红土镍矿火法冶炼镍铁概论孙桂江原稿.docx

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红土镍矿火法冶炼镍铁概论孙桂江原稿

红土镍矿火法冶炼镍铁概论

Theintroductionofnickel-ironsmeltinginredclaynickelmine

孙桂江（天津）

Sunguijiang（tianjin）

摘要：

简要介绍红土镍矿火法冶炼镍铁的演变过程及方法，重点论述高炉冶炼镍铁及矿热炉冶炼镍铁（RKEF法）的技术特点，提出高炉冶炼镍铁与冶炼普通生铁工艺原理的一致性，重点提出煤气温度低、布袋严重结露的问题是干式除尘镍铁高炉的严重共性问题，并指出国内可以借用转底炉加磁选工艺变相实现或达到镍资源进口的目的。

Abstract:

Briefintroductionoftheevolutionprocessofnickellateritenickeloremethodsmeltingironandmethods,discussestheblastfurnacesmeltingironandnickeloreheatfurnacesmeltingtechnologycharacteristicsofnickelandiron（RKEFmethod）,nickelironblastfurnacesmeltingisputforwardwithcommoncastironsmeltingprocessprincipleofconsistency,highlightedthelowgastemperature,condensationbagisaseriousproblemisthedrydustremovalofnickelandironintheblastfurnaceseriouscommonproblems,andpointsoutthatthedomesticcanborrowrotaryhearthfurnacewithmagneticseparationprocessdisguisedorachievethegoalofnickelresourceimports.

主题词：

硅镁型、红土镍矿、火法冶炼、高炉、矿热炉、RKEF法、转底炉、熔分炉、冶炼镍铁、技术特点、镍资源进口新方法

Keywords:

siliconmagnesiumtype,redearthnickelmine,firemethodsmelting,blastfurnace,orefurnace,RKEFmethod,rotarybottomfurnace,meltingfurnace,smeltingnickelirontechnologycharacteristic,nickelresourcesimportnewmethod

一、镍铁冶炼形式发展概述：

硅镁型红土镍矿适宜于火法冶炼，它在印尼、菲律宾、缅甸等国家有大量资源，矿种属于褐铁矿类型。

在2003年之后的十余年时间里，硅镁型红土镍矿冶炼镍铁方兴未艾，越来越多的企业与个人纷纷加入这一行业，具有中国特色的红土镍矿冶炼镍铁也使不锈钢冶炼生产得到了创新。

红土镍矿冶炼镍铁的方法开辟了新的镍资源渠道，大家不应该忘记浙江华光集团董事长刘光火先生为此做出的巨大贡献，他对红土镍矿冶炼镍铁的贡献、对新的镍资源的贡献功不可没。

红土镍矿冶炼镍铁在国内经过十余年的发展，逐步形成了两种比较清晰的冶炼方法：

高炉冶炼镍铁法和矿热炉冶炼镍铁法（RKEF法）。

2010年之前国内高炉冶炼镍铁比较盛行，但随着镍资源市场巨幅波动，以及高炉生产镍铁的许多限制条件诸如环保因素、淘汰落后产能等等因素的综合影响，高炉冶炼镍铁方法在国内逐步被抑制，原先只能由高炉生产的4-6%规格的中镍铁在市场上基本绝迹，目前高炉能维持生产的基本仅剩山东、江苏、山西、辽宁、河北的少部分厂家，主要生产1.6-1.8%的低镍铁，另有个别厂家自产自用部分低镍铁产品。

2010年之后，矿热炉冶炼镍铁方法逐步得到发展，前期许多厂家是使用（烧结矿-小功率矿热炉冶炼法）冶炼13%镍铁，近几年RKEF法（回转窑-矿热炉冶炼法）逐步得到推广，矿热炉功率也越来越大，逐步形成了众多33MVA、36MVA、48MVA、63MVA甚至更高功率的矿热炉生产镍铁厂家，也正是经过这几年的发展，RKEF法无论是在生产技术方面还是在装备水平方面都得到了长足发展，国内公司尤以北京恩某公司做的最为突出。

2012年之后，随着国家淘汰落后产能政策的逐步实施、环保政策的逐步严厉、国家一带一路政策的逐步推进，以及2014年印尼实施限制红土镍矿出口政策之后，越来越多的厂家把视线放到了国外，许多厂家纷纷在印尼建厂，比较典型的建厂方案是同时兴建高炉镍铁冶炼系统、RKEF法冶炼系统并进行不锈钢深加工，这方面以青山等等公司为主要代表，其他还有单建高炉镍铁冶炼系统或RKEF法冶炼系统的，比如振石等公司。

另外，值得大家关注的是，近年在国内市场上出现了通过转底炉直接还原法加熔分炉技术获得镍铁合金的又一种方法。

到目前为止，使用此种方法的项目只有一家，并有其自己独特的专利技术，该项目在印尼正处于紧张建设之中，预计2018年会进入大规模工业化生产阶段。

尽管使用该方法获得的镍铁合金镍含量低于RKEF法，但该方法更清洁、更环保，应该是清洁获取镍资源的发展方向。

不过，针对国内缺乏红土矿优质资源的状况以及印尼限制红土镍矿出口的政策，个人认为，国内完全可以借用短流程的转底炉加磁选工艺，简易获得5%左右镍产品，变相实现或达到镍资源进口的目的。

此种方法一方面突破了印尼红土矿出口政策的限制，另一方面又克服了单纯进口超高水分红土矿的种种弊端。

希望此种思路能引起相关资本的兴趣。

二、高炉冶炼镍铁的技术特点

1、对原料要求

高炉生产镍铁与高炉生产普通生铁一样都有其特有的原料要求，针对红土矿低铁、高硅、高镁、含铬的特点，高炉生产时对上述成分有更严格的要求，为了保证高炉生产顺利进行，实现高炉高产、低耗，不是所有规格的红土矿都适宜高炉冶炼镍铁，由于高炉生产方法自身的局限性，并经过多年来的生产验证，用高炉生产含镍量4-6%规格的中镍铁更为科学合理，或是生产含镍量1.6-1.8%的低镍铁更为适宜。

在印尼投资的高炉镍铁厂家，大多用含铁15%左右的红土矿冶炼镍含量10%以上镍铁，但各家高炉在顺行度、产量、质量、消耗等方面状况各异，在有限的已投产高炉中，有的公司高炉生产中出现大量的矛盾，生产组织举步维艰。

对脱离高炉生产客观规律的行为不宜提倡。

所以，高炉冶炼镍铁时应按适宜于高炉冶炼的产品规格去定位原料指标，以此寻找合适矿种，或合理配矿，才能实现高炉生产稳产、高产、优质、低耗的目标。

这是高炉生产镍铁的重中之重。

2、高炉冶炼技术特点

①、国内用红土矿冶炼镍铁的高炉都是小高炉，位置基本处于比较偏远的省份，炉容以80/100/128立方米的居多，国内近年有个别380或450高炉生产镍铁。

如果没有红土矿冶炼镍铁的出现，这些小高炉早在淘汰关停之列，此类高炉相关操作人员的冶炼理论基础相对更为欠缺，高炉生产更多的是小作坊式、凭经验在组织生产，有的甚至有大炼钢铁时代留下的烙印。

镍铁冶炼操作技术的难度高于冶炼普通生铁，这也是镍铁企业在进行相关人员配备时应该慎重考虑的问题。

②、自从有高炉红土镍矿冶炼镍铁以来，各地各自为战、各行其是，没有形成系统的高炉冶炼镍铁的理论体系。

许多公司保密思维严重，可能是有一些自身的冶炼经验，却自认为自己掌握了高炉冶炼镍铁的独家技术，不愿意交流、沟通，有夜郎自大之嫌。

③、国内大多数高炉冶炼镍铁的厂家都是由冶炼普通生铁改变而来，之前对应的烧结系统匹配的是原来的生铁生产水平，在改烧红土镍矿后，由于品位低、成矿率低、易粉化，烧结矿产量大幅降低，造成高炉烧结矿供应短缺，严重的地方短缺近１／２，有的高炉长期慢风作业，成本奇高，损失惨重。

如果说在２００７年之前由于镍市场价格高，高炉镍铁利润可观，但在２００７年之后，高炉镍铁随着镍价剧降，许多厂家都处在亏损的境地，更不用说存在烧结矿短缺情况的厂家了。

所以，高炉冶炼镍铁时对应的烧结矿产能问题也是某些厂家需要重点考虑的问题。

④、高炉冶炼过程中需要重点解决的几个技术问题：

　ａ．烧结矿强度奇差，易粉化；

　ｂ．烧结矿品位奇低，渣量奇大；

　ｃ．料柱透气性更差；

　ｄ．镍铁水粘稠，炉渣粘稠，炉缸易堆积，炉墙易粘结；

e.铁水流动性差，温降快，集中铸铁损耗大；

f.镍铁质量，特别是含P问题；

g．有的项目甚至在印尼仍然在使用原始的拌石灰法处理红土矿，工作量大，消耗高，污染严重。

应该在高炉法中也借鉴RKEF法中干燥红土镍矿的方法，用干燥回转窑干燥红土矿，便于清洁生产；

　h．干式除尘的镍铁高炉有一个严重的共性问题：

因煤气温度低，布袋严重结露，并最终导致除尘器所有布袋在很短的时间内全部失效，高炉生产逼迫中断，无法连续，损失极其惨重。

由于在理论及经验方面的局限性，一般高炉操作人员无力从根本上解决这个问题，绝大多数高炉不得不长期采用人为亏空3米甚至更深料线、大量集中加净焦以及大幅提高炉温（Si）的方法，人为提高煤气温度，保布袋除尘器运行，并以此勉强维持生产。

由此导致高炉有效容积减小、炉料预热段减少、间接还原度降低、直接还原度增加，焦比大幅上升、镍铁含磷超标等种种恶果。

我经历过湿法除尘的高炉，也直接操作过干式除尘的高炉，我也去过许多高炉镍铁厂家，也有许多同行咨询与我，总之，各家问题基本一致。

南方某公司在印尼的80m^3镍铁高炉长期人为亏料线3米多运行，高炉甚至在开炉后仅一个多月新热风炉供风能力就出现了严重问题，后果极其严重。

所以，在冶炼过程中如果能解决好上述诸多问题，高炉生产顺利进行才基本上能有保证。

⑤、高炉无论是冶炼镍铁还是冶炼普通生铁，高炉冶炼工艺原理是一致的，比如用冶炼钒钛矿的某些经验指导冶炼镍铁就有异曲同工之处，不存在某些公司声称的掌握了某种秘密，有故弄玄虚之嫌。

这种行为亦不能提倡，应该鼓励交流、沟通、总结，形成系统的镍铁冶炼经验或冶炼理论。

坚持从生产中来到生产中去的指导思想，在生产中总结经验，再用生产中总结出的经验去指导生产实践，方为正路。

⑥、在国内，本人接触高炉冶炼镍铁较早，遇到过各种各样的生产情况，生产中也解决过很多疑难问题，并且始终认为高炉冶炼工艺原理在高炉冶炼镍铁时并不过时。

三、矿热炉冶炼镍铁（RKEF法）的技术特点

1、行业公认的合适的原料条件：

RKEF法要求矿石含Ni1.5以上，最好2.0水平，FE/NI比值6-10，MgO/SiO2比值0.60±0.05。

当然这些条件不是必须条件，但不符合条件的镍矿生产镍铁时技术经济指标将会受到影响。

2、区别于国内用RKEF法冶炼镍铁方法，国外冶炼镍铁品种往往是20%甚至更高品位镍铁，而国内更倾向于冶炼11%镍铁。

3、国外技术倾向于自然碱度冶炼高品位镍铁，国内技术习惯于加石灰石冶炼镍铁，两种方法渣相有本质区别。

4、红土镍矿经干燥窑干燥后含水大多数要求20%，不应太低，以利于降尘降耗。

5、在还原窑操作过程中对看火工的技术要求较高，生产中既要能得到合格温度的焙砂，又要防范回转窑结圈。

国内有操作经验的回转窑师傅基本是水泥行业转变而来，或者是操作过石灰回转窑、球团回转窑，区别于还原窑内的还原性气氛，这些回转窑内的气氛是氧化性气氛。

有的厂家为防范结圈问题出现，人为控制降低窑温，造成矿热炉电耗高。

缅甸某企业还原窑焙烧温度控制技术比较成功，有其独特的操作技术。

6、为获得合适的焙砂，回转窑阶段要关注三个方面：

碱度、选择性还原及合适水平的残碳量。

在选择性还原方面重点是控制好还原窑温度。

7、印尼某企业33MVA矿热炉生产，其还原窑入料70吨、出料50吨，生产比较正常。

8、强化矿热炉操作技术管理，加强电极管理，保证镍铁合金放出温度及炉渣放出温度在合理范围。

9、矿热炉及时出渣放铁，实际生产中根据电极、电耗、温度等因素合理安排出渣出铁时间。

四、概论

1、红土镍矿火法冶炼镍铁的方法中，高炉法投资较少，但能耗高、焦比高、污染重，镍含量低，生产组织难度大，尤其是干式除尘法高炉；RKEF法投资较大，但电耗高、污染重，镍含量高，生产组织相对较易；转底炉加熔分炉法投资较大，镍含量稍低，但生产组织相对较易，生产更清洁，更环保。

2、国内完全可以借用短流程的转底炉加磁选工艺，简易获得5%左右镍产品、变相实现或达到镍资源进口的目的。

3、煤气温度低、布袋严重结露的问题是干式除尘镍铁高炉的严重共性问题，应引起各方面高度重视。

4、2015年起在印尼兴起了新建镍铁冶炼厂的高潮，但到目前为止，真正进入投产的项目不多，只有个位数厂家在坚持，个中原因很复杂，有市场原因，也有各种各样的制约因素。

作者简介：

孙桂江，高级工程师，1992年毕业于鞍山钢铁学院钢铁冶金专业，长期从事烧结、高炉、炼铁、镍铁技术与生产管理工作，并专注于火法镍铁理论研究。

欢迎专家、同行交流、指正，联系方式：

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