CN101463403B

CN101463403B - 红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺

Info

Publication number: CN101463403B
Application number: CN2009100677143A
Authority: CN
Inventors: 赵慧娟
Original assignee: TAONAN JINSHENG METALLURGY PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: TAONAN JINSHENG METALLURGY PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: CN101463403A

Abstract

本发明涉及一种红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺，步骤：(1)原料预处理：将红土镍矿原料按1吨计、加入煤粉重量为红土镍矿重量8-12％，或焦粉重量为6-10％混合均匀；入回转窑在温度600-1000℃下进行烧结，时间3-6小时，其中达到20-30％NiO的预还原；(2)入矿热炉冶炼：设置电炉镁质和碳质混合炉衬；设定可调的电炉电压：高压280-300V，低压200-220V，即高电压起弧30分钟后改为低电压进行冶炼和焙烧电极；冶炼炉料料批组成为1吨烧结镍矿加熔剂石灰90-120公斤；加焦碳或煤作为还原剂，以上原料及辅料入电炉冶炼；(3)粗制镍铁精炼：将液态铁水入精炼炉，加入精炼剂、吹氧精炼。本发明产品含镍13％以上，满足了高质量钢材产品生产的需要，镍元素回收率达到95％以上。其工艺简单，节能高效。

Description

红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺

技术领域

本发明涉及一种电炉冶炼工艺，特别涉及一种红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺。

背景技术

众所周知，中国是镍资源短缺的国家，每年均需要从国外进口大量的镍铁和镍板，用以满足国内不锈钢及其它行业发展的需要。特别是近年来随着国内不锈钢产量的增加，对镍铁和镍板的需求量也越来越大，而中国除金川外，还没有大批量生产镍板的厂家，且用于生产镍板的硫化镍矿资源已近枯竭，所以镍板的价格十分昂贵，使不锈钢成本居高不下。国外特别是不锈钢产量最大的日本、乌克兰等国，均是采用廉价的红土镍矿用矿热炉生产镍铁，作为不锈钢生产的原料，从而大大降低了不锈钢的制造成本。因此，研究和开发利用红土镍矿生产镍铁，是当前铁合金行业的一项重要任务。

用红土镍矿生产镍铁技术，是随着高品位硫化镍矿资源的枯竭和对镍需求量的增加近年来兴起的，尤以不锈钢产量最大的日本和乌克兰的生产技术较为先进和成熟，生产时间也较其它国家长。

国内过去均是用硫化矿水法或火法生产镍铁，从2005年开始采用红土镍矿生产镍铁，到目前为止，国内已有生产镍铁厂家几十家，但在生产技术上还存在很多问题，表现在产品的杂质含量还比较高，成分不稳定；特别是电炉炉衬的使用寿命比较短，通常不超过两个月，既影响产品的质量又会加大生产成本；由于以上种种原因，国内到目前为止还没有形成完整的镍铁生产工艺，且电炉冶炼指标与国外还有很大差距。

因此，如何有效形成连续稳定的红土镍矿电炉冶炼镍铁生产工艺，并形成持续稳定的生产能力；进一步降低能耗和各种原材料的消耗；是该技术领域当前亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种节能高效、提高产品质量、利于环保的红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺，其实施步骤包括：

(1)原料预处理：

将红土镍矿原料按1吨计、加入煤粉重量为红土镍矿重量8-12％，或焦粉重量为6-10％混合均匀；入回转窑在温度600-1000℃下进行烧结，时间3-6小时，其中达到20-30％NiO的预还原；

(2)入矿热炉冶炼：

设定对电炉的要求，电炉采用矿热炉，其容量7500kVA，设置电炉镁质和碳质混合炉衬，防止铁水钻入炉底和高温烧穿炉壳；设定可调的电炉电压：高压280-300V，低压200-220V，即高电压起弧30分钟后改为低电压进行冶炼和焙烧电极，时间1.5-2小时；冶炼炉料料批组成为1吨烧结镍矿加熔剂石灰90-120公斤；加焦碳或煤作为还原剂，还原剂加入量为50公斤焦碳/吨烧结镍矿，或65公斤煤/吨烧结镍矿；以上原料及辅料入电炉冶炼，按常规冶炼出炉，分渣，铁水浇注成锭，精整，包装出厂；或入精炼炉精炼，炉渣水淬，做建材；

(3)粗制镍铁精炼：

将液态铁水入精炼炉，按液态铁水1吨计，加入精炼剂包括石灰、萤石、铁精矿一种或一种以上，所述精炼剂加入量为铁水重量的10-15％；吹氧精炼，按液态铁水1吨计，氧气量为18-25立方米，时间40-50分钟，即吹氧结束；按常规判定成分，出炉浇注，包装出厂。

本发明根据红土镍矿的特点，设计冶炼工艺和对冶炼设备进行改造，使变压器具有较大的电压电流比和适合该产品冶炼特点的电炉几何参数，同时镍矿与煤粉或焦粉混合入回转窑烧结，在去除水份的同时使一部分氧化镍得到还原；电炉冶炼则采用选择性还原法，通过焦炭配入量的计算达到合适的产品含镍量，再通过选择合适的炉渣渣型和炉渣碱度，使冶炼获得足够高的炉温，增加铁水和渣的流动性，提高镍回收率；氧化镍得到充分的还原，冶炼后产品浇注成用户所需要的粒度和块度。工艺技术的关键是选择合适的电炉冶炼参数，采用高电压，低电流和低电压高电流交替使用，此举是铁合金冶炼史上的工艺创新；在提高镍回收率的同时改变电炉炉衬的砌筑方法和砌筑材质，以及炉壳的冷却方式，本发明为混合型炉衬，从而延长电炉炉衬的使用寿命，降低生产成本。

本发明的有益效果是：本发明针对现有工艺中存在的问题，通过深入的研究，并结合试验室试验、半工业性试验，最终摸索出稳定品质量，提高炉衬寿命的有效措施，并根据该产品的冶炼特点对电炉参数进行了计算和改造，从而使产品质量得到了极大的提高，化学成分稳定，精炼工艺先进，并形成了一套完整的生产工艺和操作规程，特别是电炉炉衬寿命可以达到一年半以上，目前在国内处于领先地位。该工艺与普通铁合金生产的不同之处在于，电炉冶炼参数选择合理，同时选择了合适的烧结工艺，使部分镍和铁的氧化物在烧结过程中得到还原，从而降低电炉冶炼电耗；并制定合适的电炉冶炼炉渣碱度，控制焦炭合适的配入量，以保证铁水有足够高的温度，增加铁水和炉渣的流动性，提高镍元素的回收率和合金含镍量。工艺的关键技术是电炉参数的选择和冶炼电炉炉衬寿命的维护。

本发明生产出合格的镍铁产品，产品含镍13％以上，含C、P、S也均达到钢厂生产要求，满足了高质量钢材产品生产的需要。镍元素回收率达到95％以上，同时也摸索出了粗制镍铁的精炼技术。为用红土镍矿生产镍铁研制了一条新的、镍元素回收率高、产品质量好、节能和经济适用的生产工艺路线。

生产的产品用以代替镍板，其优势为：一是充分利用了含镍较贫和储量较大的贫镍矿资源；二是满足了国内不锈钢产量增加所需的镍铁合金；三是降低了不锈钢的生产成本；四是填补了国内用红土矿生产镍铁的技术。总之，本发明工艺简单，降低生产成本，有效节约能源。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征详述如下：

一种红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺，其实施步骤包括：

(1)原料预处理：

原料：镍矿、焦粉或煤粉，

按镍矿含水量30％计算；

将红土镍矿原料按1吨计(单位重量)(含Ni 1.5-2.0％，含H₂O 29-31％)、加入煤粉重量为红土镍矿重量8-12％，或焦粉重量为6-10％混合均匀；入回转窑在温度600-1000℃下进行烧结，时间3-6小时，其中达到20-30％NiO的预还原；

(2)入矿热炉冶炼：

设定对电炉的要求，电炉采用矿热炉，其容量7500kVA，设置电炉镁质和碳质混合炉衬，防止铁水钻入炉底和高温烧穿炉壳；设定可调的电炉电压：高压280-300V，低压200-220V，即高电压起弧30分钟后改为低电压进行冶炼和焙烧电极，时间1.5-2小时；冶炼炉料料批组成为1吨烧结镍矿加熔剂石灰90-120公斤；加焦碳或煤作为还原剂，还原剂加入量为50公斤焦碳/吨烧结镍矿，65公斤煤/吨烧结镍矿；以上原料及辅料入电炉冶炼，按常规冶炼出炉，分渣，铁水浇注成锭，精整，包装出厂；或入精炼炉精炼，炉渣水淬，做建材；

(3)粗制镍铁精炼：

原料：液态粗制镍铁，辅料精炼剂、氧气；

将液态铁水入精炼炉，按液态铁水1吨计(单位重量)，加入精炼剂包括石灰、萤石、铁精矿一种或一种以上，所述精炼剂加入量为铁水重量的10-15％，例如：加入石灰100公斤-150公斤；吹氧精炼，按液态铁水1吨计，氧气量为18-25立方米，例如：每标准瓶5立方米×4，时间40-50分钟，即吹氧结束；按常规判定成分，出炉浇注，包装出厂。

产品化学成分如下：

粗制镍铁：Ni 11-14％，Si 3-5％，C 2％，P 0.03％，S 0.1％；

精炼镍铁：Ni 13-15％，Si 0.2％，C 0.2％，P 0.02％，S 0.05％。

本发明工艺主要研究技术原理和特点：

A、在产品质量上，采取选择性还原技术，使合金含镍量增加，合金含镍达到13％以上；

B、采用精炼剂精炼和吹氧精炼的复合精炼方法，使合金Si和C含量降低90％以上，P、S降低70％以上，精炼后的产品含Ni大于13％，Si 0.2％，C 0.2％，P 0.02％，S 0.05％。

C、采用低电压大电流和低电流大电压交替冶炼，改变原有变压器和电炉参数，保证电炉起弧快和电极烧结质量，从而降低产品单位电耗，1％Ni电耗为600kwh，比其它厂家产品单位电耗降低30％；

D、采用混合炉衬，即不同部位采用不同的炉衬材质以及不同的砌筑方法，并选用特殊的开炉、烘炉工艺，极大地延长电炉炉衬的使用寿命，使炉衬使用寿命达到1年半以上(目前其它厂家电炉使用寿命仅在几个月)。

E、选择合适的冶炼炉渣渣型，使铁水流动性好，镍还原充分，渣铁分离好，从而改善冶炼指标，镍回收率可达到95％以上，比其它厂家高5％。

本发明在研究镍还原理论和该元素冶炼特点的基础上，结合实验室的试验，制定电炉及变压器参数和不断完善工艺过程。

实验和应用效果：

目前已完成半工业性和工业性试验，经过近两年的试验目前该产品的冶炼生产工艺效果显著。该产品为工业产品，产品主要用于炼钢的合金化，约占镍用量的90％以上，即不锈钢生产中作为镍元素的来源，其次也用于电镀和有色冶金，该产品可用以代替镍板。

上述参照实施例对该红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种红土镍矿电炉冶炼镍铁工艺，其实施步骤包括：

(1)原料预处理：

将红土镍矿原料按1吨计、加入重量为红土镍矿重量8-12％的煤粉，或重量为红土镍矿重量的6-10％的焦粉混合均匀；入回转窑在温度600-1000℃下进行烧结，时间3-6小时，其中达到20-30％NiO的预还原；

(2)入矿热炉冶炼：

(3)粗制镍铁精炼：

将液态铁水入精炼炉，加入精炼剂，所述精炼剂为石灰，按液态铁水1吨计，精炼剂的加入量为铁水重量的10-15％；吹氧精炼，氧气量为18-25立方米，时间40-50分钟，即吹氧结束；按常规判定成分，出炉浇注，包装出厂。