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如何在高爐中“收獲”質優價廉的鎳鉻生鐵
作者:無縫方管 來源:www.thestreetsarecalling.com 點擊數: 更新時間:2014年06月18 【字體:

如何在高爐中“收獲”質優價廉的鎳鉻生鐵

在國內,近年來采取火法冶煉鎳鐵較為普遍,并出現了以煉鐵高爐直接利用低鎳高鐵紅土鎳礦生產低鎳鐵的方法。該工藝以焦炭放熱為冶煉熱能,粗鎳鐵中的鎳含量高低基本受限于入爐鎳礦鎳和鐵的比值,主要生產步驟如下:紅土鎳礦→礦石+生石灰→脫水、燒結、造塊→配入焦炭、溶劑→高爐冶煉→粗鎳鐵→精煉降Si、C、P、S→鑄錠→鎳鐵。

為使含鎳生鐵獲得較好的經濟效益,還必須對其進行爐外精煉。高爐冶煉的鎳鐵比電爐冶煉雜質成分稍多,故要控制好原料里Si、C、P等元素的含量,310S不銹鋼板并采取適當的后續精煉手段。此外,在生產過程中焦炭不僅作為還原劑,還作為燃料使用,因此焦炭含硫量也要多加控制。

目前,國外大部分利用濕法冶煉紅土鎳礦,鑒于礦石成分的不同,往往采用不同的方法流程,主要有還原焙燒-氨浸、高壓酸浸、常壓浸出、堆浸等。同時,國外現在也在積極研究高爐冶煉工藝。

成分波動增加應用難度

在紅土鎳礦冶煉中,渣型的控制非常重要。國內一般通過添加CaO和SiO2的方法將爐渣堿度調節至0.8~1.2范圍內。國外冶煉廠控制渣中SiO2/MgO為1.5~2.0,爐渣溫度控制在1500℃~1600℃。

紅土鎳礦主要物相有赤鐵礦、磁鐵礦、磁赤鐵礦、褐鐵礦、石英和含鎳蛇紋石等,主要成分由SiO2、CaO和FeO組成,將MgO計入CaO得三者成分分別為:37.2%、38.3%、24.5%,根據SiO2-CaO-FeO三元熔點相圖及紅土鎳礦成分所在點,可知紅土鎳礦熔點為1600K~1700K。

紅土鎳礦高爐法生產低鎳生鐵的工藝與傳統高爐煉鐵沒有本質的區別,主要工序為:氧化鎳礦的破碎篩分、配料燒結、燒結礦的配料冶煉。紅土鎳礦中有用元素Ni、Co、Fe、Cr等都以氧化物形式存在。由氧勢圖可知,氧化物穩定性的排列順序為:CaO>MgO>SiO2>MnO>Cr2O3>P2O5>FeO>NiO。在高爐冶煉條件下,碳可以還原SiO2、MnO、Cr2O3、FeO、NiO等。

在高爐冶煉條件下,以碳作還原劑,紅土鎳礦中的鎳和鈷的氧化物很容易被還原(450℃),鉻和錳的氧化物較難被還原(1250℃、1450℃)。在高爐冶煉條件下,Ni、Cr、Fe、Mn等有用元素以及原燃料中的P幾乎全部進人低鎳鐵水。綜上所述,熔煉溫度應控制在1500℃以上,但須盡可能避免溫度過高。

在高爐冶煉條件下,假設鐵水含C為4.5%,Ni、Cr、Fe的收得率為95%,其余元素總量為1.5%,可以估算出低鎳生鐵的成分為:Ni4.79%、Fe82.04%、Cr7.18%、C4.50%、其他為1.5%。但由于紅土鎳礦原料供應渠道、成分和生產工藝的不穩定性,高爐法生產的低鎳生鐵成分波動較大,增加了鋼廠的應用難度。

能耗和回收等難題亟待解決

紅土鎳礦是成分復雜的低品位復合鐵礦,遠不同于高爐冶煉所用的富鐵礦,導致高爐冶煉存在很多難點。因此,當前對火法冶煉紅土鎳礦工藝須要在完善還原熔煉工藝方面進行深入研究,通過研究新方法、新工藝解決火法冶煉工藝中能耗高、各種有價值金屬綜合回收的難題,310S不銹鋼板實現紅土鎳礦火法冶煉工藝的低能耗、低排放和鎳工業的可持續發展。

造渣制度大調整。紅土鎳礦的成分較為特殊,MgO和結晶水含量較高,會導致冶煉時渣量過大,能耗過高,渣口打開與出渣耗時,出渣次數明顯增加。一般來說,生產1噸鎳鐵會產生2噸~4噸爐渣,是生鐵冶煉出渣的好幾倍。這樣爐缸內爐渣的高度遠大于液態鎳鐵合金的高度,導致風口區焦炭、煤粉燃燒產生的熱量難以有效傳到爐缸下部,同時紅土鎳礦還含有一定量熔點高、黏度大的Cr2O3,更加劇了爐渣變稠,不利于對流傳熱與傳導傳熱。這一系列的不同,導致高爐軟熔帶位置偏上,使上部爐料的透氣性惡化,降低爐缸下部鐵水的溫度,進一步影響了鐵水流動性。因此,造渣制度不能完全遵循現代煉鐵工藝的造渣制度,必須作出大的調整。

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