粗镍铁水精炼脱硫工艺的应用之三;电弧炉精炼脱硫、KR精炼脱硫、 转炉精炼脱硫
发布时间:2014-11-27 06:02
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镍具有良好的
机械强度、
延展性和高的化学稳定性,是现代航空业、国防军事、医疗器械、
钢铁工业等不可或缺的重要
金属。现在可供人类开发利用的
镍资源只限于陆地的硫化
镍矿和
氧化镍矿。随着
品位高、开采条件好的硫化镍矿资源渐趋枯竭,如何合理开发及处理占有世界陆基镍资源72%的氧化镍矿就显得尤为重要。目前对于
红土型氧化镍矿的处理主要分为火法
工艺和湿法工艺两大类,相对来说,火法工艺是主要的冶炼方法。使用
碳质还原剂火法冶炼氧化镍矿
生产镍铁时会产出含有大量杂质元素如Fe、P、S、Si和Cr等的粗镍
铁水,杂质主要来源于
原矿,部分来源于还原剂,其中S元素与部分元素易生成稳定化合物并溶于镍
铁水之中,使粗镍铁水中硫含量往往处于较高的状态。因此如何降低粗镍铁水中硫的含量成为研究的对象。
电弧炉精炼
脱硫 采用电弧炉对粗镍铁水进行精炼脱硫是国内外使用较多的精炼方法。美国汉纳厂用低硫氧化镍矿为原料,采用碳
硅热法工艺来生产粗镍铁。整个生产工艺是在
回转窑内用
煤气作为
燃料对氧化镍矿进行预处理,处理后的镍矿在矿
热电炉内进行
熔化,采用炉外热兑法,用含
硅45%的
硅铁作还原剂,在反应包中产生粗镍铁。生产出的粗镍铁在电弧炉中加
铁矿石、
石灰对其进行精炼脱硫,使得硫含量降到0.05%。此方法的脱硫效果与以下几个因素有关: (1)用含硅45%的硅铁作还原剂,使溶液中的硅与氧化镍和
氧化铁分别发生发应并放出热量。首先在镍铁熔体的上部会生成硅含量较高的
金属液滴,随着镍铁金属液滴的下降,硅含量下降,但是在反应包的底层还聚集着大量的硅,在倒包过程中由于倒包的速度比较快,所以阻碍镍铁熔体中硫向镍铁金属中的扩散。 (2)为了提高渣中FeO的含量来脱Si,所以在精炼过程中加
铁矿石,在其过程中可能会伴随有S的增高,但不需再进行
造渣去硫,而是在精炼结束出镍铁水的时候会洗渣降硫,使得精炼后的镍铁水硫含量降到了0.05%。KR脱硫精炼工艺 KR脱硫搅拌法是铁水脱硫工艺中最常用的一种,与喷吹法脱硫
相比,具有
动力学条件好、脱硫效率高、脱硫剂的使用量少、可
控制性强等优点,目前成为铁水炉外脱硫方法中技术优越,工艺成熟,
成本较低的脱硫工艺,现已在国内外各
钢厂中广泛使用。由于它的优点,现在该技术也运用到生产镍铁中,对粗镍铁水进行精炼脱硫。 广西某厂年产脱硫铁水约10万t,该厂采用印尼的红土镍矿为原料,用KR脱硫对粗镍铁水进行精炼脱硫,目前此厂正在筹建运营当中。该厂KR脱硫的操作是把从镍铁车间电炉铁水出至50t
铁水罐里,用脱硫车运至脱硫工位对粗镍铁水进行第一次测温取样,然后加脱硫剂进行搅拌脱硫处理后再进行第二次测温取样后,脱硫车开至扒渣位对其粗镍铁水进行扒渣,使扒渣后的镍铁水用
起重机吊运到浇铸处进行浇注。 该厂在脱硫过程中使用CaO作为脱硫剂,一方面可增大渣中的αO2-,另一方面引入的Ca2-与S2-形成
离子团,可降低渣中硫的
活度系数γS2-,有利于降低镍
铁合金中硫的含量。该厂的脱硫效率达到83%~92.5%,由此看出此工艺会变成一种成熟的镍铁脱硫工艺,会普遍地使用到镍铁生产中。
转炉精炼脱硫工艺 拉瑞姆纳(希)厂年产19200t镍铁,镍的
回收率是88%~89%,使用的红土矿是一种含镍钻
铬铁的复杂矿。该厂生产
流程为
破碎后的
矿石加入适量的焦粉或
褐煤后送入回转窑进行预还原,在适宜的操作条件下生成含有较低量的碳和适量
金属铁的颗粒状产物,在900℃下出窑,并
储存在密封的容器中,送入电炉并加入
焦炭在高温条件下冶炼产出粗镍铁,然后把粗镍铁加入到氧气顶吹转炉中生产高品位镍铁,其中用氧气顶吹转炉对粗镍铁水精炼降硫。在整个过程中回转窑碳热反应是在较低温度下进行的,因此金属相中不含磷、
铬等杂质,所有这些杂质元素在回转窑产物中仍以氧化物形态存在。在其后的电炉冶炼时,由于高温和用铁作还原剂以及渣的氧化性,它们的还原趋势依然很弱。精炼脱硫的过程是在石灰造渣和氧化去硫的双重作用下进行,脱硫率达92%。在氧化去硫的过程中会产生O2对
炉渣的直接作用和渣中FeO在O2的作用下的反应。在
熔炼过程中,可能会因为FeO含量的提高脱Si导致硫含量受影响。 通过对各镍铁厂具体情况的对比分析,可以得知同样是转炉精炼脱硫,要达到同样脱硫
水平需要根据粗镍铁水中杂质的种类、原料成分及含量的不同而采取不同的操作手段。通过对镍铁脱硫机理的分析和不同精炼脱硫工艺的探讨,可看出原料成分、冶炼工艺、还原剂、精炼脱硫工艺及操作条件对粗镍铁水终点硫含量会产生不同程度的影响。若需将镍铁中的硫控制在0.08%以下,一般可采用
铁水包加脱硫剂对粗镍铁水进行脱硫。而需将镍铁中的硫控制在0.05%以下,可采用KR脱硫加脱硫剂对粗镍铁水进行脱硫。对于欲将镍铁中的硫控制在0.03%以下,则可用
感应炉加脱硫剂、电弧炉精炼、炉外脱硫加电弧炉精炼或炉外脱硫加氧气顶吹或加空气底吹对粗镍铁水进行脱硫(来源:炼钢)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。