一種rkef工藝冶煉鎳鐵鐵水增硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵合金生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是涉及一種RKEF工藝冶煉鎳鐵鐵水增硅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]目前常見的紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵方法有火法、濕法、火濕結(jié)合法三種方法。其中RKEF(回轉(zhuǎn)窯一電爐)流程是目前紅土礦冶煉廠普遍采用的一種火法冶煉流程，該工藝主要分為幾個(gè)工序:干燥、焙燒、預(yù)還原、電爐熔煉和精煉等。RKEF工藝技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亞的多尼安博廠開發(fā)成功，由于產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、而且節(jié)能環(huán)保，RKEF工藝很快取代了鼓風(fēng)爐工藝。隨著冶金科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，RKEF工藝也吸納了包括自動(dòng)化、清潔生產(chǎn)在內(nèi)的眾多最新技術(shù)成果，在設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試和生產(chǎn)操作上日臻成熟，已成為世界上生產(chǎn)鎳鐵的主流工藝技術(shù)，占據(jù)統(tǒng)治地位。目前全球采用RKEF工藝生產(chǎn)鎳鐵的公司有十幾家，生產(chǎn)廠遍及歐美、日本、東南亞等地，其中最大年產(chǎn)能達(dá)7-8萬t金屬鎳，在長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)中，盡管世界鎳行業(yè)風(fēng)云變幻、鎳價(jià)大起大落，但這些鎳鐵廠大都保持著良好的業(yè)績(jī)。
[0003]RKEF(回轉(zhuǎn)窯一電爐)工藝的工序分為以下幾個(gè)步驟:1、干燥:采用回轉(zhuǎn)干燥窯，主要脫除礦石中的部分自由水;2、焙燒-預(yù)還原:采用回轉(zhuǎn)窯，主要作用是脫出礦石中剩余的自由水和結(jié)晶水并且預(yù)熱礦石，還能選擇性還原部分鎳和鐵;3、電爐熔煉:還原金屬鎳和部分鐵，將渣和鎳合金分開，生產(chǎn)粗鎳合金;4、精煉:一般采用鋼包精煉，脫出粗鎳合金中的雜質(zhì)，如硫、磷等。具體操作是將紅土礦經(jīng)過篩分、破碎、混勻后，使含有表面水分為30-35%的濕礦經(jīng)過皮帶運(yùn)輸加入干燥窯干燥到含表面水分20%左右，然后將干礦、還原煤、熔劑和返料等物料配料后由皮帶加入還原焙燒回轉(zhuǎn)窯進(jìn)一步脫水、焙燒、預(yù)還原，產(chǎn)出750 °C -850 °C的焙砂，焙砂經(jīng)運(yùn)輸裝置加入電爐上方的料倉(cāng)，再經(jīng)下料管加入電爐進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出粗鎳合金和爐渣，粗鎳合金排放到鎳合金罐，鎳合金罐運(yùn)至KR機(jī)械攪拌工位，進(jìn)行脫硫，得到精煉鎳合金，精煉鎳合金水通過鑄鐵機(jī)澆注成鎳合金小錠，而后精整、包裝。
[0004]鎳鐵冶煉的原理是:由于紅土鎳礦熔點(diǎn)在1600-1700K之間，組成紅土鎳礦的礦物氧化物穩(wěn)定性依次為:Ca0>Si02>Fe203>Ni0，氧化物穩(wěn)定性大小決定該元素的還原性大小，因此，紅土鎳礦中各氧化物在還原性氣氛中還原順序?yàn)?N1SFeSOSW1SX^aOAKEF火法冶煉鎳鐵是在高溫條件下，以C(或Si)作還原劑，對(duì)氧化鎳礦中的N1及其他氧化物(如FeO)進(jìn)行還原而得，同時(shí)采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序附0、？60、(>203、3102進(jìn)行還原反應(yīng)，具體的還原反應(yīng)公式為:Ni0+C^Ni+C0TT=420 °C(1), FeO+C—Fe+CO丨T=650°C (2), Cr203+C—Cr+C0T 和 Si02+C—Si+C0T。
但是因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，N1及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在鎳鐵冶煉過程中，其實(shí)際反應(yīng)較復(fù)雜，反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成鎳鐵，從上述(1)、(2)反應(yīng)式中可看出:Ni0、Fe0還原反應(yīng)開始溫度較低，而且，N1的開始反應(yīng)溫度比FeO約低200°C;因而，火法冶煉鎳鐵過程中，盡管所采用的鎳礦N1含量較低，但Ni090%以上被還原，而且，在Ni/Fe很低的情況下，可通過不同的工藝操作，使產(chǎn)品含Ni量提高到較高水平，與鐵合金其他產(chǎn)品(如高碳鉻鐵、錳硅合金等)相比，電爐粗鎳冶煉難度相對(duì)較低。
[0005]為了提高鎳鐵產(chǎn)品質(zhì)量，電爐鎳鐵采用選擇性還原原理進(jìn)行冶煉，即缺碳操作，缺碳操作是指在電爐還原熔煉的過程中幾乎所有的鎳氧化物都被還原成金屬，而鐵則不必全部還原成金屬鐵，鐵的還原程度通過還原劑的加入量加以調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是使用最少的還原劑還原出最多的硅，使鐵水中硅含量達(dá)到1.0%以上，以提高鐵水過熱度，并且本發(fā)明可以在使用同樣的還原劑用量基礎(chǔ)上將硅的入合金率提尚40%以上。
[0007]如果單純的通過添加還原劑的用量，肯定能提高Si02的還原率，但是由于紅土鎳礦中各氧化物在還原性氣氛中還原順序?yàn)?Ni0>Fe203>Si02>Ca0，增加還原劑的用量必然會(huì)導(dǎo)致Fe的入合金率升高，產(chǎn)品品位降低，渣溫升高；并且Si02還原需要溫度在1400°C以上，然而回轉(zhuǎn)窯最高溫度只有800°C。此外，因?yàn)殡姌O周圍弧光區(qū)溫度高于1500°C，所以大量的Si02還原是在電極弧光區(qū)進(jìn)行的，所以只有增加電極弧光區(qū)的殘?zhí)炕蛱岣唠妷旱燃?jí)以提高弧光區(qū)面積才能提高二氧化硅的還原，但因?yàn)樘岣唠妷旱燃?jí)受到變壓器影響，調(diào)整空間不大，所以采用本發(fā)明來增加電極弧光區(qū)的殘?zhí)恳蕴岣叨趸璧倪€原。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
一種RKEF工藝冶煉鎳鐵鐵水增硅的方法，通過在電極弧光區(qū)添加煙煤，促進(jìn)Si02的還原。
[0009]根據(jù)上述所述RKEF工藝冶煉鎳鐵鐵水增硅的方法，包括以下步驟:
步驟一:將紅土礦經(jīng)過篩分、破碎和混勻后通過皮帶運(yùn)輸置于干燥窯中，使表面含水量為30%-35%的紅土礦干燥到表面含水量為18%-22%的干礦；
步驟二:將步驟一的干礦和還原劑、熔劑、返料通過鏟車運(yùn)至皮帶上，所述還原劑包括煙煤、越南粉無煙煤和顆粒無煙煤，然后通過皮帶運(yùn)輸至各個(gè)料倉(cāng)，備用；
步驟三:當(dāng)產(chǎn)品中Si含量低于1.0%時(shí)，往電爐的電極弧光區(qū)添加煙煤；
步驟四:將干礦、越南粉無煙煤、顆粒無煙煤、熔劑和返料配料后經(jīng)過皮帶運(yùn)輸置于回轉(zhuǎn)窯中，進(jìn)行進(jìn)一步的脫水、焙燒和預(yù)還原，產(chǎn)出750 0C -850 0C的焙砂；
步驟五:將焙砂經(jīng)過運(yùn)輸裝置加入到電爐上方的料倉(cāng)，再經(jīng)下料管加入電爐進(jìn)行熔煉，使得干礦在電爐內(nèi)繼續(xù)還原，產(chǎn)出粗鎳合金和爐渣；
步驟六:將步驟五中粗鎳合金排放到鎳合金罐，將鎳合金罐運(yùn)至KR機(jī)械攪拌工位進(jìn)行脫硫，得到精煉鎳合金；
步驟七:將步驟六中精煉鎳合金通過鑄鐵機(jī)澆注得到鎳合金小錠；
步驟八:精整，包裝。
[00?0]進(jìn)一步地，所述的顆粒無煙煤的粒度為5-15mm，固定碳含量大于80%。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述焙砂中殘?zhí)亢繛?%-6%。
[0012]再進(jìn)一步地，所述越南粉無煙煤和顆粒無煙煤的添加比例為(1-2):(1-2)。
[0013]再進(jìn)一步地，所述越南粉無煙煤和顆粒無煙煤的添加比例為1:1。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
(1)該方法可有效的使鐵水增硅，使鐵水中硅含量達(dá)到1.0%以上，并且對(duì)產(chǎn)品品位影響不大，能有效降低還原劑的用量，得到經(jīng)濟(jì)合理的渣型，降低能耗，使得成本有效降低；
(2)為RKEF工藝鐵水增硅提供了一種簡(jiǎn)單、切實(shí)可行的方法，相比較于配料站增加還原劑量，還原劑用量少，且對(duì)渣型影響小，調(diào)整速