小高炉和RKEF工艺比较

小高炉工艺——RKEF工艺的变迁过程

小高炉工艺发展过程：：

鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术，1875年，在新喀里多尼亚小高炉就已应用，后法国也有采用，但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止，1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火，标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。

前几年我国快速发展的不锈钢生产拉动了镍铁需求，在高镍价、低价焦炭、低环保门槛的条件下，部分投资者利用钢铁产业政策淘汰的炼铁高炉冶炼镍铁，获得暴利。但随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实，目前高炉镍铁厂大部分已停产。

高炉冶炼镍铁技术必将被淘汰的主要原因是：

(1) 原料适应性差、高炉无法大型化红

适用“高铁低镁(低镍)”红土镍矿，当红土矿含镍1.5％、含铁35％时可得到含镍约 4％的低镍生铁。如果用低铁高镁(高镍)矿，高炉渣量大、粘度大炉况顺行难以保证。 由于炉料强度低，只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁。

(2) 产品质量难以符合炼钢要求

高炉含镍生铁品位低，一般在2～8％，大多在5％以下，冶炼不锈钢时需要配合加入较多的镍板，这提高了单位原料镍的成本。 该工艺焦炭、熔剂的用量大，P、S大部分进入产品，镍铁品位低、ω (S)、ω(P)含量高，增加了不锈冶炼的负担。

(3) 生产工艺不稳定

镍铁的成分波动大，不易控制，难以大批量稳定供货。

(4) 焦比高

生产含镍2％的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗大于1.0t；生产含镍5％的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗量约2.0t。

(5) 污染严重

除去传统高炉污染，氟化物的污染更严重。为保持高炉顺行，必须加入萤石以提高炉渣流动性，萤石加入量占炉料总量的8～15％，国内镍铁小高炉没有脱氟设备，全部放散，对人和环境伤害巨大。

RKEF工艺

RKEF工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)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。

表1 2005年美国金属学会调查的世界红土镍矿冶炼厂及年产量

我国在2011年第9号《产业结构调整指导目录（2011年本）》中明确将“高效利用红土镍矿炼精制镍铁的回转窑－矿热炉（RKEF）工艺技术”列为鼓励类产业。RKEF工艺近两年逐步在中国推广发展。

RKEF工艺优势：

1）原料适应性强。可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于30％的褐铁矿型氧化镍矿，以及中间型矿。最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。

2）镍铁品位高，有害元素少。同样的矿石，RKEF工艺生产的镍铁品位高于高炉法和“烧结矿-矿热炉”工艺。该工艺的脱硫和转炉精炼工序能够将镍铁的有害元素降低到ISO6501标准所要求的范围内，为炼钢用户所欢迎。

3）节能环保，循环利用。原料水分较多，料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘，回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电，经过烟气脱硫满足环保要求后排入大气，回转窑和矿热炉烟尘返回料场；矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料，炉渣水淬后成为建筑工业原材料。转炉烟气余热回收蒸汽，煤气回收利用，炉渣磁选回炉，尾渣可铺路或制作水泥。从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程产中，炉料处于全封闭，环保节能。

4）镍渣热料入矿热炉。回转窑产的镍渣在900℃以上的高温下入炉，相对于“烧结矿-矿热炉”的冷料入炉，节省了大量的物理热和化学热，显著降低了电能和还原剂的消耗，提高了生产效率。

鉴于RKEF工艺在镍铁生产生产成本上以及技术上的优势，未来我国镍铁生产的方向将以RKEF工艺为主，“烧结机+矿热炉”和高炉冶炼为辅。2012年，我国17个省市已经投产矿热炉298座、高炉71座。据相关数据统计，矿热炉总产能50.68万吨，高炉总产能14.58万吨，2012年我国镍铁产能合计为65.26万吨镍金属量，据安泰科数据统计，2012年中国镍铁折合镍金属产量为31万吨，也就是说2012年我国产能利用率不到50%。据51bxg数据统计，由于成本原因，传统型小高炉基本未开工。

不过不管从市场竞争角度还是国家推进

环保以及落后产能淘汰的角度来看，小高炉生产镍铁工艺，终将退出历史舞台。

图2、我国镍铁产能统计

关于RKEF生产工艺成本核算

我们对红土镍矿在电弧炉中冶炼镍铬铁统计数据分析如下：

高镍铁生产成本计算如下:

1. 红土镍矿: 红土镍矿含结晶水和吸附水合计约30%，每吨镍铬铁产品需湿红土镍矿10吨，每吨运到工厂卖价以500元计(NI:1.8-1.85%,FE:15-20%,H2O:30-35%镍矿,2015-4-24)，每吨产品红土镍矿的成本为500×10=5000元/t镍铁。

2.电力 : 按照每吨镍铁产品电耗为4200kwh/h。按照工业用电电价为0.7元/kWh，每吨产品需要的电费为0.7×4200=2940元/t镍铁。

3.各种燃力消耗：生产一吨镍铁产品需要，褐煤800kg（热值在3200~4500大卡,选4500大

卡，价格330元/t，2015-4-22），故

0.8x330=264元/t镍铁

4.还原剂 : 红土镍矿中，镍在镍矿中以NiO的形式存在，采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、Fe2O3,进行还原，还原式为：

NIO+C=NI+CO↑-----------------------------------根据化学方程式计算，还原镍需要用碳:25kg

Fe2O3+3C=2Fe+3CO↑------------------------------根据化学方程式计算，还原铁需要用碳：273kg

焦炭的成分中，80%为固定碳，考虑到焦炭的利用率约为90%，因此，还原剂中所需无烟煤为450kg（热值在5000~6500大卡，选5800大卡，价格500元/t，2015-4-22），故 0.45x500=225元/t镍铁

5. 熔剂 : 每吨产品消耗石灰400kg，2015-4-22市场价格500/t，故

0.4x500=200元/t镍铁

6. 其他如电极糊25kg/t，电极壳2.55 kg/t，钢材10 kg/t，耐材18 kg/t，每吨镍铁消耗成本100元/t镍铁。

7. 工资: 每吨产品需工资200元/t镍铁。（人均5~6万人民币/元）

8. 折旧费及维护费用每吨需2100元。折旧年限按12年考虑，投资按3.5亿美元，350000000x6.26/12/350000=522元，维护费用40元/t镍铁，共计562元/t镍铁

9. 生产成本:

5000+2940+264+225+200+100+200+562=9291元/吨，折合吨镍成本约为929元/镍。 若考虑在印尼建厂，15美元/t镍矿成本折合~100元人民币，生产成本约5291元/吨。