RKEF工艺教育训练资料Word文档下载推荐.docx
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火法工艺主要冶炼方法包括回转窑干燥预还原−电炉熔炼法（RKEF）、烧结−鼓风炉硫化熔炼法、烧结−高炉还原熔炼法等，产品主要为镍铁合金和镍锍产品。
镍铁合金可直接供生产不锈钢，而镍锍则须经进一步精炼等程序，始得高纯镍之产品。
（1）回转窑干燥预还原−电炉熔炼法（RKEF）
顾名思义即是红土镍矿经回转窑进行干燥与预还原后，再投入电炉熔炼成粗制镍铁。
此法工艺较适合处理高品位的氧化镍矿，而其生产规模更可依据原料供应情况、矿石贮量等等决定。
此法亦是现行生产镍铁的主流，表一即是目前全世界采用回转窑-电炉熔炼法的代表性生产厂家及基本情况。
资料来源：
中国有色金属学报。
.
（2）烧结−鼓风炉硫化熔炼法、烧结−高炉还原熔炼法
此二法顾名思义即是原料经烧结机烧结处理后,再投入鼓风炉或高炉中熔炼。
而二法中之差别即是所使用的矿及产出物略有不同，在硫化熔炼法是其原料中除使用紅土鎳矿外,并添加了黄铁矿、石膏、硫磺等使用硫化剂，熔炼出硫化镍。
高炉还原法则是直接使用氧化镍矿，唯其祇适用含镍品较低之红镍嚝。
2.2湿法工艺
濕法工藝處理紅土鎳礦的工業發展，始於上世紀40年代。
所採用的工藝有二：
（1）氨浸法及
（2）酸浸法。
氨浸法即是將氧化鎳礦經乾燥還原焙燒後，進行多段常壓氨浸；
此工藝不適合處理含銅，以及含鈷高的礦；
因其金属回收率低，鎳約75~80%，鈷約40~50%。
酸浸法则是在250~270℃，4~5MPa的高温高压下，用稀硫酸将矿中的镍、钴等有价金属,以及铁、铝等之氧化矿物一起溶解，然后控制一的Ph值等条件，使铁、铝等元素水解溶入渣中，镍及钴则选择性进入溶液，再将此溶液以溶剂萃取或硫化沉淀等技术加以回收。
此法回收率可达90%以上，唯其亦限于矿本身的条件，以及设备要求苛刻，发展迄今尚不成熟。
表二，三所示，即是全世界采用湿法工艺之生产厂家及基本情况。
2.3火湿法結合工艺
用火湿法相结合的工艺以处埋红土镍矿的工厂，目前世界上只有日本冶金（NipponYakim）公司的大江山冶炼厂（OyamaSmelter）。
主要的工艺过程就是将原矿磨细,然后与粉煤混合并制团，然后将团矿经干燥和高温还原焙烧，所得之焙烧团矿再磨细成矿浆进行选矿，透过重选和磁选分离以得到镍铁合金产品。
该工艺的最大特点就是其生产成本低，其能耗中的85%能源即是由煤提供，其煤耗量约160~180kg/吨焙烧嚝。
而火法之电炉工艺之能耗主要为电能，约为560~600kwh/吨焙烧矿。
两者之能耗成本差异很大。
唯此法目前尚存在诸多问题，虽经日本冶金多之改进，亦能处于不稳定状态，几十年来生产规模亦然停留在年产镍1万吨左右。
三、联德生产工艺介绍
3.1RKEF工艺特点
（1）b"
FEkG原料适应性强：
可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于30％的褐铁矿型氧化镍矿，以及中间型矿。
最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。
（2）!
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镍铁品位高，有害元素少：
同样的矿石，RKEF工艺生产的镍铁品位高于高炉法工艺。
该工艺的脱硫和转炉精炼工序能够将镍铁的有害元素降低到ISO6501标准所要求的范围内，为炼钢用户所欢迎。
（3）节能环保，回圈利用：
原料水分较多，料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘，回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电，经过烟气脱硫满足环保要求后排入大气。
回转窑和矿热炉烟尘返回料场。
矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料，炉渣水淬后成为建筑工业原材料。
从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程产中，炉料处于全封闭，环保节能。
（4）9iu（?
-{FuDoE镍渣热料入矿热炉：
回转窑产的镍渣在900℃以上的高温下入炉，相对于“烧结矿-矿热炉＂的冷料入炉，节省了大量的物理热和化学热，显着降低了电能和还原剂的消耗，提高了生产效率。
3.2联德厂区配置
整個生產工藝的設備，主要由四座Φ4.3×
40m干燥窑、四座Φ4.8×
110m回转窑、四座36MVA矿热炉、两台铸铁机及配套的公用辅助设施組成，以生產年产镍铁20万t含镍大于10%的镍铁，其生產廠區配置如下圖一所示。
图一、联德厂区示意图
整个厂区依着设备与工艺流程，大致可分为几个区块，并简述如下：
（1）红土矿储区：
此区细为二，一是露天与室内的红土湿矿储区，亦即露天湿矿经自然曝晒后，运至室内储区储放备用；
一是经干燥窑干燥脱水处理后的红土矿室内储区，此室内储区依工序与功能，再细分几个重要储区----堆取料机储区（又简称蒙古包，为干矿主要储区）、南北两侧各一的辅助料棚，以及配料站（南北各有20个70m3的高位料仓，各供给两条矿热炉产线用料）。
（2）干燥窑区：
此区即是红土湿矿预先脱除部份自由水的作业区，并控制干燥的粒度＜50mm,以及将红土矿、无烟煤、石灰石等物料配料，以作为回转窑之供料，此区共有4条干燥窑。
（3）回转窑区：
此区即是将配料站配好之红土干矿，进一步加以完全脱除自由水与结晶水，以及将矿加热预还原与焙烧成焙烧砂，以供为矿热炉的原料，此区共有4条回转窑。
（4）矿热炉区：
此区即是整厂心脏地区，合计共4座之矿热炉，其主要任务就是焙烧砂以热进料方式投入电炉中，以电力（每座均为36MVA）将焙烧砂进一步还原熔融，炼制产品镍生铁水，再以铸锭将之铸成镍生铁锭，以供为不锈钢厂之炼钢原料。
3.3工艺生產流程
整个工艺生产流程，如图二之工艺流程图所示。
流程简述如后。
图二、联德生产工艺流程示意图
红土湿矿经由船运运至厂内堆置于露天堆厂/室内堆厂后，以输送带机送进进干燥窑去除部分自由水，再以输送带机送至配料配料（红土干矿+石灰石+无烟煤），然后再与输送带机送至回转窑，进入回转窑焙烧产出培烧料，以保温料罐将高温（800~900℃）送至矿热炉，经由矿热炉冶炼，并定时出镍渣及出镍生铁水，镍生铁水再经铸铁机铸造成镍生铁，镍渣则以水淬制成细渣。
3.4联德工生产设备介绍
（1）干燥窑设备
A.设备作业示意图
B.设备功能
主要脱除一部分自由水，减少回转窑的负担，稳定回转窑的还原效率。
C.作业说明
干燥窑的热源分别有矿热炉烟气、回转窑烟气和热风炉烟气混合而成。
干燥窑之热风炉采用粉煤制备系统输送的煤粉为燃料。
经三级沉降后的矿热炉烟气（～600℃）和回转窑烟气（～300℃）直接送到热风炉的混烟室混合。
干燥窑入口混合烟气的温度为～500℃。
干燥后的红土矿经皮带秤计量后进入筛分破碎站，破碎至50mm以下，合格粒度的红土矿通过胶带输送机输送至红土矿料棚。
干燥窑规格Φ4.3m×
40m，处理能力最大为110t/h（湿矿）。
红土矿湿矿含水量35%，干燥后红土矿含水量按24%计算。
D.设备性能规格（見表）
干燥窑设备性能表
序号
项目
参数
单位
1
直径
4.3
m
2
长度
40
3
倾斜度
5/100
4
转速
5
rpm
红土矿粒度
<
200
mm
6
入窑之烟气温度
~500
℃
7
入料速度
68.1
t/h
8
出料速度
58.3
（2）回转窑设备
主要去除红土镍矿的自由水和结晶水，同时对红土镍矿进行一定程度的预还原作业，以及焙烧成焙烧砂，为电炉持续稳定地提供高温焙烧砂，缩短电炉冶炼时间，降低冶炼能耗。
设置四座φ4.8m×
110m回转窑，与矿热炉一一对应。
回转窑燃料采用粉煤制备系统输送的煤粉为燃料。
回转窑工作为连续运转，回转窑内物料流向为逆流。
炉料在回转窑内经烘干区、加热区到焙烧区，除去结晶水（结晶水属矿物化合物成分），此時炉料中的铁、镍氧化物被部分还原；
在焙烧区，炉则继续料加热至750～1,000
℃，焙烧成焙烧砂。
还原焙烧后的焙砂储存在窑头罩下部的料仓（容积~15m3）中，焙砂温度为750～850℃。
当热料罐到达窑头罩下方时，打开窑头罩下方的阀门，热料卸入热料罐并送至矿热炉炉顶料仓。
回转窑窑头设有四通道强涡流型燃烧器。
燃烧器所用燃料为煤粉。
煤粉由煤粉制备车间输送至回转窑附近的煤粉仓，采用转子称重计量装置将煤粉通过风机定量的送入燃烧器内。
窑头罩上设有二次风风口，用于调节回转窑内的还原气氛。
回转窑设备性能表
4.8
110
3.5/100
0.2~1.272
50
焙烧温度
700~1100
焙砂温度
750~850
55~65
（3）矿热炉设备
采用自焙电极，插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料时，所产生的电阻热，来熔融金属和氧化物。
属于陆续加料及间歇式出铁渣的连续作业方式。
热炉车间由两座36MVA电炉组成，矿热炉车间由电炉跨和铁水跨组成。
从回转窑中排出的焙砂经保温料管运至炉顶料仓，再通过保温加料管加入到矿热炉中。
利用电能对焙砂进行还原熔炼，焙砂在电炉内熔化后分成渣和金属两相，焙砂中残留的碳将镍和部分铁还原成金属。
矿热电炉渣通过位于电炉一端两个排渣口之中的一个排渣口排渣，每2小时排渣一次，每天排渣12次，每次排渣40分钟。
炉渣温度为1450℃～1550℃。
炉渣通过溜槽进入嘉恒炉渣粒化系统，考虑操作安全，在炉渣排口附近设有渣、铁事故坑。
粗镍铁水則通过电炉另一端两个出铁口之中的一个出铁口的溜槽，定期排入有内衬的有效容积为5m3钢包中，4小时出铁一次，每炉出铁持续时间为15～20min，镍铁温度为1300～1400℃。
矿热炉排出的烟气温度为800～1000℃，送至干燥窑使用。
烟尘送至粉尘成球车间造球。
矿热炉设备性能
电炉变压器额定容量
3*12
MVA
炉壳直径
17000
炉壳高度
6900
矿热炉形式
密闭式
自焙电极数量
炉口个数
出铁口*2、出渣口*2
出渣温度
1550
出铁温度
1450
9
出渣频率
小时
10
出铁频率
11
出渣量
80
MT/次
12
出铁量（最大量）
33
（4）铸铁机
A.设备作业图
將鎳生鐵水澆鑄凝固冷卻成一塊塊之鑄生鐵錠。
以铁水包盛接自矿热炉出铁口出来之镍生镍水，然后用浇铸天车吊运至倾倒站，倒入分铁槽逐量铸入浇铸机上之铸铁模中，透过水之冷却作用，铁水凝固成铸生铁锭，再以卡车运至成品仓库冷却至室温，再打包储放或装柜运送至不锈钢厂。
铸铁机设备性能（双链式）
铸机长度
45
链带倾角
6~9
度
鏈帶速度
3~15.5
m/min
最大生产能力
t
最大产能/天
1300
铸块重量
24~30
kg
铸锭数/块
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