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1、小高炉工艺RKEF 工艺的变迁过程小高炉工艺发展过程：鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术，1875 年，在新喀里多尼亚小高炉就已应用，后法国也有采用，但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止，1985 年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火，标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。前几年我国快速发展的不锈钢生产拉动了镍铁需求，在高镍价、低价焦炭、低环保门槛的条件下，部分投资者利用钢铁产业政策淘汰的炼铁高炉冶炼镍铁，获得暴利。但随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实，目前高炉镍铁厂大部分已停产。高炉冶炼镍铁技术必
2、将被淘汰的主要原因是： (1) 原料适应性差、高炉无法大型化红 适用“高铁低镁(低镍)”红土镍矿，当红土矿含镍 1.5、含铁 35时可得到含镍约 4的低镍生铁。如果用低铁高镁( 高镍) 矿，高炉渣量大、粘度大炉况顺行难以保证。 由于炉料强度低，只能采用小型高炉( 矮高炉) 生产镍铁。 (2) 产品质量难以符合炼钢要求 高炉含镍生铁品位低，一般在 28，大多在 5以下，冶炼不锈钢时需要配合加入较多的镍板，这提高了单位原料镍的成本。 该工艺焦炭、熔剂的用量大，P、S 大部分进入产品，镍铁品位低、 (S)、(P)含量高，增加了不锈冶炼的负担。 (3) 生产工艺不稳定 镍铁的成分波动大，不易控制，难以
3、大批量稳定供货。 (4) 焦比高 生产含镍 2的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗大于 1.0t；生产含镍 5的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗量约 2.0t。 (5) 污染严重 除去传统高炉污染，氟化物的污染更严重。为保持高炉顺行，必须加入萤石以提高炉渣流动性，萤石加入量占炉料总量的 815，国内镍铁小高炉没有脱氟设备，全部放散，对人和环境伤害巨大。RKEF 工艺RKEF 工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)始于 20 世纪 50 年代，由 Elkem 公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保，RKEF 工艺很快取代了鼓风炉工艺。随着冶金科学技术的发展，RKEF 工艺也吸纳
4、了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术，占据统治地位。目前全球采用 RKEF 工艺生产镍铁的公司有十几家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地，其中最大年产能达 78 万 t 金属镍，在长期的经营中，尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落，但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。表 1 2005 年美国金属学会调查的世界红土镍矿冶炼厂及年产量我国在 2011 年第 9 号产业结构调整指导目录（2011 年本） 中明确将“高效利用红土镍矿炼精制镍铁的回转窑矿热炉（RKEF）工艺技术”列为鼓励类产业。RKEF 工艺近两年逐步在
5、中国推广发展。RKEF 工艺优势：1）原料适应性强。可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于 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）镍铁品位高，有害元素少。同样的矿石，RKEF 工艺生产的镍铁品位高于高炉法和“烧结矿- 矿热炉”工艺。该工艺的脱硫和转炉精炼工序能够将镍铁的有害元素降低到ISO6501 标准所要求的范围内，为炼钢用户所欢迎。 3）节能环保，循环利用。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入大气，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
6、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产中，炉料处于全封闭，环保节能。4）镍渣热料入矿热炉。回转窑产的镍渣在 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。鉴于 RKEF 工艺在镍铁生产生产成本上以及技术上的优势，未来我国镍铁生产的方向将以 RKEF 工艺为主， “烧结机+矿热炉”和高炉冶炼为辅。2012 年，我国 17 个省市已经投产矿热炉 298 座、高炉 71 座。据相关数据统计，矿热炉总产能
7、50.68 万吨，高炉总产能14.58 万吨，2012 年我国镍铁产能合计为 65.26 万吨镍金属量，据安泰科数据统计，2012年中国镍铁折合镍金属产量为 31 万吨，也就是说 2012 年我国产能利用率不到 50%。据51bxg 数据统计，由于成本原因，传统型小高炉基本未开工。不过不管从市场竞争角度还是国家推进环保以及落后产能淘汰的角度来看，小高炉生产镍铁工艺，终将退出历史舞台。图 2、我国镍铁产能统计关于 RKEF 生产工艺成本核算我们对红土镍矿在电弧炉中冶炼镍铬铁统计数据分析如下：高镍铁生产成本计算如下:1. 红土镍矿: 红土镍矿含结晶水和吸附水合计约 30%，每吨镍铬铁产品需湿红土镍
8、矿 10吨，每吨运到工厂卖价以 500 元计(NI:1.8-1.85%,FE:15-20%,H2O:30-35%镍矿,2015-4-24)，每吨产品红土镍矿的成本为 50010=5000 元/t 镍铁。2.电力 : 按照每吨镍铁产品电耗为 4200kwh/h。按照工业用电电价为 0.7 元/kWh，每吨产品需要的电费为 0.74200=2940 元/t 镍铁。3.各种燃力消耗：生产一吨镍铁产品需要，褐煤 800kg（热值在 32004500 大卡,选 4500 大卡，价格 330 元/t，2015-4-22） ，故0.8x330=264 元/t 镍铁4.还原剂 : 红土镍矿中，镍在镍矿中以 N
9、iO 的形式存在，采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序 NiO、Fe2O3,进行还原，还原式为：NIO+C=NI+CO-根据化学方程式计算，还原镍需要用碳:25kgFe2O3+3C=2Fe+3CO-根据化学方程式计算，还原铁需要用碳：273kg焦炭的成分中，80%为固定碳，考虑到焦炭的利用率约为 90%，因此，还原剂中所需无烟煤为 450kg（热值在 50006500 大卡，选 5800 大卡，价格 500 元/t，2015-4-22 ） ，故0.45x500=225 元/t 镍铁5. 熔剂 : 每吨产品消耗石灰 400kg，2015-4-22 市场价格 500/t，故0.4x500
10、=200 元/t 镍铁6. 其他如电极糊 25kg/t，电极壳 2.55 kg/t，钢材 10 kg/t，耐材 18 kg/t，每吨镍铁消耗成本100 元/t 镍铁。7. 工资: 每吨产品需工资 200 元/t 镍铁。 （人均 56 万人民币/元）8. 折旧费及维护费用每吨需 2100 元。折旧年限按 12 年考虑，投资按 3.5 亿美元，350000000x6.26/12/350000=522 元，维护费用 40 元/t 镍铁，共计 562 元/t 镍铁9. 生产成本:5000+2940+264+225+200+100+200+562=9291 元/ 吨，折合吨镍成本约为 929 元/镍。若考虑在印尼建厂，15 美元/t 镍矿成本折合100 元人民币，生产成本约 5291 元/吨。
