李君荣

（北海诚德镍业有限公司，广西 北海）

摘  要  本文介绍一种全新的红土镍矿直接冶炼高镍铁的工艺设想。该工艺是将低品位红土镍矿在回转窑内进行焙烧还原，熔融状态下装入特殊器皿储存过渡，热装入特殊电炉中进行电+吹氧加热熔化以及进一步还原，达到渣铁分离，生产出高镍铁水直接热送炼钢。文中分别从冶炼原理、工艺流程比较，结合生产实际，探讨工艺节能降耗、降低成本的可行性。

关键词  红土镍矿  直接冶炼   特殊电炉   高镍铁水

1  前言

镍具有耐腐蚀、熔点高、强磁性等优良性能，是各种特殊钢、耐热合金、抗腐蚀合金、磁性合金、硬质合金生产的原料，在钢铁、军工、航天、机械制造、化学工业、通讯器材等方面有广泛的用途，是重要的战略资源〔1〕。镍铁作为镍的替代品，可解决我国镍资源日益匮乏的制约瓶颈，降低不锈钢企业的生产成本。近几年，国内用低品位红土镍矿冶炼高镍铁的工艺方法繁多，其中以RKEF法、回转窑直接还原法及最新涌现的红土镍矿磁选富集-RKEF双联冶炼法为主流，但这些工艺都存在一定的缺点有待优化，本工艺的提出就是想在前面成熟工艺的基础上找到更为节能、更低成本的生产方式，为红土镍矿冶炼提供新的选择。

2  RKEF法、回转窑直接还原法、红土镍矿磁选富集-RKEF双联冶炼法的工艺流程及优略

（1）RKEF法   

RKEF法工艺原理是通过矿石处理和还原剂的准备，脱除矿石中的部分表面水，加入回转窑中干燥、加热、预还原工序，去除矿石中残留表面水及大部分结晶水，同时氧化镍和部分铁被炉料的还原剂还原，生成的碚砂在600℃～800℃温度下热装进入矿热炉熔炼，实现渣铁分离〔2〕。相对于传统的BF工艺，因炉料热送大幅降低能耗，且成品镍含量也远远高于传统工艺，所以得到很大的推广。但是，利用RKEF法冶炼低品位红土镍矿，经回转窑焙烧热装入炉后冶炼产生的渣量大，在电炉熔炼阶段，加热矿渣会造成大量电能损耗，且产量低。

（2）回转窑直接还原法

红土镍矿回转窑直接还原工艺基本流程：红土原矿烘干--配加还原煤和熔剂--入回转窑还原和熔炼--熔块水淬--破碎、磨矿、磁选--产出镍粒铁。该工艺不用焦炭，红土镍矿在回转窑内完成全部镍矿还原过程，没有使用矿热炉大量耗电，流程短环节少，具有一定的竞争力。工艺的还原率可以达到要求，但重点和难点在于后面成品的磁选环节，不是渣量过大影响炼钢冶炼成本增加就是镍回收率过低导致成本增加，目前没有好的解决办法。

（3）红土镍矿磁选富集-RKEF双联冶炼法

红土镍矿磁选富集-RKEF双联冶炼法是综合前面两种方法的优缺点，将红土镍矿通过回转窑磁化还原焙烧后进行磁选富集，将磁选富集后的产品同其它物料（碳、熔剂、红土镍矿等）按照一定的配比进行配料后送入RKEF工艺中生产的双联工艺技术。它改善了红土镍矿单独在RKEF和直接还原法冶炼生产工艺中各自存在的瓶颈，达到生产稳定顺行，高产量低成本的目的〔3〕。

3  新的工艺设想

把水淬、破碎、磁选富集再从新预热工序取消，还原好的1250℃熔融状态焙烧料直接进入特殊电炉冶炼进行渣铁分离，充分利用热送的优势降低能耗。

3.1  工艺设想的依据

设想的提出是基于公司在冶炼及研究过程中的试验经验。（1）回转窑直还原磁选后的镍铁砂原设计是直接送到精炼系统用电炉直接冶炼，在试验过程中可100%使用，也能完全熔化渣铁分离，但因为水淬后含水量高、渣量大，在电炉内容易爆炸存在安全隐患，同时能耗也不经济，所以没有继续实施。（2）公司用电炉进行了铬精矿熔融还原研究试验，该工艺的电炉改造设计理念是水冷炉壁加高增大炉容比、带炉壁氧枪、炉底加底吹搅拌系统〔4〕，理论上能满足大渣量熔融状态焙烧料直接冶炼渣铁分离的工艺要求。

3.2  工艺设想的经济效益

因还没有进入实际生产，经济效益只能从工艺流程上进行预测。流程缩短的费用、能耗的费用、电炉电耗等应该是一笔可观的数值，同时电炉可以配入部分铁块，保证余钢操作，熔化速度及能耗就会更低。

3.3  工艺设想存在的问题

工艺提出后一直没有进入试验阶段，主要有几个问题有待解决：

（1）回转窑与电炉的衔接、布局需要从新规划。

（2）回转窑直还原是连续性出料，存料器皿的选择有待研究。

（3）特殊电炉的设计、改造需要研究。

（4）用氧代电能否解决大渣量的电能损耗需验证。

4  结语

   红土镍矿直接冶炼高镍铁的新工艺技术从理论上是可行的，至于工业化生产后能否实现节能降耗还有待试验。本文仅希望能为红土镍矿冶炼高镍铁提供新的理念和思考方向。

【1】李小明，白涛涛等.红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展[J].材料导报A，2014（3），28卷第3期.

【2】吴殿臣,胡立夫等.矿热电炉红土矿冶炼镍铁技术概论[J]，铁合金，2013（4）:43-48

【3】潘料庭. 红土镍矿磁选富集-RKEF双联生产高镍铁工艺[J]，冶金交流，2017.

【4】杨天钧，黄典冰，孔令坛.熔融还原[M]，北京：冶金工业出版社，1998：9.