[發明專利]一種降低RKEF工藝鎳鐵生產能耗的方法

有效

• 申請號: 201711388806.2
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108220623B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 李光輝;羅駿;姜濤;彭志偉;饒明軍;張元波;張鑫
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

一種降低RKEF工藝鎳鐵生產能耗的方法。該方法是以氧化亞鐵含量為15～25％的預還原焙砂作為初渣進行熔煉，熔煉過程中控制終渣中氧化亞鐵含量為5～15％；所述初渣的組分包括：CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、FeO；且初渣中，氧化鈣質量百分含量為1～10％；氧化鋁質量百分含量為2～10％；鎂硅質量比為0.5～0.7。通過紅土鎳礦渣系合理選擇和調控，在預還原及熔煉過程中強化還原氣氛選擇性還原鐵氧化物，在渣系不同組分的共同調控作用下，紅土鎳礦物料在電爐內的初渣液相生成溫度降低、生成速度提高，降低熔煉溫度50～90℃，從而有效降低熔煉鎳鐵所需電耗。該方法能夠顯著降低紅土鎳礦RKEF生產鎳鐵的工藝能耗，鎳鐵生產成本降低5～10％。

技術領域

本發明公開了一種降低RKEF工藝鎳鐵生產能耗的方法，屬于冶金技術領域。

背景技術

不銹鋼是國民經濟建設中的重要原材料。2016年全球不銹鋼產量達到4578萬噸，在未來一段時期內其產量還將保持一定的增長趨勢。近年來我國不銹鋼行業取得了迅猛的發展，不銹鋼粗鋼產量和表觀消費量已連續多年位居世界第一。2016年國內不銹鋼粗鋼產量達到2493.8萬噸，表觀消費量為1883.5萬噸，與2010年產量和表觀消費量相比，增長率分別超過120％和100％。

鎳主要用于不銹鋼生產，傳統的不銹鋼生產通常以價格昂貴的電解鎳為原料，其成本占不銹鋼總生產成本的70％左右。由于鎳鐵價格遠低于電解鎳，不銹鋼企業逐步發展為使用鎳鐵替代電解鎳用于生產，如太鋼和寶鋼不銹鋼生產中鎳鐵使用率占比達60％以上，福建鼎信實業鎳鐵使用率更是超過90％。2010年以來，鎳鐵生產量和消費量均超過電解鎳，成為不銹鋼生產的主要來源。

紅土鎳礦是當前也是將來相當長時間內鎳生產的主要原料，利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵是保障不銹鋼工業持續健康發展的基礎?；剞D窯預還原-電爐熔煉工藝是當前全球范圍內發展最快的鎳鐵生產工藝，其產能占比超過全球鎳鐵總產能的三分之二。該工藝具有原料適應性強，各類型紅土鎳礦資源均可用于生產；鎳回收率高，達90％以上；鎳鐵產品質量優良，鎳含量可達8～15wt.％，主要用于生產300系不銹鋼。

但是，受鎳鐵生產原料紅土鎳礦存在低鐵、高硅、高鎂的物化性質所限，目前用于鎳鐵生產的回轉窯預-電爐工藝仍然存在一些亟待解決的問題。現有回轉窯-電爐熔煉生產鎳鐵的工藝中，通常以控制紅土鎳礦鎂硅質量比的條件下進行預還原和熔煉，預還原焙砂和熔煉爐渣中以輝石、鎂橄欖石等高熔點物相為主。導致電爐熔煉時初渣液相生成溫度高、熔化速度慢、熔煉時間長，且爐渣冶煉所需溫度高，最高超過1600℃。因此，為持續維持爐渣高的冶煉溫度，電爐熔煉需要消耗大量的電能，能耗成本高。

盡管基于多年的生產經驗積累，一些鎳鐵廠以降低能耗及生產成本，對紅土鎳礦原料和生產工藝進行了局部優化和改進。如對回轉窯預還原焙砂直接熱裝進電爐冶煉，以及回轉窯和電爐尾氣循環利用，用于干燥和預還原紅土鎳礦物料。上述的改進措施在某種程度上降低了工藝的總能耗，但對降低電爐熔煉時的電能消耗有限，其生產能耗仍然居高不下。與直接還原工藝和高爐工藝相比，采用RKEF(回轉窯-電爐)工藝的鎳鐵生產成本要高出10～20％。

發明內容

針對紅土鎳礦回轉窯-電爐熔煉制備鎳鐵工藝中所存在能耗高的顯著問題，本發明提供一種降低RKEF工藝鎳鐵生產能耗的方法，是通過對紅土鎳礦熔煉過程的渣型合理選擇與調控，降低電爐熔煉所需溫度，從而實現熔煉過程中電耗的降低。

本發明的技術方案為：

本發明一種降低RKEF工藝鎳鐵生產能耗的方法，是以氧化亞鐵含量為15～25％的預還原焙砂作為初渣進行熔煉，熔煉過程中控制終渣中氧化亞鐵含量為5～15％；所述初渣的組分包括：CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、FeO；且初渣中，氧化鈣質量百分含量為1～10％；氧化鋁質量百分含量為2～10％；鎂硅質量比為0.5～0.7。