【钢铁冶炼】-rkef冶炼工艺概述

rkef冶炼工艺概述 rkef冶炼工艺概述rkef冶炼工艺概述RKEF法冶炼工艺概述前言目前，国内外红土镍矿的处理方法主要有火法和湿法两种冶炼工艺，湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子，常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺(HPAL)、常压酸浸工艺(PAL)和氨浸工艺(CaronCNiO4(BFft回转窑直接还原法。其中，RKEFRKEF(RotaryKiln-ElectricFurnace)50Elkem在不锈钢产量大幅增幅的驱动下，RKEF25MVA33MVA、36MVA、48MVA、51MVARKEF工艺流程概述利用红土镍矿生产镍铁的RKEF冶炼工艺流程如图1.1:图1.1RKEF工艺流程图工艺流程主要包含以下几个阶段:(1)在露天料场进行红土矿的晾晒;大块红土矿的破碎、筛分、混匀。(2)应用干燥窑对红土矿进行干燥;应用回转窑进行红土矿的焙烧预还原。以此获得焙砂。(3)矿热电炉熔炼焙砂生产含镍生铁。(4)回转窑与电炉余热的利用。(5)粉尘的收集与再利用。RKEF3Ni1.52.0Fe/Ni，6~106，NiFe/Ni>10，Ni=20FeMgO/SiO，0.55~0.652以上三个条件只是合适的条件，不是必须的条件，在矿石条件不符合上述要求是，也可以生产其它品位的镍铁。回转窑和电炉是该工艺中的关键设备，干燥窑根据原料情况选用，由于公司所用的红土镍矿基本都是从菲律宾、缅甸等东南亚国家进口，含水量都比较高，基本在30%~40%之间，所以选用干燥窑对原矿进行干燥，干燥窑干燥后的矿水分保持在20%~22Ni回转窑回转窑在整个RKEF法流程中的作用，有如下几点:(1)使红土镍矿表面水分彻底蒸发。(2)脱除红土镍矿中的结晶水，即烧损。(3)预还原反应部分还原矿石中的铁、镍和钴的氧化物。(4)将红土镍矿温度升高，焙砂放出温度在700~1000?之间。回转窑的结构及工作原理回转窑主要由窑筒体、传动装置、支撑装置、挡轮装置、窑头密封装置、窑尾密封装置、窑头罩等部件组成，如图2.1所示:图2.1回转窑示意图物料在回转窑内煅烧的过程是生料从窑尾喂入，由于窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移动。燃料自热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气，热气在风机的驱动下，自热端向次端流动，而物料和烟气在逆向运动的过程中进行热量交换，使生料烧成熟料。红土镍矿干矿、烟尘粒料、还原煤从窑尾进入，首先被干燥，然后到达回转窑中部，开始脱除干矿结晶水，直到卸料前，干矿被煤和一氧化碳部分还原，最终所得焙砂中的镍以金2+2+NiNiFe，其中的主要反应为:回转窑中还原气氛的生成:2C+O=2CO(2-1)2NiO的直接还原:NiO+C=Ni+CO(2-2)NiO的间接还原:NiO+CO=Ni+CO(2-3)2CO、CO500~600?开始金属化，2800~900?，NiO570?FeO?FeO?FeO570?2334FeO?FeO?FeO?Fe2334将发生下列反应:3FeO+CO=2FeO+CO(2-4)23342FeO+CO=3FeO+CO(2-5)342FeO+CO=Fe+CO(2-6)23P(2-5)、尤其反应(2-6)反应并不充分。在回转窑中不能追求铁氧化物还原成金属的量，因为窑内最高的工作温度受到矿料在窑壁上粘附和生成环状结圈的限制。2.2回转窑烟气的回收回转窑尾部的烟气含有大量余热，如果不利用而直接进入净化设施，不但浪费资源，而且需要提高净化设备的耐温性能，将大大增加投资成本。利用电除尘设备对于燥窑产生的烟气进行除尘，在配料站设置袋式除尘，利用旋风收尘对回转窑产生的烟气进行除尘，电炉产生的粗煤气采用袋式除尘，所有电收尘、袋式收尘所收集粉尘均返回配料，如下图2.2所示:RKEF矿热炉工艺概述将焙砂在封闭隔热的状态下加入矿热炉料仓，根据工艺的要求通过不同位置的下料管道分配到矿热炉。在全封闭式的矿热炉中，通过自焙电极，埋弧冶炼方式，将粗制镍铁和炉渣进行还原熔分，同时，将产生大约含有75%的CO的矿热炉煤气，经过净化过后，再送回到回转窑的烧嘴中，将其与煤粉共同作为生产的燃料。矿热炉生产的是粗制镍铁，在出铁前，预先把脱硫剂加到铁水包，以求在出铁时同时达到脱硫的目的。粗镍铁如果用于冶炼不锈钢，经脱硫后的粗镍铁水直接供给不锈钢冶炼车间，是生产不锈钢的主要原料。经脱硫后的粗镍铁中仍然含大量杂质，如外卖镍铁或供给对镍铁原料有更高要求的用户，矿热炉生产出来的镍铁还要继续进行精炼，粗镍铁扒渣后，兑入酸性转炉，采用吹氧脱硅，同时以防铁水温度过高，加入含镍废料，脱硅后再次扒渣，兑入碱性转炉，采用吹氧脱磷和脱碳，然后加入石灰石造出碱性渣，最后把经过碱性转炉精炼过的镍铁水，送往浇铸车间，在车间里铸成铁块或者制成粒状的合格的商品镍铁。3.2矿热炉的结构矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网、水冷系统、排烟系统、除尘系统、电极壳、电极压放及升降系统、把持器、上下料系统、烧穿器、液压系统、矿热炉变压器及各种电器设备等组成。电炉的形状有圆3，22330m;6390m363.11-加料系统;2-气动系统;3-供电系统;4-水冷却系统;5-电极升降装置;6-电极压放装置;7-液压系统;8-电极把持器;9-炉盖;10-电极;11-炉体3.1矿热炉简易构造图3.3电极系统矿热炉的电极系统由自焙电极、电极把持器、电极升降装置和电极压放装置组成。自焙电极由电极壳和在壳内充填的电极糊(为无烟煤、焦炭、石墨和煤焦沥青1.5,3mm3.2。图3.2电极示意图电极把持器的作用是将大电流输向电极，并使电极保持在一定高度上(还可以调节电极糊的烧结状态。主要由压力环、铜瓦、导向密封筒等组成。它处于高温和强磁场条件下工作。随着电炉容量和自焙电极直径的扩大(最大自焙电极直径已达2000mm)，电极把持器结构也不断发展和完善。电极升降装置用以改变电极插入炉料的深度，调节操作电阻，使输入炉内功率达到额定要求。操纵电极升降的方式有使用卷扬机和液压缸两种，卷扬机在早期或小型电炉上使用较多，大型电炉普遍采用液压传动，每根电极配备一对液压缸，它可以装在平台上，也可以吊挂在上一层平台下。电极升降速度为0.25,0.6m/min，小型电炉的电极升降速度一般要高一些。电极压放装置用于夹紧电极并通过压放机构加大或减小电极工作端的长度。自焙电极在生产过程中随着自身的消耗，工作端逐渐变短，因而要定时补充。现代电炉已普遍采用了计算机控制的自动程序压放装置。此装置的特点是使用二道抱闸，2,3615,30mm。3.4矿热炉工艺控制首先要开好炉，开好炉的标志是:(1)炉体保持整体完整;(2)炉衬蓄热充足;(3)电极可以承受额定电负荷。要根据炉衬材质的不同种类制定周密的烘炉热工方案，要根据所用电极糊的特性制定周密的电极焙烧方案。一般大型电炉开炉的方案有3种:(1)焦烘—电烘;(2)直接电烘;(3)天燃气火焰烘。与(1)、(2)相比天燃气火焰烘炉的优点是:?火焰温度易控制;?炉膛空间受热均匀;?烘后炉内无残留物;?炉衬耐材受热可控，均匀;?电极整体焙烧好。然后是渣型选择，所谓渣型的选择主要指:(1)SiO、CaOMgO2比值;(2)FeO2案:ANi、FeNi/(Ni+Fe)之比，即生产低品位的粗制镍生铁。B:RKEF，NiOB物还原成金属铁的总量而提高了电炉冶炼粗制含镍生铁中含镍量，提高的幅度决定于铁氧化物在渣中的残余量，以FeO形式呈现。合理的选择渣型对冶炼镍铁十分重要。在保证出炉渣流动性良好和所给予的红土矿组分好的情况下，尽量选择熔点相对较低的渣型，这样炉膛内化渣所用的电力A(CaO+MgO)/SiO0.9~0.93，B0.55~0.6522最后是反应过程的控制:NiO—FeO—SiO750?时:2(2NiO•SiO)+2C=2[Ni]+2CO+SiO(3-1)222Ni900~1100?时铁氧化物还原按下式进行:(2FeO•SiO)+2C=2[Fe]+2CO+SiO(3-2)222Fe，FeNiO还原出来的[Fe]和[Ni]按下式互溶:[Ni]+[Fe]=[Ni]Fe(3-4)在矿热炉冶炼镍铁的工艺中，在配碳正确的情况下，AB从19世纪70年代开始，传统的埋弧熔炼方式(图3.3)用于对镍红土矿的处理，电炉的功率传送方式如图所示，但是很快发现，电炉侧壁的冷却装置会造成能量的消耗引起电炉侧壁炉衬的磨损和熔融的腐蚀性炉渣的搅拌，会限制电炉内熔池直接产生的热量的传输。3.3埋弧熔炼近年来，出现了提高电炉熔炼能力的两项重要技术，即电极遮弧技术、侧墙铜3.43.3埋弧熔炼图3.4遮弧熔炼RKEFRKEF法具有以下优点:(1)30%的褐铁矿型氧化镍矿，以及中间型矿。最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。(2)RKEFISO6501(3)废气粉尘循环利用，环保无污染。原料水分较多，料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘，回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电，经过烟气脱硫满足环保要求后排人大气，回转窑和矿热炉烟尘返回料场;矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料，炉渣水淬后成为建筑工业原材料。转炉烟气余热回收蒸汽，煤气回收利用，炉渣磁选回炉，尾渣可铺路或制作水泥。从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程中，炉料处于全封闭，环保无污染。(4)焙砂热料入矿热炉。回转窑产的焙砂在900?以上的高温下入炉，相对于“烧结矿—矿热炉”的冷料入炉，节省了大量的物理热和化学热，显著降低了电能和还原剂的消耗，提高了生产效率。RKEF法的缺点包括:(1)生产过程中需要消耗大量的焦炭和电能，综合能源消耗大。(2)矿石中的钴不能实现综合回收。随着技术发展，回转窑和电炉的生产效率逐渐提高，RKEF2005年度，冶炼厂武保科护卫大队在武保科直接领导下，在公司保卫部的指导下，紧紧围绕冶炼厂生产经营目标，为厂保架护航，维护治安，取得了较好的成绩，护卫队认真开展“四标准”活动，认真履行职责，充分发挥了作用，稳定了厂区内部治安秩序，确保2005年冶炼厂正常的生产运转。一年来，护卫大队做了如下几个方面的工作：一、从严治队，确保护卫队健康发展。根据有色公司保卫部冶色保(2005)1号文件《关于开展护卫队队伍纪律作风整顿的实施方案》的通知，文件下发后，厂领导，科领导高度重视。主管保卫工作的厂党委书记肖勇同志作了重要批示，科支部、行政对整顿工作严密部署，并及时召开整顿动员大会，大队领导深入各中队指导整顿工作，护卫大队从3月17日至31日进行为期半个多月的整顿，组织学习，主要对劳动纪律、以权谋私、服务意识差基础工作不扎实等几个方面进行了整顿，通过学习，全体队员对整顿工作有了新的认识，端正态度，统一思想，能认真开展批评与自我批评，自查自纠，对照检查，劳动纪律有了明显好转，服务意识得到提高，法治观念不断增强，全年护卫大队队员违法犯罪率为零。二、履行职责，发挥作用，出色完成任务。网-冶炼厂护卫大队担负着冶炼厂内部治安秩序稳定，要害部位重要目标的守卫，重要物资、产品的押运以及处理突发事件，完成公安机关、保卫部门交给的其他工作任务。护卫队严格按规章制度来完成每日的勤务工作，一年来，金银中队共接待外来人员2120xxxx次，进出物资400xxxx车次，未发生任何事故；渣冷中队共进出兰渣30000车次，冷料冰铜600车次；北门中队共进出1700xxxx车次，检查车辆近4800xxxx车次，均未发生物资流失现象；机动巡逻队押运冰铜冷料270车次，押运阳极泥184车次，押运现金1xxxx，金额达19xxxx余元,监控中队(指挥中心)全年接处警43xxxx，传达指令达90xxxx次；护卫大队共出动警力共109xxxx人次。广大护卫队员工作中认真负责，对每辆车、每张出厂证认真核对，并及时记录，做到无错票，无漏票，确保厂物资不流失。各岗位认真履行本岗职责，出色的完成了各项工作任务。三、发扬奉献精神，打防结合，维护生产经营成果。冶炼厂内部治安环境复杂，周边治安环境严峻，护卫队根据其特点，加大了厂区巡逻和守卫力度，针对易发案部位重点巡逻，认真检查，经常进行守侯捕捉。由于点多面广，人力时有不足，特别是渣冷中队远离厂区，邻近农村，渣冷现场多次发生偷盗现象，全体队员发扬无私奉献精神，经常加班加点。护卫队全年共义务加班67xxxx人次，部分队员一年奉献近9xxxx班。全年共组织守侯捕捉7xxxx次，参加人数达34xxxx次，监督废旧物资出厂1210车，在全体队员的共同努力下，护卫大队共抓获犯罪嫌疑人28xxxx，破获各类案件10xxxx，其中重大案件xxxx，收缴粗铜8吨，废钢铁3xxxx吨，冰铜、铜精矿等各类物资折款4xxxx万元。四、从严管理，完善制度，严格考核。护卫大队是一支半军事化队伍，没有铁的纪律，队伍是不能完成各项任务的。大队始终把严管理、严考核，加强劳动纪律作为重要的工作来抓。一年来，先后制定了查岗、保密、监督、违纪惩处、值班记录、安全等八项规章制度，并根据实际操作修改完善了《大队百分考核细则》、《奖励制度》。实行层层考核、月月考评，对违纪的人和事绝不姑息迁就，并规定队员违纪，中队长负有连带责任，每日由一名大队领导和一名中队长对各岗的劳动纪律进行检查，检查情况作为每月的考核依据，并将考核情况予以通报，有效的提高了护卫队员的纪律观念、劳动纪律有较大