日本大江山用回转窑直接还原针铁矿生产镍铁的工艺过程

日本大江山用回转窑直接还原针铁矿生产镍铁的工艺过程内容摘要：

(a)原料 使用的原料是硅镁镍矿 ，使用无烟煤和焦粉作为还原剂，燃煤和石灰石作为溶剂，典型的化学组分构成见表 3～ 5。 因为产品是直接使用于不锈钢生产中，所以当中的磷含量要控制在 %以下，因此我们使用了含磷量较低的特种煤。 关于产品中的硫含量 不做特别的限制， 这是因为 AOD法冶炼不锈钢有足够的脱硫能力，同时硫在还原后的金属聚集中还扮演着重要的角色。 (b)制团 我们原来采用浸湿过程，即原料在筛选之后进行湿式研磨，之后利用压力较低的设备制成条状团块，当中的含水率在 32%左右。 制团这个过程 在 1984 年进行了改善，改进后的团块含水量降为 18%，提高了团块的强度并节省了能源，这样做的结果是增加了装料量同时回转窑获得了稳定的运行状态。 表 4 燃料的典型化学组分 项目 总水分 内水 灰分 挥发份 固定碳 磷 硫 热值 无烟煤 —— 6240 焦粉 —— 6920 煤 A 6310 煤 B 6400 表 5 典型的石灰石化学组分 烧损 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO P S 这些完成的工艺过程改 进工作中，添加了气落式磨矿机用于研磨和干燥矿物、混合及混磨机和制团机等新设备。 利用矿物特性调整矿物混合比例、通过可靠的含水量的调控生产出高品质的团块， 在这一阶段，无烟煤、焦粉和石灰石等所有成分都添加进团块当中。 团块在回转窑的运行过程中起到了安全稳定的作用，图 2 表示的是矿物中粘土成分和水含量在成块过程中的相关性。 冶炼 (a)回转窑的实际特性 图 3 展示了工艺过程典型的运转条件，如图展示的那样，团块连续不断地进入到 炉排 当中，与逆流行进的热烟气完成热交换之后 进入到回转窑之中。 在回转窑里，团块平 均行进速度是 6m/h。 在行进期间，燃料煤燃烧产生的热烟气与其逆流行走，所有冶炼过程的各个阶段为： 脱水、还原、团块崩裂、熔渣生成、还原后金属颗粒聚集。 碳进入到团块中作为燃料和还原剂参与反应。 工艺过程中最重要的技术是，通过团矿均匀地加入到回转窑中，完成了一个稳定的运转状态，同时获得稳定的温度场 ，团块中的碳质材料通过调控配比给预热器提供了稳定的获取烟气的条件。 如团块品质较低，那么入窑供料速率会发生变化，或者内部所含的碳质材料扩散，将会导致物料与回转窑内壁接触部位局部过热或过冷，从而增加细颗粒烟尘，并使窑内抽力情况 恶化。 这些问题被认为是生成窑环、缩短耐火材料使用寿命、破坏金属聚集的根本问题。 图 2 团块强度相关条件 图 3 回转窑的运行 (b)回转窑当中的反应行为 图 4 是计算机模拟以及我们停产检修后 关于温度场和反应状态的 调查结果， 应该注意在图中， 在炉排当中（预热器），由于发生的抽力被品质较好的团块克服而有效地完成了热交换，通过炉排之后的烟气温度为 90℃。 团块行进至回转窑中部的时候，脱水、结晶水蒸发、石灰石分解等过程完成。 铁、镍氧化物被还原气还原开始的时 候，因为体积膨胀以及逐渐软化的关系，团块崩裂。 为了有效利用团块当中碳质材料作为还原剂和燃料的作用， 合理地控制其反应性是其中的一项本质因素。 图 4 回转窑内部反应状况 物料移动至回转窑出口约 30 米的时候， 物料温度上升至 1100℃以上，在这个阶段， 熔渣生成反应开始，同时还原反应发生。 镍氧化物呈橄榄石结构（ Ni,M。