根据红土镍矿的成分特点,可对造渣制度进行如下研究和改变

名称:根据红土镍矿的成分特点,可对造渣制度进行如下研究和改变

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更新时间:2019-12-31

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  在红土镍矿冶炼中,渣型的控制非常重要。

  国内一般通过添加CaO和SiO2的方法将炉渣碱度调节至0.8~1.2范围内。

  国外冶炼厂控制渣中SiO2/MgO为1.5~2.0,炉渣温度控制在1500℃~1600℃。

  红土镍矿主要物相有赤铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿、褐铁矿、石英和含镍蛇纹石等,主要成分由SiO2、CaO和FeO组成,将MgO计入CaO得三者成分分别为:37.2%、38.3%、24.5%,根据SiO2-CaO-FeO三元熔点相图及红土镍矿成分所在点,可知红土镍矿熔点为1600K~1700K。

  红土镍矿高炉法生产低镍生铁的工艺与传统高炉炼铁没有本质的区别,主要工序为:氧化镍矿的破碎筛分、配料烧结、烧结矿的配料冶炼。

  红土镍矿中有用元素Ni、Co、Fe、Cr等都以氧化物形式存在。

  由氧势图可知,氧化物稳定性的排列顺序为:CaO>MgO>SiO2>MnO>Cr2O3>P2O5>FeO>NiO。

  在高炉冶炼条件下,碳可以还原SiO2、MnO、Cr2O3、FeO、NiO等。

  在高炉冶炼条件下,以碳作还原剂,红土镍矿中的镍和钴的氧化物很容易被还原(450℃),铬和锰的氧化物较难被还原(1250℃、1450℃)。

  在高炉冶炼条件下,Ni、Cr、Fe、Mn等有用元素以及原燃料中的P几乎全部进人低镍铁水。

  综上所述,熔炼温度应控制在1500℃以上,但须尽可能避免温度过高。

  在高炉冶炼条件下,假设铁水含C为4.5%,Ni、Cr、Fe的收得率为95%,其余元素总量为1.5%,可以估算出低镍生铁的成分为:Ni4.79%、Fe82.04%、Cr7.18%、C4.50%、其他为1.5%。

  但由于红土镍矿原料供应渠道、成分和生产工艺的不稳定性,高炉法生产的低镍生铁成分波动较大,增加了钢厂的应用难度。

  能耗和回收等难题亟待解决

  红土镍矿是成分复杂的低品位复合铁矿,远不同于高炉冶炼所用的富铁矿,导致高炉冶炼存在很多难点。

  因此,当前对火法冶炼红土镍矿工艺须要在完善还原熔炼工艺方面进行深入研究,通过研究新方法、新工艺解决火法冶炼工艺中能耗高、各种有价值金属综合回收的难题,实现红土镍矿火法冶炼工艺的低能耗、低排放和镍工业的可持续发展。

  造渣制度大调整。

  红土镍矿的成分较为特殊,MgO和结晶水含量较高,会导致冶炼时渣量过大,能耗过高,渣口打开与出渣耗时,出渣次数明显增加。

  一般来说,生产1吨镍铁会产生2吨~4吨炉渣,是生铁冶炼出渣的好几倍。

  这样炉缸内炉渣的高度远大于液态镍铁合金的高度,导致风口区焦炭、煤粉燃烧产生的热量难以有效传到炉缸下部,同时红土镍矿还含有一定量熔点高、黏度大的Cr2O3,更加剧了炉渣变稠,不利于对流传热与传导传热。

  这一系列的不同,导致高炉软熔带位置偏上,使上部炉料的透气性恶化,降低炉缸下部铁水的温度,进一步影响了铁水流动性。

  因此,造渣制度不能完全遵循现代炼铁工艺的造渣制度,必须作出大的调整。

  根据红土镍矿的成分特点,可对造渣制度进行如下研究和改变:将MgO控制在15%~35%,炉渣碱度控制在0.6~0.8的范围内,这样可以降低渣量,直接减少石灰石、白云石等造渣原料和焦炭的使用量,降低镍铁合金冶炼成本。

  现代高炉炼铁矿焦比在4.6∶1左右,而红土镍矿冶炼过程矿焦比降为2.5∶1~4∶1。

  这样通过加入更多的焦炭来保证冶炼过程的透气性,同时通过研究开发大喷煤技术来降低焦比,有利于降低冶炼成本。