熔煉方法和工藝如下：
預(yù)處理步驟是將原料紅土鎳礦磨細(xì)后, 與含碳物料和熔劑石灰石混合, 然后連續(xù)給入回轉(zhuǎn)窯。在回轉(zhuǎn)窯中, 物料與煤燃燒所產(chǎn)生的熱氣流逆流運(yùn)動(dòng),經(jīng)受所有熔煉步驟--干燥, 脫水, 還原和金屬成長(zhǎng)。金屬是在窯中半熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉(zhuǎn)窯出來就將它水碎,磨細(xì)后, 用重選和磁選機(jī)將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來。分離出來的鎳鐵呈直徑2~3毫米的沙狀顆粒, 并夾帶1~2%爐渣, 其化學(xué)組成為C0.1%, Ni18~22%, S0.45%, P0.015% 。 此產(chǎn)品不管含硫多高均適用于煉鋼過程, 因煉鋼時(shí)有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過程中相當(dāng)有利于連續(xù)加料和作為冷卻劑物料快速溶解。
回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。
工藝原理
雖然紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝，但目前世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。
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NiO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NiO、FeO、Cr2o3、SiO2進(jìn)行還原反應(yīng)。
因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，NiO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：NiO、FeO還原反應(yīng)開始溫度較低，而且，NiO的開始反應(yīng)溫度比FeO約低200℃；因而，火法冶煉鎳鐵過程中，盡管所采用的鎳礦NiO含量較低，但NiO 90％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。
三、紅土鎳礦預(yù)處理
紅土鎳礦屬非結(jié)晶型礦種。不同鎳礦類型，成分波動(dòng)范圍為：Ni 0.87％～3.85％，F(xiàn)e 6％～50％，MgO 1.5％～32％，Si02 5％～58％，Al2o3 1％～15％，P 0.000 4％～0.000 2％，S 0.00l％～0.08％。
紅土鎳礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分較高，尤其是目前我國(guó)紅土鎳礦主要進(jìn)口國(guó)菲律賓和印尼兩國(guó)氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在30~35％范圍波動(dòng)。為確保鎳鐵冶煉爐況穩(wěn)定，鎳礦在入爐前必須進(jìn)行脫水，造塊處理。不同的鎳鐵生產(chǎn)廠家對(duì)入爐前鎳礦的脫水燒結(jié)處理普遍使用如下幾種預(yù)處理方式：
①回轉(zhuǎn)窯烘干→造塊→回轉(zhuǎn)窯高溫脫水、預(yù)熱。
②回轉(zhuǎn)窯烘干→造塊→豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。
③回轉(zhuǎn)窯烘干→脫水、燒結(jié)（包括預(yù)還原）。
不同的鎳礦處理工藝的投資費(fèi)用及工藝操作難度不同，對(duì)整個(gè)鎳鐵冶煉工藝綜合能耗及產(chǎn)品質(zhì)量的影響也有所不同，因而，隨著我國(guó)鎳鐵生產(chǎn)的規(guī)模化，選擇何種鎳礦預(yù)處理方式，值得分析。
四、數(shù)種工藝流程
1、回轉(zhuǎn)窯直接還原法
鎳礦→烘干→破碎→配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)→預(yù)熱→回轉(zhuǎn)窯脫水、還原→固融態(tài)渣鐵混合物→水淬→磨碎→跳汰、強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離→細(xì)粒鎳鐵→電爐重熔→精煉脫硫→鎳鐵。
該工藝?yán)没剞D(zhuǎn)窖全程對(duì)鎳團(tuán)礦進(jìn)行脫水、焙燒，NiO、FeO等氧化物還原，金屬物聚集，最后生成融態(tài)海綿狀?yuàn)A渣鎳鐵。熔煉過程熱能來自煤粉（或重油）燃燒放出的熱量，其是火法冶煉鎳鐵生產(chǎn)中，設(shè)備最簡(jiǎn)單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產(chǎn)工藝。
2、鼓風(fēng)爐法
鎳礦→回轉(zhuǎn)窯烘干→制塊→配入焦炭→鼓風(fēng)爐冶煉→粗鎳鐵→精煉降Si、C、P、S→鎳鐵。
該工藝在冶煉設(shè)備結(jié)構(gòu)方面與高爐法冶煉鎳鐵有相似之處。冶煉過程中以焦炭燃燒放熱作為熱源，但反應(yīng)機(jī)理有所不同。高爐直接冶煉出的鎳鐵，其含Ni量基本取決于入爐鎳礦中的Ni／Fe比值，而鼓風(fēng)爐法生產(chǎn)的粗鎳，其含Ni量，不只受限于該比值的大小。
鼓風(fēng)爐工藝是最早出現(xiàn)的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的技術(shù)，1875年，在新喀里多尼亞小高爐就已應(yīng)用，后法國(guó)也有采用，但該法因消耗大量?jī)?yōu)質(zhì)焦炭、污染嚴(yán)重而為人詬病。最終該工藝在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)保壓力下停止，1985年日本礦業(yè)公司佐賀關(guān)冶煉廠的最后一座鎳鐵高爐熄火，標(biāo)志著鼓風(fēng)爐冶煉鎳鐵技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家壽終正寢。
3、高爐法
鎳礦→脫水、燒結(jié)、造塊→配入焦炭、熔劑→高爐冶煉→粗鎳鐵→精煉降Si、C、P、S→鎳鐵。
在國(guó)內(nèi)，近年采用的火法冶煉鎳鐵較為普遍，主要是借用于現(xiàn)有煉鐵小高爐直接轉(zhuǎn)產(chǎn)，具體操作與小高爐生產(chǎn)生鐵操作相似，特別適合于使用低Ni、高Fe鎳礦生產(chǎn)低Ni鎳鐵（含鎳生鐵）。
該工藝仍以焦炭燃燒放熱作為冶煉熱能，入爐鎳礦中FeO可被焦炭中的C充分還原，故粗鎳鐵中的Ni含量高低基本受限于入爐鎳礦Ni／Fe的比值大小。
由于國(guó)家限制400 m3以下小高爐的使用，而使用礦熱電爐，利用低鎳高鐵鎳礦，直接生產(chǎn)低Ni鎳鐵，其工藝的合理性和易操作性，似乎不及高爐法，因而采用大容量高爐冶煉低Ni鎳鐵值得關(guān)注和研究。
4、電碳熱法
鎳礦→脫水、造塊→配入焦炭、熔劑→電爐冶煉→粗鎳鐵→降C、Si、P、S精煉→鎳鐵。
電碳熱法是以C作還原劑，在電能高溫條件下，對(duì)鎳礦中的NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，冶煉出鎳鐵，因而，在電爐冶煉過程中，調(diào)整合適的配炭量，限制FeO還原，可生產(chǎn)出Ni含量較高的電爐鎳鐵。
國(guó)外火法冶煉鎳鐵主要采用此工藝，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)含Ni大于10％的產(chǎn)品時(shí)亦普遍采用。主要冶煉設(shè)備為礦熱電爐，國(guó)內(nèi)個(gè)別廠家也有使用與電弧爐結(jié)構(gòu)相似的電爐生產(chǎn)（其設(shè)備最大容量為9 MVA），其鎳礦預(yù)處理方式，冶煉工藝的具體操作，精煉工藝設(shè)備配套情況及精煉效果均不盡相同，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比也存在一定差異。
5、電硅熱法
鎳礦→烘干→破碎→高溫脫水煅燒成塊→配入熔劑→礦熱電爐熔化→NiO熔體→倒人反應(yīng)包→向反應(yīng)包加入45％硅鐵→倒包反應(yīng)→粗鎳鐵→降P、Si精煉→鎳鐵。
電硅熱法工藝是以Si作還原劑，在高溫條件下，對(duì)NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，生成鎳鐵。 據(jù)資料介紹，國(guó)外電硅熱法工藝是在爐外，通過倒包操作，使加入的Si對(duì)熔體中的NiO進(jìn)行還原，生成鎳鐵，與熱兌法生產(chǎn)微碳鉻鐵的反應(yīng)機(jī)理和工藝操作基本相同，因而，可稱之為熱兌法工藝。
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