低品镍铬生铁提镍技术试验及生产实践_曾仁福.pdf

2023 年第 3 期总第 302 期铁合金FEOALLOYS2023No3Tot302DOI:1016122/jcnkiissn1001-1943202303002作者简介曾仁福男，1991 年出生，2012 年毕业于贵州大学冶金工程专业，工程师。现主要从事锰铬合金冶炼工作。E-mail:zengrenfu jiugangcom。收稿日期2023-02-14低品镍铬生铁提镍技术试验及生产实践曾仁福马喜贞曾仁国(嘉峪关宏电铁合金有限责任公司甘肃嘉峪关735100)摘要通过低品镍铬生铁提镍技术试验，提高产品镍含量，实现低品铬铁经济效益最大化;同时验证提镍物料提镍效果，为后续低品铬铁提镍及降本增效指明方向。关键词镍铬生产技术试验经济效益降本增效中图分类号TF6443文献标识码B文章编号1001-1943(2023)03-0008-03PODUCTION TEST OF NICKEL EXTACTION FOMLOWGADE NICKEL CHOMIUM PIG IONZENG enfu，MA Xizhen，ZENG enguo(Jiayuguan Hongdian Ferroalloy Co，Ltd，Jiayuguan 735100，China)AbstractIn the paper，the nickel extraction technology of low-grade nickel chromium pig iron is tested to improvethe nickel content of the product and maximize the economic benefits of low-grade ferrochrome At the same time，itverifies the nickel extraction effect of nickel extraction materials，and points out the direction for the subsequent nickelextraction of low-grade ferrochrome and cost reduction and efficiency increaseKeywordsnickel chromium production，technical test，economic benefits，cost reduction and efficiency increase前言目前喜嘉峪关宏电铁合金有限责任公司铬铁 6号炉在处置不锈钢除尘灰烧结矿生产低品镍铬生铁，其镍含量在 05%065%之间、三氧化二铬含量在 10%12%之间，生产出的低品铬铁产品中镍含量在095%125%之间，铬含量在 12%14%之间，从不锈钢除尘灰烧结矿成分和产品成分对应关系来看，仅使用烧结矿进行生产，产品中合金元素含量偏低，影响产品整体价值的提升，产品价值没有实现最大化，若提升产品的综合价值，则需要配加其他含镍的物料进行搭配冶炼。不锈钢除尘灰烧结矿及合金成分见表 1。表 1不锈钢除尘灰烧结矿成分Tab1Sinter composition of stainless steel dust removal ash烧结矿/%NiCr2O3TFeNi/Fe低品铬铁/%NiCr05065 101253643 012018 09512512141提镍物料成分及预期试验效果11提镍物料成分本次试验使用的提镍物料为砂轮灰，其主要成分见表 2。从表 2 可知，提镍物料砂轮灰具有高镍、高铬以及高铁等特点，有很高的入炉使用价值。表 2砂轮灰主要成分Tab2Main composition of grinding wheel ash名称NiCr2O3TFeNi/Fe成分 1/%5051684690108成分 2/%40313185635007212预期试验效果提镍物料砂轮灰是一种粉状物料，入炉后可能存在被除尘吸走而导致回收利用率低的问题，但从具体成分来看，砂轮灰中含有 4%5%左右的镍，同时还含有13%17%左右的三氧化二铬，在提镍的基础上，还可以同步实现对其中有益元素铬和铁的回收，最大限度提高产品综合价值。考虑到砂轮灰入炉损耗问题，入炉后预期产品镍含量达到 14%以上1。2试验原料及方法21试验原燃料本次试验原料为不锈钢除尘灰烧结矿、砂轮灰，燃料及还原剂分别是冶金焦和中粒兰炭，辅料是硅石。22试验设备本次中粒兰炭入炉试验主要在铬铁 6 号炉进行，该炉为变压器容量 255 MVA 的敞口炉，其主要技术参数见表 3。表 3电炉主要参数Tab3Main parameters of electric furnace参数数值变压器容量/MVA255一次电流/A175炉壳直径/mm11 700炉膛直径/mm9 000电极直径/mm1 300电极电流密度/(A/cm2)64一次电压/kV110二次电压/V230炉壳高度/mm6 350炉膛深度/mm4 300极心圆直径/mm3 8004 000电极行程/mm1 40023试验方法本次试验在不改变原有炉料结构的基础上，砂轮灰按照 3%和 5%的配比进行入炉试验，入炉后根据炉况变化及合金成分调整焦炭及硅石用量。24试验过程为确保试验按照预定方案进行，达到预期目的，本次试验分为两个阶段进行。241验证阶段试验初期，砂轮灰按照 3%(每批 30 kg)的配比进行小批量试验，验证砂轮灰是否适用于低品铬铁生产以及提镍预期效果。(1)试验配比。验证试验用炉料结构见表 4。表 4验证试验阶段炉料结构Tab4Burden design in verification test stage名称烧结矿砂轮灰配比/%973用量/kg97030(2)试验结果。试验第一阶段合金成分见表 5。表 5试验期间低品铬铁合金成分Tab5Composition of low-grade ferrochrome during the test项目类别试验阶段理论测算砂轮灰配比NiCr实际成分NiCr含量/%314413821421356从验证阶段试验结果来看，砂轮灰配比 3%时，合金镍成分达到 142%、铬成分 1356%，与理论测算基本一致。(3)验证结论。在砂轮灰配比 3%的试验条件下，合金成分达到了 14%以上，镍回收率达到 90%以上;同时试验期间炉况稳定，经济技术指标持续进步，试验达到初步预期目标，说明砂轮灰适用于低品铬铁矿热炉冶炼，同时具有明显的提镍效果。242扩大配比阶段试验验证成功后，将砂轮灰配比由 3%提升至5%进行扩大试验，具体配比见表 6。表 6扩大试验阶段炉料结构Tab6Burden design in expanded test stage名称烧结矿砂轮灰配比/%955用量/kg95050扩大试验炉料入炉后，因提镍物料配比增加，在冶炼过程中对配碳量进行了匹配性调整，炉况整体稳定，炉前出渣出铁顺畅，试验物料循环后合金镍含量升高至 15%以上。扩大试验阶段合金成分见表 7。表 7扩大试验低品铬铁合金成分Tab7Composition of low-grade ferrochrome for extended test项目类别试验阶段理论测算实际成分砂轮灰配比NiCrNiCr含量/%5158134815513419第 3 期曾仁福等低品镍铬生铁提镍技术试验及生产实践25生产实践根据实验结论，以不锈钢氧化铁皮为物料进行生产实践，配比 40%，实现了生产的稳定顺行。不锈钢氧化铁皮成分及合金成分见表 8。表 8实践低品铬铁合金成分Tab8Composition of low-grade ferrochrome in practice烧结矿/%NiCr2O3TFe低品铬铁/%NiCr1011110135536012514512143技术措施、操作要点及试验结果分析31技术措施(1)物料粉子率及水分控制。提镍物料属于粉状物料，入炉后可能会造成综合入炉粉末率超标、料面透气性恶化以及水分增加等问题，影响炉况的安全顺行。为防止配入物料后粉子率和水分超标，日常生产中按照标准测量综合粉子率和测算水分，控制综合粉子率在 30%以内、水分不超 3%;若出现粉子率或者水分超标、料面透气性急剧恶化情况时，对料比进行调整，控制粉末率和水分，改善料面透气性，同时冶炼后期及出炉过程中可退负荷 23级进行控制2。(2)料面优化控制。开始试验后采取低料面工艺制度，料面较正常料面降低 100200 mm，降低料层压力及自重，改善料柱透气性。(3)下料预热。在每次维护料面后下料进行预热，收料时将预热的物料推至电极周围，严禁直接将新料推至电极周围3。32操作要点操作原则:以参数稳定、炉况顺行为前提，保持正常冶炼制度和生产秩序的基本稳定。具体操作如下:(1)操作档位控制:档位 173 档，冶炼前期高档位操作，冶炼后期低档位操作;出铁前档位降低 35 档进行控制，参数异常或者特殊情况下档位不受基准档限制，档位调整次数不做限制，以控制参数和稳定安全生产为准。(2)功率因数控制:065085 之间。(3)二次线电压:150220 V 之间。(4)二次电流差:12 kA。(5)一次电流:170 A。(6)有功功率:16 00021 000 kW。(7)耗电量及炉次:按照 6 炉/d 进行组织，单炉耗电量控制在 54 万 kWh 以内。(8)位移量控制:三相电极调整范围单次50 mm以内，位移若调整至上限(800 mm)，可适当降档操作。(9)压放量控制:160240 mm/班，增加电极压放时必须在电极烧结好的基础上进行，抢放电极时间不得超过 3 天。(10)在炉前出铁时，要求人工进行排碳。在出铁时要求“多拉多带”尽可能将炉内富集的焦炭带出，调节炉内焦炭层的厚度与透气性使电极深插，防止出现电极下方积碳而造成翻料。33试验结果分析从两个不同阶段的试验结果来看，低品铬铁中镍成分均达到 14%以上，与理论测算成分基本相当。从具体成分核算，砂轮灰入炉后镍元素整体回收率为 93%以上(验证阶段:1 42/1 44 95%=9368%，扩大试验阶段:155/15895%=932%)。砂轮灰具有提镍效果主要是因为其镍铁比高，平均镍铁比009 左右，是不锈钢除尘灰烧结矿镍铁比的 6 倍左右，在当前烧结矿冶炼下，按照镍回收率 95%、铬回收率90%进行测算，每批料配加3%以上的砂轮灰即可实现镍含量大于14%的目标 4。4结语(1)提镍物料砂轮灰入炉后，参数平稳，炉况稳定，电极深而稳的插入炉料中，在 3%的配比下即可实现低品铬铁镍含量大于 14%目标，说明砂轮灰适用于低品铬铁冶炼并具有明显的提镍效果5。(2)低品铬铁配加提镍物料(砂轮灰或氧化铁皮)入炉冶炼，除了具有提镍作用外，还可以回收其中的铬和铁，达到提产降耗的目的，为后续提镍及低品铬铁降本增效积累了宝贵经验。参考文献 1 廖运友，陈小平，黄卫，等高炉冶炼低镍铬生铁的实践 J 铁合金，2021，52(04):1-4，8 2 赵景富红土镍矿生产高品位镍铁试验研究J 铁合金，2022，53(03):21-24 3 赵爽，吴一帆，左宗敏，等镍铁冶炼节能技术及工艺研究 J 铁合金，2022，53(02):31-34 4 钟仁志，李承祖，周岳珍，等提高铜冶炼系统中镍直收率的生产实践 J 世界有色金属，2021(12):17-18 5 赵乃成，张启轩铁合金生产实用技术手册M 北京:冶金工业出版社，199801铁合金2023 年