关于红土镍矿回转窑还原镍铁生产的探析

伊清华

摘 要：基于镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高和延展性好等特征，使得其用途非常广泛。特别是在不锈钢和耐热钢中，镍是一种不可或缺的元素。目前全球探明的镍资源中，硫化镍约占42%，其余均为红土型镍，因此必须对其进行合理开发利用。基于此，本文概述了、红土镍矿，阐述了红土镍矿回转窑还原镍铁的原理，对红土镍矿回转窑还原镍铁生产进行了探讨分析。

关键词：红土镍矿；回转窑；还原镍铁；原理；生产

目前常见的红土镍矿冶炼处理工艺主要有湿法工艺和火法工艺。国外大部分采用湿法工艺冶炼红土镍矿，国内采用火法居多，也有火法和湿法混用的，火法工艺具有流程短、能耗低、便于还原操作等特征。以下结合某实例，对红土镍矿回转窑还原镍铁生产进行了探讨。

1 红土镍矿的概述

红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区。我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27%。

2 红土镍矿回转窑还原镍铁的原理分析

红土镍矿回转窑直接还原镍铁中的窑内物料环境热主要由窑头喷煤和部分内配煤燃烧提供热量，使入窑物料达到还原反应所需温度。在物料中加入石灰石、白云石等熔剂是为了通过固相反应降低物料的熔点，调整熔融物的碱度、黏度，使反应能均匀顺利进行，实现渣铁分离。在冶炼过程中，经配料混合压制成球的固体炉料由窑尾加入回转窑，在窑转动时把炉料推向窑头运动，窑头外侧有燃烧器烧嘴燃烧燃料，燃烧废气则由窑尾排出，炉气与炉料逆向运动，炉料在预热段被加热，蒸发水分，过渡段球体和熔剂（石灰石、白云石）开始分解，当进入环境温度达到800℃以上时，在料层内金属氧化物开始和固体碳发生还原反应，置换出氧化物中的金属单质。

镍铁选择性还原，其原理是利用Ni0還原温度

3 红土镍矿回转窑还原镍铁生产的分析

结合某红土镍矿回转窑还原镍铁的实践，对其生产过程进行分析，某红土镍矿回转窑还原镍铁采用的红土镍矿均来自印度尼西亚，其成分波动较大，内配成分采用无烟煤；窑头喷煤采用烟煤，要求控制的S，P均比较低；熔剂采用白云石粉和石灰石粉。

3.1 某红土镍矿回转窑还原镍铁的生产过程控制要求

基于生产还原机理和原料成分，并结合设备情况，对生产过程进行严格生产指标控制，从配料成本的目标控制到工艺过程控制，到最后的质量指标控制，都进行了严格的审核和分析。生产过程中成品质量控制是指从回转窑中先生产烧结矿，然后烧结矿再磁选出具有一定品位的镍铁和尾矿渣。在此过程中，主要通过控制物料在窑内焙烧时间、还原温度、有无添加剂等，基本达到过程控制目的。

3.2 某红土镍矿回转窑还原镍铁的生产工艺特征分析

红土镍矿直接还原镍铁生产工艺流程主要包括原料系统、红土镍矿破碎烘干系统、配料混料压球系统、回转窑焙烧系统、烧结矿磁选系统、烟气除尘系统等工序。①在红土镍矿破碎烘干工序中，由于湿矿中含有镍石较多，湿矿首先要经过筛分，将矿中的镍石筛分并破碎至80mm以下，然后同红土镍矿一同进入干燥机内进行烘干处理，烘干后的物料再送入干矿破碎车间，先后经由两道筛分破碎开路系统，最后保证配料用的红土镍矿粒度小于3mm的占80%以上。烘干设备能力和破碎机的选用是本工序的关键。②在配料混料压球工序中，烘干后的红土镍矿和其他固体燃料、熔剂按照设定好的配比经由皮带称给入输送带上，送入混合机进行调水并混匀，然后压制成球，压球矿经由窑尾筛分装置筛分后给入窑内。压球机的选用和球团矿的含粉率是关键环节。③在回转窑焙烧工序中，压球矿的使用可以使除塵粉末量减少且物料稳定，固相反应充分，液相形成比较均匀，减少结圈生成。压球矿同窑头喷煤燃烧产生的废烟气进行逆向运动并发生热交换，物料在窑内依次经过干燥预热、分解过渡、高温还原三个过程达到1300-1350℃，最后由窑头排出落入捞渣机内进行水淬处理后进行选矿环节。

3.3 红土镍矿回转窑还原镍铁存在的主要问题

通过生产实践分析，为了提高其质量与经济效益，笔者认为需要解决以下问题：①料场采用装载机装料成本高，布局不合理，是否可采用抓斗行车装料，但红土镍矿中镍石较多也存在上料的困难。②在生产烘干过程中会产生大量的除尘灰，有必要对除尘灰收集后单独进行压球处理。③在回转窑耐材的选择上，需要对其抗热震性、侵蚀性、导热性上作出更高的要求，使高温段砖的寿命更长。

4 结束语

综上所述，红土镍矿回转窑直接还原镍铁主要是使入窑物料达到还原反应所需温度，因此为了提高红土镍矿回转窑直接还原镍铁的质量及其经济效益，必须加强对其进行分析。

参考文献：

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