CN110527783A

CN110527783A - 一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺

Info

Publication number: CN110527783A
Application number: CN201910973801.9A
Authority: CN
Inventors: 梅泽锋; 宋雪建; 夏宏梁
Original assignee: JIANGNAN IRON ALLOY CO Ltd JIANGSU
Current assignee: JIANGNAN IRON ALLOY CO Ltd JIANGSU
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2039-10-14
Also published as: CN110527783B

Abstract

本发明公开了一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，该工艺流程为：配炉料→加底渣→装炉熔化→吹氧脱磷→添加复合熔剂→出炉浇铸→镍铁合金；添加的复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：30‑40%的焦粉、20‑30%的石英、30‑35%的氧化钙、5‑10%的氧化镁，且上述组分的重量含量百分数之和为100%；在添加复合熔剂之后，需将炉温升至1600‑1680℃进行调渣，调渣结束后带渣出炉。本发明通过添加焦粉、石英、氧化钙和氧化镁组成的复合熔剂，能有效提高炉温、降低渣粘度、促进镍金属沉降，提高镍铁中镍含量，减少成品镍金属投加量；该工艺的镍回收率能够达到达到98.5%以上，生产镍铁单位成本降低20%以上。

Description

一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺

技术领域

本发明涉及镍铁生产技术领域，具体地说是一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺。

背景技术

镍的主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业；在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于机械制造业、石油产业；镍与铬、铜、铝、钴等元素可组成非铁基合金。镍基合金、镍铬基合金是耐高温、抗氧化材料，用于制造喷气涡轮、电阻、电热元件、高温设备结构件等；镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。

随着我国不锈钢产业的迅速发展，我国镍资源贫乏的劣势进一步地暴露，我国蓬勃发展的不锈钢产业必须直面这两个问题：第一，目前镍市定价权不在我国，国内现货镍价格基本跟随LME镍波动；第二，全球硫化镍矿资源的逐渐减少和开采难度的增加势必推高电解镍生产成本，不锈钢冶炼成本难免水涨船高。

尽管中国镍资源的开发与利用近年来得到了快速的发展，但是，发展的速度远远跟不上冶金等行业对镍需求增长的速度。近几年，中国精炼镍产量在8万吨左右，受到资源的限制，短时间内不大可能快速增长。合资在国外开发镍矿、建设镍生产厂的几个项目虽然已经签约，但是项目产能有限、实施还需要时间。目前中国已经成为仅次于日本的世界第二大镍消费国，是近年来全球镍消费增长最快的国家。随着国民经济的快速发展，人民生活水平的提高，不锈钢的消费量将上升，这将导致镍的需求量增长的速度大大超过目前可以预期的镍的产出量的增长速度。

在目前我国生产不锈钢里的镍元素主要有三大来源：电解镍、镍铁及废不锈钢，其中电解镍具有纯度高、含杂质低、熔点高（1400℃以上），抗腐蚀性强。在冷、热状态下，压力加工等机械性能良好，同时还具有特殊物理性能：磁性、磁伸、缩性、高的电真空性能等特点，因而在工业上得到广泛应用。

与电解镍相比，镍铁的优势体现在其对不锈钢原料成本的影响上。以目前市场价格来计算，国内金川公司镍板出厂价118000元，而现的镍铁国内价格结算镍价只占镍板的80%左右，加上镍铁里还含有大量的铁元素是不需要计价的，因此镍铁与电解镍相比在不锈钢成本核算上占据了优势。此外，由于冶炼电解镍的硫化镍矿在长期开采的情况资源急剧减少，开采成本也水涨船高，加上市场上的投机炒作因素，从长期来看电解镍价格仍将继续攀升，而冶炼镍铁用的氧化镍矿（又称红土镍矿）由于其所含镍元素占到了全球镍储量的65％左右，因此随着全球硫化镍矿的逐步减少，采用各种镍资源冶炼镍铁的价值将进一步得到体现，镍铁的存在对电解镍价格投机上涨也起到了很好的抑制作用。

国内外生产镍铁一般都采用上述火法冶炼工艺，但是在生产时镍金属损失都比较大，特别是高炉冶炼。我公司生产的镍铁是采用把社会上的各种废镍与废钢回收加入电炉内进行熔化处杂的生产工艺。现在冶炼镍铁的镍回收率一般都不高，各生产单位依靠技术进步，不断改进和完善也只能从2004年的90.93%提高到2010年的95.65%。

镍回收率对生产镍产品的企业的效益起决定性的作用，镍回收率的高低与企业的产品成本和利润有着密切的关系。近年来随着各用镍企业的增加，市场对废镍资源越来越重视，废镍的采购价越来越接近电解镍板，只有提高镍回收率，降低单位产品成本才能为企业增加显著的经济效益。

我公司镍铁生产镍金属损失主要在烟气损失和渣中的损失，按镍金属回收率95.7%、年产10000吨镍铁、镍金属量4300吨计算，各项损失如下：烟气损失占25%，损失镍金属量46.225吨；渣中损失占75%，损失镍金属量138.675吨。如不进一步改进生产工艺，损失将很大。烟气的损失主要是电炉烟气，烟气由布袋除尘器进行回收，回收产物返冶炼。电炉渣含镍对镍金属回收率影响最大，只有通过调整渣型来控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：该工艺流程为：配炉料→加底渣→装炉熔化→吹氧脱磷→添加复合熔剂→出炉浇铸→镍铁合金；添加的复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：30-40%的焦粉、20-30%的石英、30-35%的氧化钙、5-10%的氧化镁，且上述组分的重量含量百分数之和为100%；在添加复合熔剂之后，需将炉温升至1600-1680℃进行调渣，调渣结束后带渣出炉。

所述复合熔剂的添加量为炉料重量的1%～2%。

所述焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目。

底渣的组分按重量百分比组成如下：70-75%的石灰、25-30%的萤石且两者的重量含量百分数之和为100%；加入的底渣重量为炉料重量的2%～2.5%。

装炉熔化后的温度在1550℃以上时，进行吹氧脱磷工艺。

吹氧脱磷的工艺流程为：将吹氧装置的枪口插入合金液液面下20-40cm处、吹氧装置在0.1Mpa-0.2Mpa的压力下向合金液吹氧15-20min进行脱磷。

添加复合熔剂后的炉渣密度降低至2.5-2.7g/cm³。

制得的镍铁合金成品清理时，取渣分析镍含量在0.05-0.15%。

该工艺通过镍金属损失量的数据分析，渣中含镍量的多少对镍回收率的影响至关重要，在熔炼镍铁时添加熔剂来使炉况产生变化，改善渣的流动性；在熔剂中合理加入焦粉、石英有利于渣中含镍的降低，但是过量的二氧化硅又将升高渣的熔点，同时在镍铁除磷时渣中含有氧化亚铁的比例增加，渣含镍量也要增高，因过量的氧化亚铁使炉渣的密度增大，造成渣铁分离不清；在熔剂中添加适当的氧化钙和氧化镁有助于降低渣中的含镍量。因此该工艺通过改进技术手段，在用电炉生产镍铁时添加成份为焦粉、石英、氧化钙和氧化镁的复合熔剂来合理调渣，以降低渣中的含镍量，减少镍金属在电炉渣中的损失。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明通过在现有的电炉冶炼镍铁基础上添加焦粉、石英、氧化钙和氧化镁组成的复合熔剂，能有效提高炉温、降低渣粘度、促进镍金属沉降，降低渣中的含镍量，提高镍铁中镍含量，减少成品镍金属投加量；该工艺的镍回收率能够达到达到98.5%以上，生产镍铁单位成本降低20%以上。

附图说明

附图1为本发明的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示：一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，该工艺流程为：配炉料→加底渣→装炉熔化→吹氧脱磷→添加复合熔剂→出炉浇铸→镍铁合金；具体工艺流程为：把按比例配制的废镍和废钢加入中频感应炉碱性坩埚内，在坩埚底部铺占炉料2%～2.5%的底渣，底渣组成为：石灰70-75%、萤石25-30%；通电进行熔炼，熔化后温度在1550℃以上时，炉料在坩埚中形成溶池，底渣被熔化后覆盖在合金液上；将吹氧装置的枪口插入合金液液面下20-40cm处、吹氧装置在0.1Mpa-0.2Mpa的压力下向合金液吹氧15-20min进行脱磷，取样炉前分析磷、硫，合格后加入复合熔剂；复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：30-40%的焦粉、20-30%的石英、30-35%的氧化钙、5-10%的氧化镁，且上述组分的重量含量百分数之和为100%，其中焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目，复合熔剂的加入量占炉料重量的1%～2%；复合熔剂加入后升温至1600-1680℃时，取样炉前全分析成份合格后就带渣出炉进行浇铸，最后获得镍铁合金成品。由于添加复合熔剂后，炉渣密度降低至2.5-2.7g/cm³,在1600-1680℃的温度下镍金属从渣中沉降，减少渣中镍金属损失，浇铸时覆盖在产品上防止二次氧化；清理成品时取渣分析镍含量在0.05-0.15%。

本发明的实施例皆以在2吨容量的中频感应炉内进行电炉冶炼过程进行说明。

实施例一

把按比例配制的废镍和废钢加入中频感应炉碱性坩埚内，在坩埚底部铺占炉料2.1%的底渣，底渣组成为：石灰72%、萤石28%；通电进行熔炼，熔化后温度在1575℃时，炉料在坩埚中形成溶池，底渣被熔化后覆盖在合金液上；将吹氧装置的枪口插入合金液液面下22cm处、吹氧装置在0.15Mpa的压力下向合金液吹氧16min进行脱磷，取样炉前分析磷、硫，合格后加入复合熔剂；复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：38%的焦粉、25%的石英、31%的氧化钙、6%的氧化镁，其中焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目，复合熔剂的加入量占炉料重量的1.5%；复合熔剂加入后升温至1635℃时，取样炉前全分析成份合格后就带渣出炉进行浇铸，最后获得镍铁合金成品；清理成品时取渣分析镍含量在0.14%。

实施例二

把按比例配制的废镍和废钢加入中频感应炉碱性坩埚内，在坩埚底部铺占炉料2.3%的底渣，底渣组成为：石灰75%、萤石25%；通电进行熔炼，熔化后温度在1595℃时，炉料在坩埚中形成溶池，底渣被熔化后覆盖在合金液上；将吹氧装置的枪口插入合金液液面下30cm处、吹氧装置在0.2Mpa的压力下向合金液吹氧20min进行脱磷，取样炉前分析磷、硫，合格后加入复合熔剂；复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：35%的焦粉、25%的石英、35%的氧化钙、5%的氧化镁，其中焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目，复合熔剂的加入量占炉料重量的2%；复合熔剂加入后升温至1665℃时，取样炉前全分析成份合格后就带渣出炉进行浇铸，最后获得镍铁合金成品；清理成品时取渣分析镍含量在0.08%。

实施例三

把按比例配制的废镍和废钢加入中频感应炉碱性坩埚内，在坩埚底部铺占炉料2.5%的底渣，底渣组成为：石灰70%、萤石30%；通电进行熔炼，熔化后温度在1600℃时，炉料在坩埚中形成溶池，底渣被熔化后覆盖在合金液上；将吹氧装置的枪口插入合金液液面下35cm处、吹氧装置在0.2Mpa的压力下向合金液吹氧20min进行脱磷，取样炉前分析磷、硫，合格后加入复合熔剂；复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：35%的焦粉、20%的石英、35%的氧化钙、10%的氧化镁，其中焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目，复合熔剂的加入量占炉料重量的2%；复合熔剂加入后升温至1670℃时，取样炉前全分析成份合格后就带渣出炉进行浇铸，最后获得镍铁合金成品；清理成品时取渣分析镍含量在0.053%。

由上述实施例可知，本发明提供的工艺的镍回收率能够达到98.5%以上。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims

1.一种提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：该工艺流程为：配炉料→加底渣→装炉熔化→吹氧脱磷→添加复合熔剂→出炉浇铸→镍铁合金；添加的复合熔剂的组分按重量百分比组成如下：30-40%的焦粉、20-30%的石英、30-35%的氧化钙、5-10%的氧化镁，且上述组分的重量含量百分数之和为100%；在添加复合熔剂之后，需将炉温升至1600-1680℃进行调渣，调渣结束后带渣出炉。

2.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：所述复合熔剂的添加量为炉料重量的1%～2%。

3.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：所述焦粉的粒径为100-150目、石英的粒径为40-80目、氧化钙的粒径为20-40目、氧化镁的粒径为270-320目。

4.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：底渣的组分按重量百分比组成如下：70-75%的石灰、25-30%的萤石且两者的重量含量百分数之和为100%；加入的底渣重量为炉料重量的2%～2.5%。

5.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：装炉熔化后的温度在1550℃以上时，进行吹氧脱磷工艺。

6.根据权利要求1或5所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：吹氧脱磷的工艺流程为：将吹氧装置的枪口插入合金液液面下20-40cm处、吹氧装置在0.1Mpa-0.2Mpa的压力下向合金液吹氧15-20min进行脱磷。

7.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：添加复合熔剂后的炉渣密度降低至2.5-2.7g/cm³。

8.根据权利要求1所述的提高镍铁生产中的镍收得率的工艺，其特征在于：制得的镍铁合金成品清理时，取渣分析镍含量在0.05-0.15%。