上很难办 到，若使用氧化锌 压 敏 电 阻，防 雷 方 法 简 单，造 价 低，不 但 能
起防雷效果，还可以将系统中供电的放大器改成主路集中供 电，若干放大器可 由 一 台 供 电 器 提 供 电 力，供 电 器 本 身 比 放 大器具有更 强 的 抗 雷 击 性 能，只 要 在 供 电 器 上 做 好 避 雷 措 施，若干台放 大 器 从 供 电 线 路 串 入 雷 电 的 问 题 就 能 得 到 解 决。另外在广电站与农村线路主杆线上都要加装地线，农村 的光机点地线电阻一般小于 4 欧姆。经过雷击后有些电视 机漏电影响线路带电加装隔离器。
一、引言 镍铁是一种贵重的耐氧化金属，是生产结构钢、不锈钢 和耐热铸钢的基础原料，可以提高不锈钢的耐蚀性，改善钢 的抗拉强度、冲击韧性、屈服点和变形能力，还能提高钢的高 温抗氧化性能。因此，它可广泛应用于机械、医疗、国防和轻 工业等多个领域，是重要的战略性资源。 据知，目前世界上可开采的镍矿资源有硫化镍矿和氧化 镍矿两种，其中大约 70% － 80% 的镍矿为氧化镍矿，而这种 矿经风化之后 铁 被 氧 化 成 红 色，而 被 称 之 为 红 土 矿。 目 前， 世界上的红 土 镍 矿 主 要 集 中 在 一 些 热 带、亚 热 带 国 家 和 地 区，主要有古巴、巴 西，印 度 尼 西 亚、菲 律 宾、澳 大 利 亚、巴 布
亚新几内亚等。我国的镍矿资源主要是硫化镍矿，而氧化镍 矿极少。我国镍 矿 主 要 分 布 在 甘 肃、新 疆、云 南、吉 林、湖 北 和四川等西北、西南地区。我国为了解决资源匮乏，往往需 要进口氧化镍，但 基 本 上 都 是 低 品 位 的 红 土 氧 化 镍 矿 石，生 产出来的也都是低级别的生镍铁。但是，我们国内也在不断 的开发研究氧化镍矿冶炼新工艺，最近几年的研究也已经取 得了突破性的进展，有些工艺技术也达到了世界先进水平。
（ 四） 线路防雷。当电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的 地方，应将 电 缆 的 外 导 电 屏 蔽 层 接 地。 架 空 电 缆 直 接 引 入 时，在入户处应增 设 避 雷 器，并 将 电 缆 外 导 体 接 到 电 气 设 备 的接地装置上。电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金 属外导体与接地装置相连不要直接在两建筑物屋顶之间敷 设电缆，可将电缆 沿 墙 降 至 防 雷 保 护 区 以 内，有 线 电 视 系 统 中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌钢线都应有 良好的接地。在具备良好接地的情况下，系统网络受感应雷 袭击的机会较小。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
简析镍铁生产工艺及其发展前景
□赵 刚பைடு நூலகம்
【摘 要】本文首先简单介绍了国内外镍矿资源的存储现状，然后介绍了镍铁的生产工艺，尤其是氧化镍矿即红土镍矿的生产 工艺，指出火法冶炼仍然是目前国际国内主要的生产方法，但湿法冶炼也由于其优势，正逐渐被国际社会所重视，已 经成为世界各国互相竞争的科研前沿项目，最后分析了镍铁的发展前景以及目前镍铁生产中存在的问题，提出了要 改进镍铁的生产工艺。
【参考文献】 1． GY / T208 － 2005，广播电视高塔供电、防雷、给排水、通风和 消防系统运行维护规程［S］ 2． GB50057 － 94，建筑物防雷设计规范（ 2000 年版） ［S］ 3． 梅卫群，江燕如． 建筑防雷工程与设计［M］． 南京： 气象出 版社，2004
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Industrial & Science Tribune 2011.（10）.2
四、结语 广播电视发射机房（ 或电子设备） ，特别是更新改造后的 全固态发射机，它们的防雷保护是一个比较复杂的问题。在 改造更新的过程中，我们也应把防雷保护作为一项重要的工 作来抓。同时，针对防雷保护问题，有关部门须进行规范，从 而使广播电视设备能尽量避免遭受雷击的损害，进而才能保 证广播电视节目的安全优质播出。
二、镍铁生产工艺概况 由于硫化镍矿的品质好，因此它的冶炼能耗较低，资源 的综合利用率高，但是其存储量较少，这是其最不利的方面。 而红土镍矿虽然存储量很大，但其冶炼能耗较高，操作成
避雷器。并在关键设备终端安装隔离变压器作为最后一级 的电源防雷设施。（ 1） 在机房顶端安装消雷器和避雷针。机 房房顶边缘、四周安装避雷带（ 可用镀锌圆或扁钢） 。（ 2） 在 机房的墙壁安装屏蔽网入地。（ 3） 钢筋水泥结构的机房的避 雷地、电源地相 与 地 基 钢 筋 连 接。 如 果 为 砖 木 结 构 的 机 房， 应专门设制电源地与避雷地相连接。而如果是框架结构的 楼房，应该在机房 四 角 深 埋 四 组 接 地 桩，用 来 进 一 步 减 小 接 地电阻。（ 4） 在发射机附近埋设高频地线（ 接地体用铜板，引 线用铜带） 并与馈管地和防雷地相连接。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
本也很高。随着镍需求量的日益增加，品质较好的硫化镍难 以满足越来越大 的 市 场 需 求，因 此，未 来 镍 铁 的 生 产 将 主 要 集中在处理红土镍矿的冶炼工艺上。红土镍矿在冶炼前，先 要选择矿性，然后 再 烘 干 脱 水，最 后 再 还 原，因 此，综 合 起 来 说，镍铁生产工艺 主 要 是 以 选 择 性 还 原 为 基 础 的 生 产 方 法 ， 其生产工艺有湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺两种，但相对来 说，火法冶炼是主 要 的 红 土 镍 矿 冶 炼 方 法，其 又 包 括 了 电 碳 热法、电硅热法、回 转 窑 直 接 还 原 法、高 炉 熔 炼 法、回 转 窑— 矿热电炉—转炉熔炼法等五种冶炼方法。其中，电碳热法主 要是要调整好配炭量，如果配料合适，就可生产出镍含量较 高的电炉镍铁，具体的工艺流程为： 镍矿→预处理→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； 电硅热法是在高温下使用 Si 作还原剂来对氧化物 进行还原，并最终生成镍铁的方法。其具体工艺流程为： 镍 矿→预处理→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→倒入反应包→向反应包加入 45% 硅铁→倒包反应→粗镍铁→降 P、Si 精炼→镍铁； 回转窑 直接还原法是指利用煤粉或重油燃烧释放出的热量对镍团 矿进行脱水、焙 烧 和 还 原，最 后 生 成 融 态 海 绵 状 夹 渣 镍 铁。 这种方法具有设 备 最 简 单、生 成 金 属 流 程 最 短、综 合 能 耗 最 低等优点。其具体工艺流程为： 镍矿→预处理→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； 高炉熔炼法适 合于还原低 Ni、高 Fe 镍矿中的 FeO，利用焦炭燃烧的热能和 焦炭中的 C 进行还原生产低 Ni 镍铁，即含镍的生铁。其具 体工艺流程为： 镍矿 → 预处理 → 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； 回 转窑—矿热电炉—转炉熔炼法。自从上个世纪五十年代诞 生以来，就开创了火法冶炼镍铁的新时代，是目前国际上镍 铁生产的最主要方法。该方法减少了工艺流程，我国也有部 分厂家采用此生产工艺。其具体工艺流程为： 矿石破碎、预 处理、筛分、干燥→ 回 转 窑 煅 烧 → 热 料 装 入 矿 热 炉 冶 炼 → 粗 制镍铁炉外脱硫→转炉中脱除 Si、P、C、S、Mn 等杂质→镍铁 铸块。此工艺流程也可在冶炼后接电弧炉 →AOD→不锈钢 锭。
然而在实践中 我 们 发 现，雷 电 仍 然 会 从 电 力 线 串 入，袭 击网络中的 放 大 器、光 接 收 机 等 有 源 设 备。 由 于 很 高 的 造 价，电力的可靠防雷在大量分散使用放大器的供电上很难办 到，若使用氧化锌 压 敏 电 阻，防 雷 方 法 简 单，造 价 低，不 但 能
起防雷效果，还可以将系统中供电的放大器改成主路集中供 电，若干放大器可 由 一 台 供 电 器 提 供 电 力，供 电 器 本 身 比 放 大器具有更 强 的 抗 雷 击 性 能，只 要 在 供 电 器 上 做 好 避 雷 措 施，若干台放 大 器 从 供 电 线 路 串 入 雷 电 的 问 题 就 能 得 到 解 决。另外在广电站与农村线路主杆线上都要加装地线，农村 的光机点地线电阻一般小于 4 欧姆。经过雷击后有些电视 机漏电影响线路带电加装隔离器。