国内外镍铁合金不锈钢基料的生产工艺流程培训教材

≤0.03 铸铁粒铁
不锈 钢 Ni–15 <1.5 <1.5 ≥15 ≤0.025 ≤0.03 铸铁粒铁 基料 Ni–25 <1.5 <2 ≥10 ≥15 ≤0.03 ≤0.03 铸铁粒铁
P含量：0.070%
0.050%以下
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低硅、高硅镍铁水的精炼
粗镍铁水 石灰
粗镍铁水 复合脱磷剂
吹氧
Leabharlann Baidu
转炉
精炼电炉
17.44 31.46
SiO2
30.26 32.82
CaO
2.90 3.00
P
0.006 0.005
S
0.027 0.021
MgO/ SiO2 0.58 0.96
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粉矿 1.94 块矿 1.28
红土矿理化性质
38.8 ℃ 245.3 ℃ 549.8 ℃ 829.8 ℃ 86.0 ℃ 283.9 ℃ 622.1 ℃ 808.0 ℃
萤石
氧气 SiCaBa
/
0.05 /
/
60 /
/
0.4 /
基建投资费用和经营管理费用
环境效应
均衡生产
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红土矿原料特点
矿物组成：
含水镍镁硅酸盐(xNiO, yMgO)2SiO2nH2O， 以及针铁矿Fe2O3· H2O、 赤铁矿Fe2O3和磁铁矿Fe3O4
矿石形态：粉矿(80%)、块矿（20%） 矿石代表性成分：
名称 Ni TFe
15.63 6.73
MgO
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两种不锈钢基料冶炼成本的比较
以低硅镍铁水为主原料 名称 粗镍铁水 石灰 消耗量 百分比 金额/元 /kg /% 0.73 0.08 6855.8 15.2 41.0 0.1 以高硅镍铁水为主原料 消耗量 百分比 金额/元 /kg /% 0.88 0.18 7712.3 34.2 56.4 0.2
2012年
从红土矿中提取镍金属量
回转窑——电炉法（REKF）
3
国内镍铁合金生产状况
2006年 3.2万t（镍金属量） 2007年 8.5万t（镍金属量）
配矿烧结 铁水 预处理
红土镍矿
高炉 冶炼
转炉 冶炼
矿热炉 冶炼
电炉 冶炼
连铸或铸 造面包铁
烧结机——高炉法
烧结机——电炉法
4
2.镍铁合金吨产品生产成本的理论计算
镍烧结矿 焦炭
电能 成渣反应热 金属溶解热
矿 热 炉
金属还原热 镍铁水、炉渣物理热 炉气物理热 热损失
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物料平衡
炉气
物料支出项目
挥发份
炉渣
镍铁水 0 10 20 30 40 50 比例（%） 60 70 80
7
热 平 衡 表
元素还原热 30.3%
镍铁水物理热 8.3% 炉渣物理热 炉气物理热 热损失 43.0% 8.4% 10.0%
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镍铁合金吨产品理论电耗计算结果
1吨烧结矿理论电耗：725.0kwh
名称 镍烧结矿 Ni/NiO 2.0/2.5 Fe/ Fe2O3 20/28.6 CaO 12 MgO 20 SiO2 35 灰分 1.5 P 0.01 S 0.02
1吨镍铁理论电耗：4313.8kwh
名称
Ni 11.9
Fe 83.3
炉渣
精炼镍铁水
炉渣
精炼镍铁水
铸锭
粒铁
铸锭
粒铁
低硅镍铁水精炼流程图
高硅镍铁水精炼流程图
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含Ni10%Cr18%的不锈钢基料生产工艺设计
低硅镍铁水 纯镍 中碳铬铁
石灰 纯镍 高硅镍铁水 精炼电炉 土耳其铬精矿
转炉 镍铬铁水
镍铬铁水
铸锭
粒铁
铸锭
粒铁
以低硅镍铁水为主原料的 不锈钢基料生产工艺流程
以高硅镍铁水为主原料的 不锈钢基料生产工艺流程
Si 1.8
C 3.0
P（设定值）
S（设定值） 0.030～ 0.035
镍铁水
0.045～0.070
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3. 镍铁合金吨产品生产成本分析
2007、2008年成本比例比较
名称 红土矿(t) 粉煤(t) 焦炭(t) 石灰(t) 电耗(kwh) 煤气(Nm3) 合计 消耗量 5.95×1.33=7.91 5.95×93/1000= 0.55 476.0/1000=0.4 8 5.95×93/1000= 0.55 4313.8 5.95×16=95.2 / 单价（元） 金额（元） 750/260 600 750 190 0.60 0.80 / 5 932.5 330 360 104.5 2 588.3 76.2 9 391.5 百分比（%） 2007年 63.2 3.5 3.8 1.1 27.6 0.8 100.0 2008年 37.29 5.98 6.53 1.89 46.93 1.38 100
计算原理：
生成物
Ni, Fe, Si CO SiO2,MgO,CaO T≥1500℃ △H △ H2
镍铁水 炉气 炉渣
反应物 镍烧结矿 焦炭
T=25 ℃ △ H1
△ H =△ H1 + △ H2
Ni, Fe, Si CO SiO2,MgO,CaO
T=25 ℃
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物料平衡和热平衡项目
收入项
支出项
镍铁水、炉渣 挥发份、炉气
—— ——
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回 转 窑 电 炉 工 艺 流 程 图
——
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不锈钢基料产品质量标准
类型 牌号 ZNi–3 镍铁合金 化学成分/% C ≥3 Si Ni Cr <2 P ≤0.05 ≤0.05 ≤0.03 S ≤0.03 ≤0.05 3～5 ≥10 ≥10 ≥10 备注 铸铁 铸铁
ZNi–1 <1.0 ≥10 Ni–10 <2 <3
57.4 ℃ 83.2 ℃
550.5 ℃ 826.0 ℃ 648.8 ℃ 811.8 ℃
红土粉矿DTA曲线
红土块矿DTA曲线
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粉矿结晶水 分解
大量矿粉 进入炉气
焙砂收得率低 除尘困难
我国实际装备水平 节能降耗 粉矿、块矿特点
镍铁合金及 不锈钢基料 生产工艺流程
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为以 辅烧 的结 工机 艺 流 程电 图炉 为 主 、 回 转 窑 电 炉
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镍铁合金生产成本中各原料比例
70 60 50 比例（%） 40 30 20 10 0
红土矿(t) 电耗(kwh) 粉煤(t) 焦炭(t) 石灰(t) 煤气(Nm3) 2007年 2008年
原料组成
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4. 镍铁合金及不锈钢基料生产工艺流程


节约能源和资源
矿料性质和特点
产品质量指标
不锈钢基料的生产
报告提纲
1. 国外、国内镍铁合金生产状况
2. 镍铁合金吨产品生产成本的理论计算 3. 镍铁合金吨产品生产成本分析 4. 铁合金及不锈钢基料生产工艺流程 5. 镍铁矿热炉设计原则 6. 镍铁生产的节电与节能
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1. 国外镍铁合金生产状况
51% 45%
10%
20世纪 50年代
51万t
2005年