[发明专利]一种降低RKEF工艺镍铁生产能耗的方法

说明书

一种降低RKEF工艺镍铁生产能耗的方法。该方法是以氧化亚铁含量为15～25％的预还原焙砂作为初渣进行熔炼，熔炼过程中控制终渣中氧化亚铁含量为5～15％；所述初渣的组分包括：CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、FeO；且初渣中，氧化钙质量百分含量为1～10％；氧化铝质量百分含量为2～10％；镁硅质量比为0.5～0.7。通过红土镍矿渣系合理选择和调控，在预还原及熔炼过程中强化还原气氛选择性还原铁氧化物，在渣系不同组分的共同调控作用下，红土镍矿物料在电炉内的初渣液相生成温度降低、生成速度提高，降低熔炼温度50～90℃，从而有效降低熔炼镍铁所需电耗。该方法能够显著降低红土镍矿RKEF生产镍铁的工艺能耗，镍铁生产成本降低5～10％。

技术领域

本发明公开了一种降低RKEF工艺镍铁生产能耗的方法，属于冶金技术领域。

背景技术

不锈钢是国民经济建设中的重要原材料。2016年全球不锈钢产量达到4578万吨，在未来一段时期内其产量还将保持一定的增长趋势。近年来我国不锈钢行业取得了迅猛的发展，不锈钢粗钢产量和表观消费量已连续多年位居世界第一。2016年国内不锈钢粗钢产量达到2493.8万吨，表观消费量为1883.5万吨，与2010年产量和表观消费量相比，增长率分别超过120％和100％。

镍主要用于不锈钢生产，传统的不锈钢生产通常以价格昂贵的电解镍为原料，其成本占不锈钢总生产成本的70％左右。由于镍铁价格远低于电解镍，不锈钢企业逐步发展为使用镍铁替代电解镍用于生产，如太钢和宝钢不锈钢生产中镍铁使用率占比达60％以上，福建鼎信实业镍铁使用率更是超过90％。2010年以来，镍铁生产量和消费量均超过电解镍，成为不锈钢生产的主要来源。

红土镍矿是当前也是将来相当长时间内镍生产的主要原料，利用红土镍矿冶炼镍铁是保障不锈钢工业持续健康发展的基础。回转窑预还原-电炉熔炼工艺是当前全球范围内发展最快的镍铁生产工艺，其产能占比超过全球镍铁总产能的三分之二。该工艺具有原料适应性强，各类型红土镍矿资源均可用于生产；镍回收率高，达90％以上；镍铁产品质量优良，镍含量可达8～15wt.％，主要用于生产300系不锈钢。

但是，受镍铁生产原料红土镍矿存在低铁、高硅、高镁的物化性质所限，目前用于镍铁生产的回转窑预-电炉工艺仍然存在一些亟待解决的问题。现有回转窑-电炉熔炼生产镍铁的工艺中，通常以控制红土镍矿镁硅质量比的条件下进行预还原和熔炼，预还原焙砂和熔炼炉渣中以辉石、镁橄榄石等高熔点物相为主。导致电炉熔炼时初渣液相生成温度高、熔化速度慢、熔炼时间长，且炉渣冶炼所需温度高，最高超过1600℃。因此，为持续维持炉渣高的冶炼温度，电炉熔炼需要消耗大量的电能，能耗成本高。

尽管基于多年的生产经验积累，一些镍铁厂以降低能耗及生产成本，对红土镍矿原料和生产工艺进行了局部优化和改进。如对回转窑预还原焙砂直接热装进电炉冶炼，以及回转窑和电炉尾气循环利用，用于干燥和预还原红土镍矿物料。上述的改进措施在某种程度上降低了工艺的总能耗，但对降低电炉熔炼时的电能消耗有限，其生产能耗仍然居高不下。与直接还原工艺和高炉工艺相比，采用RKEF(回转窑-电炉)工艺的镍铁生产成本要高出10～20％。

发明内容

针对红土镍矿回转窑-电炉熔炼制备镍铁工艺中所存在能耗高的显著问题，本发明提供一种降低RKEF工艺镍铁生产能耗的方法，是通过对红土镍矿熔炼过程的渣型合理选择与调控，降低电炉熔炼所需温度，从而实现熔炼过程中电耗的降低。

本发明的技术方案为：

本发明一种降低RKEF工艺镍铁生产能耗的方法，是以氧化亚铁含量为15～25％的预还原焙砂作为初渣进行熔炼，熔炼过程中控制终渣中氧化亚铁含量为5～15％；所述初渣的组分包括：CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、FeO；且初渣中，氧化钙质量百分含量为1～10％；氧化铝质量百分含量为2～10％；镁硅质量比为0.5～0.7。