镍铁冶炼用各项原材料及辅料级别等级要求

原材料的质量及供应条件直接关系着镍铁冶炼的各项技术经济指标,是确保按计划品种顺利进行生产,达到优质、高产、低耗、高效的前提条件。必须大力改善冶炼原料的供应和管理，积极实现冶金原料的“精细”化，确保冶炼用原料的化学成分和物理性质符合技术条件，连续供应的原料成分和物理性质保持稳定。

镍铁冶炼所需基本原料科分为主炉料即氧化镍矿和含镍、铁返回料，辅料即还原剂、熔剂、成球黏结剂等。

氧化镍矿及返回料

氧化镍矿的大致成分见表1。硅酸盐型氧化镍矿的火法冶炼，首先要对购回的矿石进一步筛选或手选，以排除那些风化程度较差、含镍品位较低的大块贫矿，并经均匀化处理，力求获得镍品位较高且稳定的矿石。

表1 氧化镍矿类型及成分

氧化镍矿含游离水和结晶水一般在30%左右，经干燥后仍含20%左右结晶水，须经720℃以上煅烧，充分排水，并预还原后，方可入炉冶炼。

红土矿是由铁和镍的氧化物组成的次生共生矿，其特点是硬度小，含水高(ω(H2O)=20%-40%)，易泥化，品位约为1%。据统计，红土矿一类镍矿占世界镍储量的75%以上，是非常有价值的镍资源。红土矿各成分含量如下表2所示。

表2 红土矿成分的质量分数 %

含镍不锈钢、合金冶炼产生的除尘灰，含镍材料加工产生的打磨屑、酸洗泥、镀镍泥及其他含镍、铁返回料，经干燥脱水后，根据入炉成分要求，可与新矿搭配造球利用，具有很好的技术效果和经济价值。

冶 金 辅 料

1、还原剂用煤炭

煤是一种固体燃料和化工材料，含碳量一般为46%-97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽，相对密度为1.1-1.8。就世界矿物能源探明的地质储量看，煤炭资源最为丰富，约10万亿吨。中国探明可直接利用的煤炭资源储量为1886亿吨，剩余可采储量为900亿吨。我国煤炭总的分为无烟煤、烟煤和褐煤三类，其中烟煤又包括贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤。

1.1煤的性质

煤的性质通常指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。煤的性质与成煤植物积聚环境和煤化程度有关。煤的物理性质包括煤的光泽、颜色、密度、表面性质(润湿性、比表面积和孔隙度等)、光学性质(折射率、反射率)及其热学、力学、电学和磁学性质。煤的热学性质包括煤的比热容、煤的导热系数和热稳定性。煤的力学性质包括硬度、强度和可磨性。煤的化学性质是指煤与多种化学试剂在一定条件下产生不同化学反应的性质，包括氧化、加氢、卤化、水解和烷基化以及煤与CO2的反应性等，还包括用不同溶剂萃取的可萃取性。煤的工艺性质指煤在一定加工条件下或转化过程中所呈现的特性，如煤的塑性、可选性、黏结性、结焦性以及煤的发热量、煤灰熔融性和煤的结渣性等，煤的性质决定其用途。

1.2煤的主要用途

无烟煤的主要用途：

(1) 煤化程度大的无烟煤可用作还原剂(代焦炭)炼制电石、碳化硅、红磷、黄磷、镁钙磷肥、石灰、白云石及其他冶金产品(如烧结矿等)，可用作石墨电极、合成氨等的原料，用作其他工业窑炉燃料、还原剂等。

(2) 煤化程度中等的无烟煤中，低硫、低灰分煤可用于高炉喷吹，块煤可用于煤气发生炉制气，小高炉还可用块煤代替焦炭作还原剂。

(3) 煤化程度小的无烟煤用于合成氨、煤气发生炉、高炉喷粉、矿石烧结及火电、水泥、石灰等生产的原燃料。

不黏结煤(烟煤)主要包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤、贫煤。其主要用途如下：

(1) 长焰煤主要用作机车、发电及工业锅炉和窑炉燃料，通过低温干馏加工为各种液体燃料，制成合成原料气等，用于发生炉制成煤气，高压加氢制成各种液体燃料。

(2) 不黏煤主要作为燃料用于机车、发电及各种工业锅炉、窑炉和制作发生炉煤气。

(3) 弱黏煤主要作为燃料用于机车、发电及各种工业锅炉、窑炉，用于发生炉制造煤气为冶金、水泥、玻璃工业提供能源，低灰分低磷分者可配煤炼焦。

(4) 贫煤用于发电、工业窑炉及制造合成原料或发生炉煤气，作为工业燃料使用。

褐煤的主要用途如下：

(1) 块煤或压制成型以造气、炼焦(加黏结剂)或低温干馏为半焦、焦油再加工等。

(2) 用作工业原料制作活性炭、磺化煤、合成塑料，提取褐煤蜡、腐殖酸钠等。

(3) 制造农肥等。

1.3煤质指标分级

国内外目前尚无评价煤质优劣的统一标准。根据有关资料介绍，有关主要煤质指标等级如表3和表4所示。

表3 煤质指标等级(一)

表4煤质指标等级(二)

3.2.1.4对煤质要求的应用实例

氧化镍矿焙烧处理过去多用低硫、低灰分、高发热值的焦粉。为了节约焦炭和改善工艺效果，目前多用无烟煤粉代替或部分代替，对其煤质要求为：灰分小于15%，硫分小于1.5%，磷分小于0.04%。煤气发生炉用煤质量如表5所示。

表5 煤气发生炉用煤质量要求

3.2.2熔剂用石灰石

石灰石作为镍铁冶金熔剂使用，其质量应符合以下要求：

(1) 碱性氧化物(CaO)含量应高，酸性氧化物(SiO2+Al2O3)含量应低。石灰石中CaO的理论含量为56%，自然界中石灰石都会有一定的杂质，故实际含量要比理论含量低。冶炼要求石灰石中SiO2和Al2O3含量不大于3.5%，以使石灰石的有效熔剂提高，即有效 CaO活度提高。

(2) 有害杂质S、P越低越好。石灰石中一般含S 0.01%-0.08，P 0.001%-0.03%。

(3) 石灰石应有一定的强度和均匀的块度。

石灰石化学成分和粒度要求如表6和表7所示。

表6 石灰石化学成分要求

表7 石灰石粒度要求

3.2.3黏结剂用膨润土

膨润土又称皂土，分钙质和钠质两种，是以蒙脱石为主的层状黏土矿物，用作成球黏结剂，配加量为成品量的1%-2%，对其质量要求如下：

(1) 最适宜的水分含量为7%-8%(干燥温度不大于149℃)。

(2) 小于0.043mm粒度的含量大于70%，小于0.074mm粒度的含量大于90%，小于0.15mm粒度的含量不小于97%。

(3) 膨润土应具有如下形态，即当3g膨润土与0.15g化学纯的氧化镁及100mm蒸馏水混合后静置24h，应无沉淀产生。胶体量不小于90ml，上层溶液不超过10%。膨润土的质量参考指标如表8所示。

表8 膨润土质量参考指标

氧化镍矿成球使用粉化的石灰粉(消石灰)取代膨润土作黏结剂被实践证明是合理的，值得推广。