趙景富

(沈陽有色金屬研究院, 遼寧 沈陽 110141)

鎳紅土礦火法冶金工藝現(xiàn)狀及展望

趙景富

(沈陽有色金屬研究院, 遼寧 沈陽 110141)

經(jīng)過多年的發(fā)展與完善，鎳紅土礦火法冶煉鎳鐵合金工藝日臻成熟，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷提高。本文闡述了回轉(zhuǎn)窯還原- 電爐冶煉(RKEF)工藝和回轉(zhuǎn)窯還原- 選礦富集(RKMC)工藝處理鎳紅土礦的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，介紹了這兩個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)鎳紅土礦火法冶金工藝近年來的技術(shù)進(jìn)步和未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)和預(yù)測(cè)。

鎳紅土礦； 火法冶金； RKEF； RKMC； 現(xiàn)狀與展望

0 引言

經(jīng)過近10年的迅速發(fā)展及完善，鎳紅土礦火法冶煉鎳鐵合金工藝技術(shù)日臻成熟，成本不斷降低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷提高。然而鎳市場(chǎng)卻由曾經(jīng)的輝煌跌到現(xiàn)在的低谷，受大經(jīng)濟(jì)環(huán)境及鎳紅土礦冶煉行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的影響，產(chǎn)品價(jià)格甚至降到了生產(chǎn)成本線以下，大量生產(chǎn)產(chǎn)家被迫停產(chǎn)停業(yè)。2014年印尼政府禁止原礦出口，對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生了一定影響，但其深遠(yuǎn)影響將在未來3年內(nèi)顯現(xiàn)。因此，在現(xiàn)有市場(chǎng)條件下尋求新思路，進(jìn)一步改進(jìn)工藝，降低生產(chǎn)成本，提高利潤(rùn)空間是企業(yè)生存發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 鎳紅土礦回轉(zhuǎn)窯還原- 電爐冶煉工藝現(xiàn)狀及展望

鎳紅土礦回轉(zhuǎn)窯還原—電爐冶煉(RKEF)工藝熔煉鎳鐵的原理是先將物料進(jìn)行干燥和焙燒，然后在高溫下使紅土礦中鎳和鐵的氧化物還原成鎳鐵合金。這一工藝是當(dāng)今世界火法處理鎳紅土礦的首選，多年來，經(jīng)過冶金工作者的不懈努力，其在許多方面都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.1 冶煉單位電耗不斷降低

隨著冶煉工藝技術(shù)的發(fā)展，冶煉能耗不斷下降。RKEF工藝處理鎳紅土礦國際上標(biāo)準(zhǔn)電耗為33 000 kWh/t鎳，動(dòng)力電為4 000 kWh/t鎳。

中國有色礦業(yè)集團(tuán)中色鎳業(yè)公司緬甸達(dá)貢山鎳項(xiàng)目采用RKEF工藝處理紅土鎳礦，近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該工藝技術(shù)先進(jìn)，項(xiàng)目各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)到了行業(yè)內(nèi)應(yīng)用該工藝技術(shù)的先進(jìn)水平。冶煉單位電耗為32 000 kWh/t鎳，動(dòng)力電為4 000 kWh/t鎳。

國內(nèi)冶煉企業(yè)單位電耗優(yōu)于這一指標(biāo)的為福建某公司，該公司RKEF工藝采用高架窯熱料直接入爐方式，其冶煉單位電耗為28 000 kWh/t鎳左右，動(dòng)力電為4 000 kWh/t鎳。

目前，國家正在出臺(tái)制定礦熱電爐技術(shù)生產(chǎn)鎳基合金能耗標(biāo)準(zhǔn)，其各項(xiàng)能耗標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

1.2 產(chǎn)業(yè)鏈向后延伸

鎳鐵與不銹鋼有著相互發(fā)展共存的密切關(guān)系，因此應(yīng)從不銹鋼發(fā)展的總體規(guī)劃鎳鐵行業(yè)未來發(fā)展途徑，把鎳鐵合金產(chǎn)品與不銹鋼冶煉進(jìn)行無縫對(duì)接，可以節(jié)約能源，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

將鎳鐵產(chǎn)業(yè)鏈向后延伸，鎳鐵水熱裝、熱進(jìn)AOD爐，配入所需的鉻、錳元素，直接煉成符合標(biāo)準(zhǔn)要求的不銹鋼水，通過連鑄設(shè)備，制成不銹鋼板坯錠，熱軋至不銹鋼熱軋板卷。

國內(nèi)福建福鼎、四川西南不銹等企業(yè)已將鎳鐵冶煉與不銹鋼生產(chǎn)聯(lián)合在一起，并取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。熱兌工藝可降低電耗600 kWh/t鋼左右(約400元/t鋼)，大大增強(qiáng)了企業(yè)的生存競(jìng)爭(zhēng)能力。

1.3 熱渣綜合利用

鎳紅土礦有價(jià)金屬含量少，冶煉1 t金屬鎳量的鎳鐵要產(chǎn)生45 t左右的爐渣，廢渣量巨大。近年來冶金工作者一直致力于鎳紅土礦冶煉鎳鐵廢渣綜合利用問題的研究，經(jīng)過前期大量試驗(yàn)工作，已探索出鎳鐵冶煉高溫熔融爐渣直接生產(chǎn)無機(jī)礦物纖維的成套技術(shù)。該技術(shù)已于2012年在山西聚義實(shí)業(yè)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，項(xiàng)目一期建設(shè)規(guī)模為年處理物料量8萬t，產(chǎn)品為巖棉保溫板和吸音板。

利用鎳鐵冶煉過程產(chǎn)生的熱渣直接生產(chǎn)無機(jī)礦物纖維要比冷料入爐制備纖維成本低約800～1 000元/t，大大增強(qiáng)了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。另外，在鎳鐵市場(chǎng)低迷的情況下，熱渣綜合利用將會(huì)成為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

年處理3萬t廢渣的生產(chǎn)線投資約2 000萬元，其終端產(chǎn)品為建筑保溫材料、裝飾材料等，可根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)需求量，確定生產(chǎn)規(guī)模。

1.4 炭質(zhì)水冷爐襯應(yīng)用

河南方圓炭素集團(tuán)引進(jìn)消化美國優(yōu)卡公司技術(shù)開發(fā)的高導(dǎo)熱炭質(zhì)水冷爐襯，在東方資源錳鐵冶煉電爐上已成功運(yùn)行46個(gè)月。其主要特點(diǎn)是采用高導(dǎo)熱炭質(zhì)爐襯，爐殼水冷爐內(nèi)掛渣保護(hù),大大延長(zhǎng)了爐襯壽命。

目前,這種炭質(zhì)水冷爐襯正在鎳紅土礦及各種鐵合金冶煉爐上推廣。

2 鎳紅土礦直接還原- 選礦富集工藝現(xiàn)狀及展望

回轉(zhuǎn)窯直接還原- 選礦富集(RKMC)工藝處理紅土鎳礦已有幾十年的發(fā)展歷史，但一些問題一直未解決，至今沒有得到普及推廣應(yīng)用。主要問題有：

(1)原料適應(yīng)性問題。鎳紅土礦成分及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該工藝技術(shù)參數(shù)的設(shè)置只適合處理某一產(chǎn)地、某一類或與其相似的鎳紅土礦，不能推廣應(yīng)用于所有鎳紅土礦的處理。

(2)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問題。鎳紅土礦未經(jīng)制粒直接進(jìn)行還原焙燒，結(jié)圈嚴(yán)重，影響回轉(zhuǎn)窯作業(yè)率，甚至根本不能形成規(guī)模生產(chǎn)。

(3)制粒成本問題。通過實(shí)踐研究，雖然采取鎳紅土礦制粒的方式有效地緩解了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問題。但紅土鎳礦制粒是個(gè)繁瑣的工藝過程，且其加工成本費(fèi)用高。

(4)鎳價(jià)問題。鎳價(jià)較高時(shí)，采取成熟工藝處理鎳紅土礦就可獲得較大經(jīng)濟(jì)效益，由此也影響到該技術(shù)的進(jìn)步。

近幾年，鎳市場(chǎng)形勢(shì)非常嚴(yán)峻，產(chǎn)品利潤(rùn)空間越來越低，迫切需要降低生產(chǎn)成本。RKMC可使鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)在較低的生產(chǎn)成本下運(yùn)行，獲得生存空間及取得較好經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了該工藝技術(shù)的研究及改進(jìn)。目前該工藝技術(shù)已日趨完善，國內(nèi)一些企業(yè)，如廣西北海誠德鎳業(yè)有限公司、江蘇南通其昌鎳礦精選有限公司等已使用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)并獲得了良好經(jīng)濟(jì)效益。

RKMC與RKEF工藝成本對(duì)比見表2及表3。

由表中數(shù)據(jù)可出，RKMC工藝具有一定的成本優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)進(jìn)步的將來完全可取代RKEF工藝而成為鎳紅土礦火法冶金的主流工藝。

3 結(jié)論與建議

(1)從技術(shù)發(fā)展角度看，RKEF工藝在技術(shù)成熟性、產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性、環(huán)保水平方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是在投資、能耗方面存在成本上的劣勢(shì)，因此應(yīng)在工藝過程的能源利用上進(jìn)行優(yōu)化改造，即還原焙砂熱裝入爐、熱渣利用、熱鎳鐵水直接熱裝冶煉不銹鋼。

表2 RKMC工藝成本表

表3 RKEF工藝成本表

(2)從市場(chǎng)角度看，由于需求短時(shí)間內(nèi)難以逆轉(zhuǎn)，印尼禁止原礦出口，鼓勵(lì)就地建廠，未來鎳價(jià)回升的空間有限，因此技改要效益應(yīng)盡早從長(zhǎng)遠(yuǎn)著手，否則會(huì)來越被動(dòng)。

(3)直接還原工藝是未來替代RKEF工藝的選項(xiàng)，一旦幾個(gè)瓶頸問題得到解決，會(huì)有很強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。尤其是磁選鎳鐵產(chǎn)品精煉，直接熱裝冶煉不銹鋼工藝，將有全面取代RKEF工藝的可能性。

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Status quo and prospect of nickel laterite treatment with pyrometallurgical process

ZHAO Jing-fu

After years of development and perfection, pyrometallurgical process for ferronickel alloy production with nickel laterite becomes more and more mature, and techno-economic indicators are greatly improved. This paper expounds application and development trend of nickel laterite processing by rotary kiln-electric furnace smelting process (RKEF) and rotary kiln-mineral concentration process (RKMC), advantages and disadvantages of the two main processes, and summarizes and predicts technical progress and future development trend of nickel laterite treatment with pyrometallurgical process in recent years.

nickel laterite; pyrometallurgy; RKEF; RKMC; status quo and prospect

趙景富(1966—)，男， 吉林公主嶺人，1990年畢業(yè)于東北工學(xué)院有色金屬冶煉專業(yè)，有色冶金高級(jí)工程師，從事鐵合金生產(chǎn)技術(shù)、科研工作。

2016-09-19

TF815

B

1672-6103(2017)01-0026-04