电炉熔炼镍铁车间设计

电炉熔炼镍铁车间设计(design of electric furnuce smelter of ferronickel)

以氧化镍矿为原料，经预处理后，用电炉还原熔炼产出粗镍铁，再经精炼除去杂质，获得镍铁成品的镍冶炼厂车间设计。

工艺过程 电炉熔炼镍铁的原料，主要是硅酸盐型氧化镍矿(含2％～3％Ni)，也可以处理褐铁矿型的氧化镍矿(含1％～2％Ni)。由于原料成分不同，工艺略有区别。主要生产过程包括备料、电炉熔炼和镍铁精炼三个工序。

(1)备料。包括原矿干燥、煅烧、熔炼前的预加热和预还原。新设计的工厂多经过预还原，使矿石所含镍和一部分铁还原成金属状再进行熔炼。希腊拉瑞姆纳厂(Larymna plant)处理含铁高的红土矿(即褐铁矿型的氧化镍矿)时，为避免矿石所含铁过多地还原进入镍铁，降低镍铁品位，采取控制还原。上述备料过程一般在回转窑中完成，只有多米尼加采用鹰桥公司(Falconbridge Co．)的技术，先将矿石制团，再用竖炉煅烧还原。

(2)电炉熔炼。一般采用大功率矿热电炉。电炉操作分为覆盖式操作和敞开式操作两种。前者用于处理高硅高镁矿石。由于渣的熔点高，电阻大，电极插入渣层比较浅，熔池表面覆盖一层炉料。敞开式操作电炉用于处理含铁高、含镁和硅低的红土矿。由于炉渣熔点低于镍铁熔点，电极插入渣层比较深，离镍铁层近，使镍铁过热能顺利放出，熔池面敞开。未经预还原的料，通常在电炉中加焦粉进行还原熔炼，产出粗镍铁和炉渣，经过预还原的料在电炉内只是熔化造渣产出粗镍铁和炉渣，也有的工厂如美国汉纳镍厂(Hanna Nickel PIant)的回转窑只起煅烧、预热作用，电炉起熔化作用，熔融炉料在炉外摇包里加硅铁还原产出粗镍铁和炉渣。西方国家的镍铁厂都控制粗镍铁含镍大约为20％。处理硅酸镍矿时，炉渣含铁不高，可以废弃。希腊拉瑞姆纳公司处理高铁红土矿，采用控制还原，炉渣含铁很高，用以回收铁。前苏联波布斯克镍铁厂采用另外一种工艺，将矿石中的铁大部分还原，产出含4％～5．5％Ni的低镍铁。

(3)镍铁精炼。通常采用转炉，也有采用电炉精炼。熔融的粗镍铁一般预先往炉外镍水包里加碱脱硫，再用氧气转炉吹炼脱磷、硅、铬和碳，也可不在炉外脱硫，直接用转炉吹炼。希腊拉瑞姆纳镍铁厂用氧气转炉吹炼除去大部分铁，提高镍品位，直至含90％Ni再进行电解精炼，产出电解镍。电炉炼镍铁的典型工艺流程见图1。

主要设备 与铁合金生产用设备基本相同，备料用回转窑直径为3～4．5m，长70～100m，日处理矿量为1200～1500t。熔炼用10000～50000kV•A电炉。每吨镍铁耗电550～700kw•h。电炉的计算见电炉镍锍熔炼车间设计。

车间配置 镍铁车间的回转窑和电炉一般紧密相联，以便回转窑产出的热料直接加入电炉熔炼。其典型配置见图2。

主要技术经济指标 电炉熔炼镍铁的镍回收率为90％～98％；镍铁成分，含镍加钴为24％～30％；矿石含镍为1％～3％；每吨镍铁耗电为550～800kW•h；渣含镍为0．1％～0.2％。