[发明专利]一种RKEF工艺冶炼镍铁铁水增硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于铁合金生产领域，尤其是涉及一种RKEF工艺冶炼镍铁铁水增硅的方法。

背景技术

目前常见的红土镍矿生产镍铁方法有火法、湿法、火湿结合法三种方法。其中RKEF（回转窑—电炉）流程是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼流程，该工艺主要分为几个工序：干燥、焙烧、预还原、电炉熔炼和精炼等。RKEF工艺技术始于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7-8万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。

RKEF（回转窑—电炉）工艺的工序分为以下几个步骤：1、干燥：采用回转干燥窑，主要脱除矿石中的部分自由水；2、焙烧-预还原：采用回转窑，主要作用是脱出矿石中剩余的自由水和结晶水并且预热矿石，还能选择性还原部分镍和铁；3、电炉熔炼：还原金属镍和部分铁，将渣和镍合金分开，生产粗镍合金；4、精炼：一般采用钢包精炼，脱出粗镍合金中的杂质，如硫、磷等。具体操作是将红土矿经过筛分、破碎、混匀后，使含有表面水分为30-35%的湿矿经过皮带运输加入干燥窑干燥到含表面水分20%左右，然后将干矿、还原煤、熔剂和返料等物料配料后由皮带加入还原焙烧回转窑进一步脱水、焙烧、预还原，产出750℃-850℃的焙砂，焙砂经运输装置加入电炉上方的料仓，再经下料管加入电炉进行熔炼，产出粗镍合金和炉渣，粗镍合金排放到镍合金罐，镍合金罐运至KR机械搅拌工位，进行脱硫，得到精炼镍合金，精炼镍合金水通过铸铁机浇注成镍合金小锭，而后精整、包装。

镍铁冶炼的原理是：由于红土镍矿熔点在1600-1700K之间，组成红土镍矿的矿物氧化物稳定性依次为：CaO>SiO2>Fe203>NiO，氧化物稳定性大小决定该元素的还原性大小，因此，红土镍矿中各氧化物在还原性气氛中还原顺序为：NiO>Fe203>SiO2>CaO。RKEF火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C（或Si）作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物（如FeO）进行还原而得，同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应，具体的还原反应公式为：NiO+C→Ni+CO↑T=420℃（1），FeO+C→Fe+CO↑T=650℃（2），Cr2O3+C→Cr+CO↑和SiO2+C→Si+CO↑。

但是因不同产地的镍矿成分不同，NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同，因而，在镍铁冶炼过程中，其实际反应较复杂，反应生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成镍铁，从上述（1）、（2）反应式中可看出：NiO、FeO还原反应开始温度较低，而且，NiO的开始反应温度比FeO约低200℃；因而，火法冶炼镍铁过程中，尽管所采用的镍矿NiO含量较低，但NiO90％以上被还原，而且，在Ni／Fe很低的情况下，可通过不同的工艺操作，使产品含Ni量提高到较高水平，与铁合金其他产品（如高碳铬铁、锰硅合金等）相比，电炉粗镍冶炼难度相对较低。

为了提高镍铁产品质量，电炉镍铁采用选择性还原原理进行冶炼，即缺碳操作，缺碳操作是指在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂的加入量加以调整。

发明内容

本发明的目的是使用最少的还原剂还原出最多的硅，使铁水中硅含量达到1.0%以上，以提高铁水过热度，并且本发明可以在使用同样的还原剂用量基础上将硅的入合金率提高40%以上。