镍铁冶炼的工艺

有关铁冶炼的工艺：

虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺，但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以

火法冶炼为主。

火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C（或Si）作还原剂，对矿中的NiO 及其他氧化物（如FeO）进行还原而得。同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。

NiO+C→Ni+CO↑ T=420℃（1）

FeO+C→Fe+CO↑ T=650℃（2）

Cr2O3+C→Cr+ CO↑

SiO2+C→Si+CO↑

因不同产地的镍矿成分不同，NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同，因而，在镍铁冶炼过程中，其实际反应较复杂。反应生成的Ni 和Fe能在不同比例下互溶，生成镍铁。

从上述（1）、（2）反应式中可看出：NiO、FeO还原反应开始温度较低，而且，NiO的开始反应温度比FeO约低200℃；因而，火法冶炼镍铁过程中，尽管所采用的镍矿NiO含量较低，但NiO 90％以上被还原，而且，在Ni／Fe很低的情况下，可通过不同的工艺操作，使产品含Ni量提高到

较高水平，与铁合金其他产品（如高碳铬铁、硅合金等）相比，电炉粗镍冶炼难度相对较低。

目前我国镍铁冶炼主要采用高炉法和电炉法两种：

1、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400 立方米以下小高炉的使用，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。

2、电炉法

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。

电炉法是以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9 MVA），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。

电炉镍铁冶炼技术措施

2009年02月11日08:42 生意社

生意社02月11日讯 ?

由于炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑已改用非纯镍类，因此，火法冶炼发展很快。处理红土镍矿的火法冶炼有两种冶炼方法，一种方法是用鼓风炉生产，另一种方法是电炉还原熔炼得到镍铁。由于鼓风炉冶炼是最早的炼镍方法之一，随着生产规模扩大、冶炼技术进步、炼钢厂对镍类原料要求的提高，以及环境保护要求的提高，这一方法已逐步被淘汰。采用电炉熔炼：(1)熔池温度易于控制，可以达到较高的温度，可处理含难熔物较多的原料，炉渣易于过热，有利于四氧化三铁的还原，渣含有价金属较少；(2)炉气量较少，含尘量较低；(3)生产容易控制，便于操作，易于实现机械化和自动化。

因此，电炉熔炼是发展趋势。

由于红土镍矿熔点在1600～1700K之间，组成红土镍矿的矿物氧化物稳定性依次为：CaO>SiO2>Fe203>NiO，氧化物稳定性大小决定该元素的还原性大小，因此，红土镍矿中各氧化物在还原性气氛中还原顺序为：NiO>Fe203>SiO2>CaO。为了提高镍铁产品质量，电炉镍铁冶炼采用选择性还原原理，即缺碳操作：在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦炭的加入量加以调整，镍的比重较大，在生产中容易造成炉墙和炉底被侵蚀或烧穿(生产周期短的不到1个月)，电极事故频繁，产品含镍低。因此，电炉镍铁冶炼关键技术是：(1)延长炉龄，(2)减少电极事故，(3)提

高产品含镍量和镍的回收率。

电炉镍铁冶炼技术措施

1)采用镁质材料筑炉，在筑炉过程中要配好粘合剂并控制用量；捣打时，每一层铺料厚度为40—60mm，并用风镐捣打紧密，捣打完扒毛后，方可铺料捣打下一层；在烘炉过程中要把水分烘干。

2)采用炭砖筑炉，改炭砖平放为竖放，并在炭砖中部打眼用小石墨电

极连接成整体，砖缝用炭质材料填充，同时用风镐捣打紧密。

3)在筑炉时，两个出铁口要有一定高差，生产前期使用高位出铁口，

当炉底侵蚀到一定程度时使用低位出铁口。

4)控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵

蚀。

5)控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影

响渣的熔点，最终影响镍的回收率。

6)镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事

故。

7)电极压放时，要勤放、少放；有条件的也可改用炭素电极或石墨电

极。

8)加强冶炼操作，勤观查，勤调节。

参考链接：

电能的消耗占镍铁总成本的30％～33％。每吨商品镍铁的电力消耗与矿石的镍含量相关，在矿石镍含量为1．5％时，电能消耗约为600kWh／t干矿石。在矿石的镍含量为2．5％时，每吨镍铁的电能消耗降到400kWh。

国外购入的含镍1．5％～2．0％的氧化镍矿石，其消耗量大致是12t／t 镍铁。还原剂（无烟煤的煤粉）大约占矿石数量的8％；各种燃料的重量是50kg／t镍铁；氧气80m3／t镍铁；石灰5kg／t焙烧前的矿石。

镍铁精炼工艺