国内镍铁市场现状及各种冶炼工艺的优劣分析
来源:    发布时间: 2013-06-17 09:02   2827 次浏览   大小:  16px  14px  12px
一、中国镍铁生产情况 ①2005年以来,中国红土矿冶炼发展迅猛,在冶炼技术上不断进展,规模不断扩大,镍铁和奥氏体不锈钢产量互为推动,互为前提。2012年全球产镍168.7万吨,同比增长7%;中国镍产量50.3万吨,同比增长13%,
一、中国镍铁生产情况
 
①2005年以来,中国红土矿冶炼发展迅猛,在冶炼技术上不断进展,规模不断扩大,镍铁和奥氏体不锈钢产量互为推动,互为前提。2012年全球产镍168.7万吨,同比增长7%;中国镍产量50.3万吨,同比增长13%,其中镍铁镍贡献量31万吨,同比增长21%。镍铁占比例62%。
 
②独立的镍铁厂生产产品是铸造成镍铁铸块或铸粒。不锈钢厂镍铁生产产品是热镍铁水送炼钢车间。我国镍铁产业利用进口的红土镍矿作原料,早期借用原有炼铁小高炉(≤300m³)直接转产和转型的铁合金电炉(6300~12500KWA)生产镍铁。高炉产能较大(高炉系数为1-2.5T/m³d),但含镍品位较低(Ni2~7%),耗焦炭较多(焦比700-1300kg/t)。电炉镍铁品位较高(Ni11~15%),但能耗也高(5000kwh/t铁左右)。
 
③目前我国镍铁生产厂家在70家以上。以山东、江苏、内蒙、广西、福建居多。其中山西、江苏、河南、广西、福建、山东等地以高炉厂家为主,同时电炉厂家虽少,但规模较大。而内蒙、宁夏地区基本上均是电炉镍铁,以冶炼Ni11~15%高镍铁为主。
 
④2010年前,我国镍铁生产是以转型的小矿热炉和小高炉为主要。优点是投资少,转产快,企业多,供量大,但总的来说生产工艺落后,企业规模小,产品质量低,污染重,能耗高,不适应镍铁市场的激烈竞争,正面临未来几年遭淘汰的险境。作为工艺先进、技术成熟,大型现代化的镍铁厂目前已出现。
 
二、目前中国镍铁生产处于大型矿热炉起步和高炉生产技术趋于成熟阶段
      
1、大型矿热炉起步阶段:
         大型回转窑取代土烧、烧结机、小回转窑等旧有设备,与大型矿热炉匹配。
         25000-33000kVA大容量专用电炉取代铁合金小型矿热炉进入成熟期。
         物料预处理、回转窑焙烧还原、热料输送、专用电炉和精炼等技术得到应用。
         RKEF工艺实现,如赫氏技术的鼎信、达贡山,乌克兰技术的中宝镍业。
         产品质量提高、能耗降低、污染减少。
 
2、高炉生产技术趋于成熟:
 
         利用系数提高,焦比下降,硫、磷得到有效控制。
 
         成本控制能力较强,获得不锈钢母液的成本较低。
 
         450m³高炉镍铁水与AOD炉联合不锈钢冶炼工艺得到极大发展。
 
3、同时,镍铁冶炼管理、科技、生产操作队伍不断壮大。
 
产学研对镍铁冶炼理论的进一步深入研究并指导实践。中国已成为镍铁生产大国,缺少镍矿,尤其是红土矿。进口依存度巨大,有潜在原矿短缺的危机。中国2009-2012年四年红土矿分别进口1600、2300、4800、6000万吨。2012年进口量同比增长了25%。
 
4、中国是不锈钢生产大国(占世界47%),是镍元素的需求大国。
 
2009-2012年中国镍铁、不锈钢产量(万吨/年)

 

年份
2009      
2010
2011
2012
 
镍铁(镍含量)
10
16
25.6
31
不锈钢
900
1150
1400
1600

 

 
2011、2012年不锈钢分品种产量(万吨)

 

年份
钢种
产量
同比增量
同比增速
占份额
同比增速
2011
Gr-Ni
723.6
141.6
24.33
51.35
-0.35
Cr
311.6
-1
-0.32
22.11
-5.66
Cr-Mn
373.9
143
61.93
26.54
4.03
合计
1409.1
283.6
25.2
100
 
2012
Gr-Ni
 
792.6
69
9.54
49.27
-2.08
Cr
320.8
9.2
2.95
19.94
-2.17
Cr-Mn
495.3
121.4
32.47
30.79
4.25
合计
1608.7
199.6
14.17
100
 

 

 
三、镍铁生产工艺比较
①高炉法
②矿热炉法
③其它方法:鼓风炉法,直接还原法
 
因红土镍矿中的镍主要是和铁、镁等元素以类质同象结构存在,镍呈化学侵染状态,不能用选矿方法将其富集,只能采取用原矿提取冶金。提取镍铁只能用火法冶金。四种冶炼方法的原理、工艺及产品比较:
高炉法:富碳操作、铁元素全部还原、镍品位低,但还原率高、耗焦炭量大。
矿热炉法:缺碳操作、铁元素部分还原(选择性还原)、镍品位高,但还原率低、耗电量大。
直接还原法:直接还原、产品呈固态、镍铁存度低、工业化生产难度大。
鼓风炉法:类式于高炉法,但可缺碳操作、铁元素可部分还原、镍品位较高,还原率低、产品质量差,耗焦炭量较高。
 
高炉法生产
         适合镍低铁高型红土镍矿
         充分回收矿石中的铁
         消耗大量的焦炭
         产品中P和S含量高
         适合小高炉冶炼
         受节能减排政策的限制
         按万元产值能源消耗计算比高炉炼铁低
         中国将强制性淘汰400m³以下的高炉
         用400m³-600m³高炉冶炼镍铁技术是完全可行的
 
低镍镍铁生产(含Ni1.5%左右)
         用矿:含Ni1.0%左右,Fe50%
         产品:含Ni1.5%左右
         利用系数:2-3t/m³d
         焦比:700kg/t左右
中镍镍铁生产(含Ni5%左右)
         用矿:含Ni1.6%左右,Fe22%
         产品:含Ni5%左右
         利用系数:1t/m³d左右
         焦比:1200kg/t左右
 
矿热炉法生产
①烧结-电炉工艺
         适合高镍低铁型红土镍矿
         消耗大量电
         烧结物料冷却后再进行电炉熔炼
         热能未能充分利用,能耗高
C、Si、 P、S含量低
 
②回转窑还原焙烧-电炉工艺(RKEF法)
 
         火法镍铁提取冶金的主流工艺
         焙烧过程中将部分的镍、铁还原,节省了焦炭消耗
         热焙砂直接进入电炉
         高温烟气用于红土镍矿干燥
         最大限度的利用热能,降低能耗
         封闭式矿热炉产生的煤气用于回转窑加热
         使设备大型化及规模化生产成为可能
         C、Si、 P、S含量低
 
③其它方法生产
         鼓风炉法生产
         从氧化矿石中提炼镍的方法最早是1879年在新喀里多尼亚应用的,这种方法就是鼓风炉炼铁技术。此后,从氧化矿石中提炼镍的生产慢慢发展起来。然而,由于冶炼成品含硫量高及消耗大量焦炭等原因此法被淘汰。但鼓风炉一直在用于其他有色金属的冶炼。
工艺同高炉,是一个矮高炉。但有炉缸矮的优势和不足。
 
较高炉比:
         优势:投资少、用电少、镍铁品位高等。
         不足:产量低、成分杂、P、S高、无法与炼钢热联、焦比高,回收率低等。
 
④直接还原法生产
 
         红土镍矿采用回转窑还原焙烧直接还原镍铁
         利用还原煤将镍与部分铁还原成镍铁颗粒
          促使镍铁颗粒团聚长大
         成本最低的镍铁生产工艺之一
         不普及,工程化中存在难题
         日本大江山冶炼厂最典型
         在前苏联、朝鲜也有使用报道