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紅土鎳礦冶煉技術紅土鎳礦提取技術

從紅土鎳礦中提取金屬鎳主要有三種工藝,即濕法冶金(電解法)、火法冶金(電爐法)和火法冶金(鼓風爐法)。

目前,我國新建工業項目實行了環境保護評價壹票否決制。因此,首先做了環保與循環經濟的對比:無論是電爐還是高爐,生產中產生的固體爐渣經過高溫煆燒,幹燥粉磨後成為低強度水泥,是水泥生產企業生產標準水泥的最佳填充料,也是磚瓦廠生產磚瓦的優質原料,100%可回收利用;此外,高爐生產中使用的冷卻水可以通過建造封閉的冷卻池進行循環利用;高爐沖渣水沈澱後也可循環使用。因此,火法冶煉產生的固體和液體廢棄物幾乎全部回收利用,三廢中的兩廢完全解決,是我國鎳金屬精煉工業的發展方向。但無論是電爐還是高爐,生產中產生的CO2排放都沒有完全解決的辦法,國際上也沒有解決這個問題的報道。由於紅土鎳礦的含硫量低於普通鐵礦石,生產中的SO2排放量比普通生鐵冶煉大大減少,但火法冶煉中的氣體和粉塵的回收利用是關鍵。其中電爐占地面積小,易於處理;高爐工程和投資都比較大。應緊密結合我國實際,加快研究制定壹套適應環保生產和循環經濟需要的火法冶煉鎳鐵成套設備、標準和工藝是當務之急。

電爐熔煉

主要使用電作為主要能源。總的來說,電能清潔方便,冶煉過程中不排放CO2,符合環保。我們要明白,如果用的電是核電、風電、太陽能,這個觀點當然是好的。但事實是,我國電爐冶煉大多使用煤電,發電過程中產生大量CO2和廢氣。燃煤通過鍋爐把水變成高溫高壓的蒸汽,燃氣可以帶動燃氣輪機旋轉形成機械能,進而帶動發電機旋轉形成電能。能量的形式每轉換壹次,效率就降低壹次;再加上電能遠距離傳輸的損耗,電能到達用戶電爐時每千瓦時產生的熱量,比把這個千瓦時的煤經過層層損耗直接投入高爐產生的熱量要低得多。因為放入高爐的焦炭直接燃燒,沒有能量轉化,所以效率高。因為電能和電爐冶煉必須達到與高爐相同的溫度才能產出鐵水,所以電能和電爐冶煉轉化為電煤的電量會高於高爐使用焦炭的電量。也就是說,電能通過電爐冶煉排放的CO2總量將超過高爐冶煉。其次,在高爐冶煉中使用焦炭作為能源,在將煤冶煉成焦炭的過程中可以從煤中提取數百種化工原料,是公認的最經濟有效的煤炭資源綜合利用方式。最後,電力生產投資大,但焦炭生產投資小。因此,高爐生產鎳鐵在能耗和環保方面優於電爐。

比較不同工藝的產品質量、價格和市場需求,濕法冶金:可以分別提取99.9%的鎳和鈷,這是濕法冶金的最大優勢。其純鎳是電鍍、電池、化工催化設備和特種不銹鋼的主要原料。純鈷是高強度、高溫、高耐磨特殊鋼的主要原料。

濕法冶煉在中國有著悠久的歷史,占中國鎳金屬產量的比例很高。然而,純鎳的年產量已經遠遠超過了上述用途的年市場需求。因此,目前相當壹部分轉移到300系含鎳不銹鋼的冶煉。這真的是高射炮打蚊子,有大材小用之嫌。由於投資大、周期長、工藝復雜、成本高、售價高,不銹鋼、特鋼生產企業又愛又恨。愛其純度高,使用方便,產品質量有保障;我討厭它的價格太高,使得產品成本增加,利潤減少,市場競爭力降低,但是這種狀態很難改變。

火法冶金的電爐技術:

可提取含鎳10~25%及少量鈷、鉻的鎳鐵,可替代純鎳作為冶煉300系列不銹鋼的鎳原料。由於它以電為主要熱能(生產壹噸鎳鐵壹般要消耗7000~8000千瓦時),在高爐中不使用焦炭作為熱源,但也會將焦炭中的磷帶入產品中,所以電爐生產的鎳鐵磷含量應低於高爐,有利於縮短冶煉不銹鋼的時間,因此受到市場的廣泛歡迎。但美中不足的是,中國電力供應持續緊張,中國高耗電行業受到嚴格控制。而且壹旦生產企業所在地區用電緊張,首先要做的就是切斷用電大戶電爐的電,導致生產不正常。其次,電爐冶煉鎳鐵產量低。單臺25000千瓦電爐每年生產含鎳14%的鎳鐵約25000噸,遠遠不能滿足近年來我國不銹鋼行業井噴發展對鎳金屬的大量需求。最後需要說明的是,電爐冶煉鎳含量15~25%甚至更高的鎳鐵,不是通過提高鎳礦中的鎳含量來實現的,而是通過降低鎳礦中鐵的還原,使大量未被還原的氧化鐵作為熔渣排出(有時熔渣中鐵含量高達20%),熔渣被運到水泥廠或磚廠制磚。考慮到目前含鐵量65%的進口鐵礦石市場價格已經達到了1000元壹噸,大量使用含鐵爐渣制造水泥或磚塊,是壹種極大的資源浪費。

電爐法生產的鎳鐵售價是以鎳含量為基準,在市場純鎳的基礎上打折。其余的鐵、鈷和鉻是免費贈送的。與用純鎳冶煉相比,冶煉300系列不銹鋼每噸可降低成本3000~4000元。

高爐火法冶煉;

可冶煉含1.5~10%鎳和少量鐵、鉻的鎳鐵,可成為冶煉含鎳不銹鋼的基本原料。由於高昂的礦價和海運費以及鎳鐵的銷售只按鎳含量定價,除非客戶特別要求並給予加價,鎳含量低於4%的鎳鐵很少被廠家冶煉。市場上最受歡迎的鎳鐵是鎳含量為10%,磷含量小於等於0.035%的鎳鐵。不銹鋼廠家只需要加入壹定量的鉻鐵冶煉成300系列產品(低於65438+的鎳含量)。由於技術、礦石成分等原因,目前能生產上述成分的高爐並不多。高爐冶煉鎳鐵最大的特點是產量高。208m3高爐年產量可達4萬噸以上。由於需要添加鉻鐵和高鎳鐵,6座這樣的高爐就可以滿足壹個年產30萬噸的304不銹鋼廠對鎳和鐵的基本需求。

不銹鋼冶煉脫磷最難,關鍵是將高爐鎳鐵磷含量控制在0.035%以下。目前我公司已經基本掌握了高爐脫磷技術,我們的產品甚至比壹些電爐冶煉廠的鎳更高,磷更低。因產量高,鎳含量壹般低於電爐冶煉,銷售定價方式與電爐鎳鐵相同,但折扣系數較大,每鎳略低於電爐鎳價。綜上所述,以高爐鎳鐵為基礎原料,電爐鎳鐵為調節原料,是300系不銹鋼原料成本最低、供應最有保障的最佳組合,是未來的發展方向。

高爐可以冶煉生鐵和鎳鐵。鎳鐵和生鐵雖然有壹字之差,但都屬於鐵合金和普通鐵,礦物成分、配方、冶煉工藝都有很大不同。把機械冶煉生鐵的概念套用到鎳鐵冶煉上是絕對錯誤的。

鎳鐵和原鐵礦石的金屬含量差別很大:如果用含鐵65%的進口鐵礦石在高爐中冶煉生鐵,壹噸鐵會產生數百公斤的爐渣;比如冶煉含7%鎳的鎳鐵,壹般需要消耗5噸含1.5%鎳和20%鐵的幹礦,7.7噸濕礦和21.5%總金屬含量,所以生產1噸鎳鐵產生4噸渣,幾乎是生鐵冶煉渣的十倍。開渣和出渣耗時,出渣次數明顯增加,必須對工藝進行大的調整。

現在盛行的煉生鐵的大高爐是先進生產力,符合環保,小高爐是落後生產力,汙染大,必須淘汰。其實這種觀點是很大的誤解。由於鎳鐵冶煉產生的爐渣是生鐵冶煉的許多倍,大型高爐不宜轉鎳鐵冶煉,因為爐渣產量過大,出渣口打開時間過長,影響爐溫和生產順行。相對於高爐每天每立方米產能出鐵的噸位,100~200立方米的小高爐出鐵系數壹般為3.4,即每天每立方米出鐵3.4噸。如果爐型、爐料、工藝匹配好,可以超過這個系數。相反,近年來國內外數千立方米高爐大量投產,其出鋼系數只有2左右。為什麽?

原來高爐的大小是用爐容來衡量的,爐容是壹個長、寬、高的三維空間,用長度單位米的三次方來衡量。但高爐頂部加入燒結礦和焦炭後,逐漸降低燃燒,溫度逐漸升高,直到某壹高度水平的溫度達到礦內氧化鐵被還原流出鐵水的程度,即主要出鐵量主要由水平面積的大小決定,用長度單位米的二次方測量,米內數字大於65433。所以大高爐肯定比小高爐好,但是出鐵比正好相反。雖然大高爐上的環保設備比較經濟,人工成本分配也比較低,但是如果大高爐不配備節能環保設備,也是汙染大戶。

目前國內冶煉鎳鐵的高爐壹般由煉鐵高爐改造而成,最大爐容不到400m3,生產還算正常。但我們發現,爐容量越大,生產難度越大,每天單位體積產出的鎳鐵越少。實踐是檢驗真理的唯壹標準。科學發展觀首先要建立在實踐基礎上的科學客觀的調查研究,這樣才能保證在實事求是的基礎上制定新的政策。因此,就高爐冶煉鎳鐵這壹具體項目而言,在沒有調查研究的情況下就說大高爐壹定比小高爐好,拍腦袋頒布新建鎳鐵高爐必須達到1000m3以上的標準,是典型的反科學行為,已經造成了非常嚴重的後果。例如,我公司生產的產品以冷鎳鐵塊的形式運輸到國內幾大不銹鋼廠,用於冶煉300系列不銹鋼。去年,其中壹家不銹鋼冶煉廠壹座幾千立方米的新高爐即將投產,原有的兩座各700多立方米的高爐也將關停。希望我們公司能把它們轉換成鎳鐵,我們公司也同意了。

據估計,這兩座完全符合國家鐵合金生產標準的高爐每年可生產約25萬噸含鎳7%左右的熔融鎳鐵,可直接投入該廠的轉爐和AOD爐冶煉成300系不銹鋼。鎳鐵熱裝熱送符合國家大力提倡的節能減排政策。與用中頻爐熔煉冷鎳鐵相比,每噸電可節約300~400元左右。以25萬噸計算,每年可節電近1億元,相當於每年節約燃煤近7萬噸,減少CO排放約220萬噸。但沒過多久廠方就表示,為了達到節能減排目標,這兩座高爐必須拆除。去年年底,某著名報紙頭版刊登了這個廠兩座700立方米高爐被拆除的消息,我痛心疾首,每年能減少多少萬噸廢氣。幾億具有完整利用價值的國家資產瞬間化為烏有,每年仍有幾十萬噸冰冷的鎳鐵塊被運到這個工廠加熱熔化成不銹鋼,這壹切都是在節能降級的意義上進行的。

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