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红土镍矿工艺


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  我国钢铁年产量已连续多年居世界第一,成为名副其实的世界钢铁大国。作为衡量世界钢铁强国标志之一的高性能、高附加值的我国不锈钢年产量2007年已达到720万吨左右,已连续3年居世界首位,其中含高镍的300系列不锈钢产量约占58%左右

  我国是一个镍资源相对贫乏的国家,相当大部分依赖进口。传统的从硫化镍矿中提取镍金属已有近百年历史,工艺成熟,但经百年开采,地球上硫化镍矿资源日渐枯竭,因此用氧化镍矿(俗称:红土镍矿)提取镍金属正逐步成为世界提取镍金属的主流。

  我国作为世界镍矿与镍金属进口的第一大国,针对从镍矿中提取镍金属不同工艺的特点,研究并探索一条适合我国国情的镍金属生产发展道路,建议政府有关部门制定相应的战略与策略,对确保我国不锈钢与特钢产业持续健康发展必须的镍资源供应具有重大现实意义。

     提取工艺

  1、湿法冶炼

  一般红土镍矿含Ni在0.8~3.0%之间,含Co在0.02~0.3%之间,湿法冶炼仅提取其中的Ni和Co,其余近97%部分包含含量较高的Fe(占总量的10~45%%)和少量的Cr全部作为固体废弃物废弃,需建专门场地堆集;湿法冶炼采用液态酸或氨作为Ni、Co的浸出剂,使用后除部分回收利用外,其余均以液态经处理后排放江河或汇入废液潭;湿法冶炼中还会产生大量的CO2气体排放。由于生产中产生的固体、液体、气体废弃物不能被循环利用,从而对环境造成极大危害,属三废全排放,因此,在我国没有发展前途。

  2、火法冶炼

  无论是电炉还是高炉,生产中产生的固体炉渣因已经高温煅烧,经干燥研磨即成为低强度的水泥,是水泥生产厂家生产标准水泥时的填充剂,也是砖瓦厂生产砖瓦的优质原料,可100%得到循环使用;另外,高炉生产中使用的冷却水,可建封闭冷却水池循环使用;高炉冲渣水也可沉淀后循环使用。因此火法冶炼产生的固体、液体废弃物几乎全部得到循环回收利用,在三废中彻底解决了二废,因此是我国镍金属提炼工业发展的方向。但无论是电炉还是高炉,对生产中产生的CO2排放尚没有彻底解决的办法,国际上也没有解决此难题的报导。由于红土镍矿与一般铁矿相比硫含量较低,因此生产中SO2排放较一般生铁冶炼大大减少,但火法冶炼中对煤气的回收利用,对粉尘的回收利用则是重点。其中电炉占地面积小,较易处理;高炉则相对工程与投资量较大。我们应密切结合我国的实际,加速研究、制定整套火法冶炼镍铁的符合环保生产和循环经济需要的设备、标准和工艺是当务之急。

  3、电炉冶炼

  主要以电为主要能源。一般人都认为电能清洁、方便,冶炼时不排放CO2,符合环保。我们应了解,如果所用的电是核电、风电、太阳能电,这观点当然不错。但事实是我国电炉冶炼绝大部分使用煤电,发电过程中产生大量CO2与废气,煤燃烧经锅炉将水变成高温、高压蒸汽以气体能带动气轮机转动形成机械能,汽轮机的机械能再带动发电机转动形成电能。能量的形式每转换一次,效率就降低一次;加之电能远距离输送的损耗,因此经层层损耗,电能至用户电炉时每消耗一度电发出的热量远低于将发这一度电的煤炭直接投入高炉产生的热量。因为投入高炉的焦炭是直接燃烧不经能量转换而效率高。由于用电能和电炉冶炼同高炉相比必须达到同样的温度才能出铁水,因此用电能与电炉冶炼耗电转化为电煤的用量将高于用高炉用焦炭的用量,推而论之,用电能经电炉冶炼排放CO2总量将超过高炉冶炼。其次,高炉冶炼时以焦炭为能源,而将煤炼成焦炭过程可从煤中提取几百种化工原料,公认是经济合理综合利用煤资源的有效途径。之后,电力生产投资大,焦炭生产投入少。因此,高炉生产镍铁比电炉生产在能源消耗与环保上更胜一筹。

  从不同工艺的产品质量、价格与市场需求比较,湿法冶炼:能分别提炼出含量99.9%的镍和钴金属,这是湿法冶炼很大的优势。其产品纯镍是电镀、电池、化工催化设备与特种不锈钢特钢的主要原料;纯钴是耐高强、高温、高耐磨特钢的主要原料。

  湿法冶炼在我国历史比较长,占我国镍金属产量比例较高。但纯镍的年产量已远超过以上用途的年市场需求量。因此,目前相当大部分被转用于300系列含镍不锈钢的冶炼。这真是高射炮打蚊子,有大材小用之嫌。由于湿法冶炼生产工艺投资大,周期长,工艺复杂,成本较高而售价较高,使不锈钢与特钢生产企业对其是又爱又恨。爱其纯度高,使用方便,产品质量有保证;恨其价格太高,使产品成本上升盈利降低,减少市场竞争能力,但这种状态一时尚难以改变。

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