有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１３年１期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７。７５４５．２０１３．０１．００３ ＲＫＥＦ工艺处理缅甸镍红土矿 赵景富 （中国有色集团沈阳有色金属研究院，沈阳１１０１４１） 摘要：介绍了采用回转窑一电炉法（ＲＫＥＦ）处理缅甸达贡山镍红土矿生产镍铁的中试试验过程，得到了 下述最佳工艺参数：干燥后原矿含水２ｏ ～２２ 、回转窑预还原温度９００℃、还原剂煤的配入量７ 、镍 品位１９ ，烟尘制粒时湿矿配入量为烟尘的２５ 、尘球含水３Ｏ ，电炉熔炼时放渣温度１ ５５０～１ ６００ ℃、镍铁合金放出温度１ ４５Ｏ～１ ５００℃。 关键词：镍红土矿；干燥；还原焙烧；镍铁合金；制粒；回转窑；电炉 中图分类号：ＴＦ８１５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７ ７５４５（２０１３）０１—０００８—０４ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｍｙａｎｍａｒ Ｎｉｃｋｅｌ Ｌａｔｅｒｉｔｅ ｗｉｔｈ ＲＫＥＦ Ｐｒｏｃｅｓｓ ＺＨＡＯ Ｊｉｎｇ—ｆｕ （Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ ｐｌａｎｔ ｔｅｓｔ ｏｎ ｆｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｍｙａｎｍａｒ Ｄａｇｏｎ Ｈｉｌｌ ｎｉｃｋｅｌ ｌａｔｅｒｉｔｅ ｂｙ ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ—ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＲＫＥＦ）ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ— ｃｌｕｄｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｆ ２Ｏ ～２２ ｉｎ ｄｒｉｅｄ ｏｒｅ，ｐｒｅ—ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ９００℃，ｒｅｄｕｃｔａｎｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ７ ， ｎｉｃｋｅｌ ｇｒａｄｅ ｉｎ｛ｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ ｏｆ １ ９ ９／６；２ ５ ９／６ ｏｆ ｄｕｓｔ ａｓ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｗｅｔ ｌａｔｅｒｉｔｅ，ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｆ ｄｕｓｔｂａｌｌ ｏｆ ３Ｏ ｉｎ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｌａｇ ａｎｄ ｆｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌ ５５０～１ ６００℃ａｎｄ １ ４５Ｏ～１５００℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｉｃｋｅｌ ｌａｔｅｒｉｔｅ；ｄｒｙｉｎｇ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ；ｆｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ；ｐｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇ；ｒｏｔａｒｙ ｋｉｌｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆ１１ｒｎａｃｅ 用红土型镍矿冶炼生产镍铁的方法主要有高炉 ＲＫＥＦ工艺中间试验厂。该中问试验厂为世界上仅 冶炼、土法烧结一电炉冶炼、烧结机烧结一电炉冶 有的两座之一，２００８年建成以来，开展了多项中试 炼、回转窑 电炉冶炼（以下称ＲＫＥＦ工艺）Ｅ１－７￣。 试验，取得了大量的试验数据。 然而，前三种工艺均不同程度地存在污染重、能耗 高、资源利用水平低的问题，已经或即将被国家产业 中间试验厂及工艺流程 政策所限制。ＲＫＥＦ工艺以污染少、能耗低、资源回 中试厂于２００７年１０月开始建设，２００８年９月 收率高、产品品位高而得到重视，已经成为世界上冶 交付使用。主要由 １ ｍ×１０ ｍ回转干燥窑、 １．５ 炼红土型镍矿生产镍铁的主流工艺。 ｍ×１２．５ ｍ回转还原窑、１ ０００ ｋＶＡ矿热电炉、烟 中国有色集团２００４年立项开发缅甸达贡山镍 气收尘系统、Ｔｅｓｔｏ３６０型烟气测试仪、终端控制系 矿，目前已经建成年产８．５万ｔ的镍铁冶炼厂。为 统等部分组成。 了给该冶炼厂的设计和投产提供依据，中国有色集 试验工艺：镍红土矿经筛分、破碎后进回转窑进 团２００７年在沈阳有色金属研究院投资建设了 行干燥，然后进回转窑进行还原焙烧，焙砂进电炉熔 收稿日期：２０１２—０７ １７ 作者简介：赵景富（１９６６一），男，吉林省吉林市人，高级工程师 ２０１３年１期 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ・ ９ ・ 炼生产镍铁合金。 ＣａＯ １．５１、烧失１３．５４。试验用还原煤为普通烟煤， ２ 试验及结果 ２．１ 试验原料 高位发热量２６．４９ ＭＪ／ｋｇ，固定碳４６．４１ ，挥发分 ３３．２２ ，灰分１６．９３ ，全水５．８ 。 ２．２红土矿干燥试验 试验用４００ ｔ红土矿采自缅甸达贡山镍矿，矿 样平均含Ｎｉ １．９９ ，含Ｆｅ １２．３７ ；Ｆｅ／Ｎｉ：６．２２， 红土矿干燥的目的是去除原矿中所含的部分水 分，同时避免过程中产生过量的粉尘。因此，需要确 ＳｉＯ ／ＭｇＯ一１．８７，镁和硅含量高，属于硅镁型镍 矿。试验用红土矿主要成分（ ）：Ｎｉ １．９９、ＭｇＯ １９．０９、Ｃｒ２Ｏ３ １．１７、Ｃｏ ０．０３、Ｆｅ １３．７２、ＳｉＯ２ ４２．１４、 定干燥后矿的水分与产尘量的关系，进而确定最佳 的干燥条件。红土矿回转窑干燥矿水分设定为含水 １２ 、１５ 、１８ 、２Ｏ 、２２ ，对应的产尘量试验结 果见表１。 ＡＩ２Ｏ３ ２．６１、Ｓ ０．０９、Ｃ ０．８８、Ｈ２Ｏ ３５．５０、Ｍｎ ０．２２、 表１水分干燥试验结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｓｔ 序号 窑头温度／￣ｃ 窑尾温度／℃ 湿矿水分／ 干矿水分／ 产尘量（干基）／ｋｇ 由表１可看出，通过控制干燥矿适宜的水分，可 以有效地控制产尘量，因此建议该矿工业生产时控 制干矿含水量为２０ ～２２ 。 ２．３预还原试验 时开始结圈，焙砂烧结严重，但结圈块及烧结块硬度 不大，容易打碎。因此该矿样工业生产时应将焙烧 温度控制在９００ ｏＣ左右。 ２．４合理镍铁品位试验 还原焙烧是ＲＫＥＦ法工艺流程中的重要环节， 合理的镍铁品位是指在保证镍回收率、产品质 量及能耗等技术经济指标良好的情况下，镍铁合金 中含镍品位。通过调整还原窑及电炉中还原煤的配 入量，在镍充分还原的条件下控制铁的还原率，从而 提高或降低镍铁含镍品位。 当还原煤的配人量为干基矿的ｌ１ 、９ 、７ 、 ５ 、３ 时，镍铁品位分别为１２．３２ 、１４．９７ 、 １８．６６ 、２２．５２ 、２５．６７ ，镍回收率分别为 ９１．２ 、９０．９ 、９０．８Ｖｏ、８８．６ 、８０．３ 。 通过控制还原焙烧温度、还原剂的配比来调整焙砂 中镍的还原度，同时保证还原窑不结圈。在适宜的 温度范围内和一定的还原剂配入量条件下，还原度 与焙烧温度正相关。本试验还原煤配入量为干基矿 的７ ，试验结果见表２。 表２预还原试验结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｅ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ 结果表明，随着还原煤配人量的提高，镍铁中镍 的回收率上升，而镍品位下降。综合考虑技术经济 因素，本矿样生产镍铁的合理镍品位为１８．６６ 。 此时的回收率为９０．８ 。因此，工业生产镍铁品位 １９ 左右比较合适，此条件下渣含镍为０．０８ 左 由表２可知，９００℃左右焙烧时，金属镍、铁以 及二价铁的还原度指标均较好。还原窑在１ ０００℃ 右。在１９ ９／６左右镍品位条件下，镍铁合金成分分析 结果见表３。 表３镍铁合金成分 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｆｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ 序号 Ｃ ０．７’２ １．Ｏ８ Ｏ．８７ ／％ Ｓ ０．２３１ ０．３４１ Ｃｕ Ｃｒ ０．６２Ｏ ０．４６７ Ｎｉ １９．３５ ２０．１３ Ｆｅ ７７．７ ７７．５ Ｃｏ ０．２５５ Ｏ．２０４ Ｓｉ ０．９００ Ｏ．０３３ Ｐ ０．１０７ ０．０９６ ０．３８７ １８．７４ ７９．２ ０．２５２ ０．１８７ ０．０８９ ０．０９６ ・ １０ ・ 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１３年１期 通过对表３数据及试验现象观察，发现下述２ 个问题： 的减少造成反应热降低，炉渣温度下降致使表层结 壳气体排出不畅。所以，气体增长到一定程度又不 能及时排出时，炉渣被气体鼓起就产生了泡沫渣。 ２．５冶炼温度试验 １）合金杂质含磷超标 试验过程中发现镍铁合金产品中磷含量远远大 于预算值，经分析统计，镍铁产品平均含磷０．１ 左 右。磷进入合金系数为３５ 左右，与原矿含磷对 比，富集倍数大于４，需要引起高度重视。由于磷优 先于铁还原，冶炼生产过程中几乎无法控制其在产 品中的富集。因此，生产中只能根据原料特性，采取 配料稀释的方式加以控制，或采取精炼措施对产品 进行脱磷处理。但这样不仅麻烦，还会增加成本。 ２）出现泡沫渣 红土矿冶炼过程中，镍铁合金及炉渣出炉温度 选择对冶炼技术经济指标影响较大。炉渣温度过 低，渣黏度大，流动性不好，镍还原不彻底，镍与渣分 离不好，影响镍回收率；炉渣温度过高，需消耗大量 的电能及降低炉衬寿命；合金温度过低，造成无法浇 铸；另外，合金温度过高，也需消耗大量电能及影响 炉衬寿命。因此，选择合适的出炉温度是镍铁冶炼 关键技术参数。为确定合理的冶炼温度，试验对镍 铁合金及炉渣成分进行差热分析，根据差热分析结 果，镍品位１９ 左右的镍铁合金熔点为１ ３６０～ １ ３８０℃，炉渣熔点１ ４２０～１ ４４０℃，生产时镍铁合 金放出温度在１ ４５０～１ ５００ ｏＣ比较合适，炉渣放出 温度在１ ５５０～１ ６００℃为宜。中试试验结果与上 在进行２５ ９／６镍品位试验时，还原煤的配人量降 到３ ９／６，电炉中产生大量的泡沫渣，此条件下渣含镍 最高达１．２４ ，严重影响了回收率，而且险些造成 安全事故。因此生产过程中要严格控制泡沫渣的产 生，不要片面追求过高的镍铁品位。 泡沫渣产生的原因：一是还原剂的减少，料层的 述分析基本吻合。试验用镍铁合金及炉渣的成分及 熔点见表４和表５。 电阻增大，电极插入深度增加，炉底合金温度升高， 脱碳反应迅速提高，瞬间产生大量气体；二是还原剂 表４镍铁合金成分及熔点 Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｆｅｒｒｏｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ 炉次 Ｃ ０．３８３ ０．４５０ １．０８０ 成分／ Ｃｕ ０．０３０ ０．０２２ ０．０２２ Ｃｒ ０．１１１ ０．２３１ ０．４６７ Ｎｉ ２５．２４ ２２．２４ ２Ｏ．１３ Ｆｅ ７３．４７ ７６．２０ ７７．５０ Ｃｏ ０．３０１ ０．２６８ ０．２０４ Ｓ ０．２０７ ０．３６０ ０．３４１ Ｓｉ ０．００４ ０．００４ ０．０３３ Ｐ ０．０９６ ０．０９６ ０．０９６ 熔点／Ｘ７ ２．６烟尘制粒试验 为１８８．３１、１６９．２６、１４３．５２、１４０．２９ ｋｇ／干基吨。 红土矿冶炼过程产生的烟尘基本以制粒的方式 返回冶炼系统。本试验尝试了多种制粒方案，但结 果均不理想。根据缅甸红土矿黏性大的特点，以湿 红土矿作为烟尘的黏结剂，添加少量水，采用圆盘制 粒机进行制粒。这样可以减少外加黏结剂的成本。 固定水分３０％条件下，当湿红土矿配入量分别 为烟尘量的１５ 、２０ 、２５ 、３Ｏ 时，产尘量分别 固定配矿量２５ 条件下，尘球含水分别为 ２０ 、２５ 、３Ｏ 、３５ 时，产尘量分别为１５Ｏ．６４、 １４８．３３、１４３．５２、１４２．９８ ｋｇ／干基吨。 根据上述结果并考虑制球成本及后续处理成 本，确定最佳制粒条件为：湿矿配人量为烟尘的 ２５ ，尘球含水３Ｏ 。 （下转第１６页） ・ １６ ・ 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ［．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１３年１期 换这层消耗炉衬～—电极糊捣打层，无需按原设计 每年更换电炉的耐火砖和微孔碳砖。虽然电炉改造 寿命达到８个月，电炉改造后年处理铜钴矿石量和 年产铜钴合金基本上达产达标。 参考文献 ［１］中国有色工程设计研究总院．刚果（金）铜钴冶炼厂可 行性研究报告ＥＲ］．北京，２００２． ［２］北京矿冶研究总院．刚果（金）铜钴矿电弧炉还原熔炼 前后属于试生产期，各项技术经济指标不完全可比， 但电炉自改造后至今，年处理铜钴矿石量和年产铜 钴合金基本上达产达标，因此，我们认为富利铜钴冶 炼厂还原熔炼电炉的改造是成功的。 ５ 结论 通过在铜钻氧化矿还原熔炼电炉的炉堂内壁及 试验研究报告［Ｒ］．北京，２００２． ［３］金川镍钻研究设计院．刚果（金）铜钻氧化矿小型试验 炉底捣打一层电极糊，作为电炉的消耗炉衬，解决了 报告［Ｒ］．甘肃金昌，２００２． 电炉的渗漏和炉墙严重腐蚀的发生，捣打层的使用 （上接第１Ｏ页） ３ 结论 １）采用ＲＫＥＦ工艺处理缅甸达贡山镍红土矿 生产镍铁技术可行。干燥矿含水率２０ ～２２ ，还 参考文献 ［１］张友平，周渝生，李肇毅，等．红土矿资源特点和火法冶 金工艺分析［Ｊ］，铁合金，２００７（６）：１８—２２． Ｅ２］周晓文，张建春，罗仙平．从红土镍矿中提取镍的技术 原窑焙烧温度９００ ｏＣ左右，还原煤配入量７ ，此时 镍还原率较高，而且回转窑不结圈，镍品位１９ 左 右、回收率达到９１ 左右。 研究现状及展望［Ｊ］，四川ｉ有色金属，２００８（１）：１８—２２． ［３］李洪桂．冶金原理［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５：１９２～ ２０３． ２）电炉冶炼镍铁的合理品位为１９ ，此时技术 ［４３李家瑞，王立川Ｉ．镍冶金学ＥＭ］．北京：中国科学技术出 版社，１９９０． 经济指标最佳。如果生产２５ 品位的镍铁合金，镍 回收率损失较大，而且出现泡沫渣，不利于安全生 产。 ［５］王金花，宁平．铁合金与铁合金制品生产新技术新工艺 ［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００４． ３）磷在镍铁产品中的富集比大于４，导致产品 ［６］栾心汉，唐琳，李小明，等．镍铁冶金技术及设备［Ｍ］． 北京：冶金工业出版社，２００５． Ｅ ７］Ｍｏｓｋａｌｙｋ Ｒ Ｒ，Ａｌｆａｎｔａｚｉ Ａ Ｍ．Ｎｉｃｋｅｌ ｌａｔｅｒｉｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ— 含磷超标，生产中应注意配矿或采取脱磷措施。 ４）放渣温度ｌ ５５Ｏ～１ ６００ ｏＣ，镍铁合金放出温 度１ ４５Ｏ～１ ５００℃较为合适。 ｉｎｇ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｗｉｎｎｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ［Ｊ￣．Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，２００２，１５（２０）：５９３—６０５． ５）将湿红土矿直接用作烟尘制粒黏结剂，可降 低制粒成本。
