وقت النشر: 17 ديسمبر 2019
استخدامات النيكل والفيرونيكيل
النيكل لا يصدأ بسهولة في الغلاف الجوي، وهو مقاوم للتآكل الناتج عن الفلور والقلويات والأملاح والعديد من المواد العضوية. النيكل معدن مغناطيسي يتمتع بمتانة جيدة وقوة ميكانيكية كافية، مما يسمح له بتحمل أنواع مختلفة من عمليات التشغيل مثل الدرجة، والطحن، واللحام.
يستخدم النيكل بشكل رئيسي في إنتاج المواد المعدنية، حيث يشكل أكثر من 70٪ من إجمالي المواد؛ يستخدم في الطلاء الكهربائي، حيث يمثل حوالي 15٪ من إجمالي استهلاك النيكل؛ يستخدم كمحفز في عملية هضم البتروكيماويات؛ يستخدم كمصدر طاقة كيميائي؛ يستخدم لصنع الأصباغ والأصباغ؛ ويستخدم أيضا لصناعة السيراميك والفريت.
الفيرونيكيل هو سبيكة من النيكل والحديد، تحتوي على الكربون والسيليكون والفوسفور وعناصر أخرى. يستخدم الفيرونيكيل بشكل أساسي كعامل سبائك في صهر الفولاذ المقاوم للصدأ.
التركيب الكيميائي للفيرونيكيل الناتج من خام النيكل اللاتريت عادة كالتالي: Ni 10٪～15٪، Si≤7٪، C≤4.5٪، P≤0.06٪، S≤0.04٪~0.35٪.
خام النيكل اللاتيريت هو مادة خام لإنتاج خام النيكل الحديد.
المواد الخام لصهر النيكل الحديد باستخدام خام النيكل اللاتريت تشمل خام نيكل اللاتريت، الكوك، والجير.
تختلف التركيبة المعدنية والكيميائية لخام النيكل اللاتريتيك بشكل كبير، خاصة في محتوى النيكل ونسبة الكتلة MgO/SiO₂. تركيب خام النيكل اللاتريك النموذجي هو: نيكل 1.3٪–1.9٪، الحديد 10٪–15٪، SiO₂ 35٪–45٪، MgO 17٪–25٪، P 0.001٪–0.007٪، H₂O 25٪–33٪. خام اللاتريتيك يحتوي على كمية كبيرة من الماء المرتبط ويحتاج إلى تحميص وتجفيف قبل الصهر.
يجب أن يحتوي الجير على نسبة CaO بنسبة ≥82٪.
متطلبات الكوك هي: الكربون الثابت الذي يزيد عن 82٪، محتوى الرماد أقل من 15٪، محتوى الكبريت ≤ 0.7٪، محتوى الرطوبة أقل من 6٪، وحجم الجسيمات 10-25 مم.
مبدأ صهر النيكل والحديد لخامات النيكل اللاتريت
يحتوي خام النيكل اللاتيريك بشكل رئيسي على أكاسيد مختلفة مثل NiO، Cr₂O₃، Fe₂O₃، Al₂O₃، MgO، و SiO₂. استنادا إلى بيانات الطاقة الحرة لتفاعلات الأكسيد ضمن نطاق نقطة انصهار خام النيكل اللاتريتيك (1600–1700 كلفن)، فإن ترتيب اختزال كل أكسيد في الغلاف الجوي المختزل، من الأسهل إلى الأكثر صلابة، هو: NiO > FeO > SiO₂ > Fe₂O₃ > MgO > Cr₂O₃ > Al₂O₃. يتم تقليل NiO أولا، ودرجة حرارة اختزاله أقل من FeO. باستخدام هذا المبدأ الانتقائي، يمكن اعتماد عملية نقص الكربون لتحويل معظم أكاسيد النيكل في خام النيكل اللاتريلي إلى معدن بشكل تفضيلي، بينما يتم تقليل كمية مناسبة من Fe₂O₃ عالي التكافؤ إلى معدن، والباقي يتحول إلى FeO، الذي يدخل الخبث. وهذا يحقق هدف إثراء النيكل. يتم تعديل درجة اختزال الحديد بإضافة كمية عامل الاختزال المصنوع من فحم الكوك.
تصل منطقة درجة حرارة القوس داخل فرن القوس الكهربائي إلى أكثر من 2500°م، ويمكن أن تصل درجة حرارة البركة المنصهرة إلى أكثر من 1800°م. التفاعلات الرئيسية التي تحدث عند هذه درجة الحرارة هي:
NiO + C = Ni + CO
Fe₂O₃ + 3C == 2Fe + 3CO
NiFe₂O₄ + 4C = 2Fe + Ni + 4CO
Fe₂O₃ + C = 2Fe₂O + CO
FeO + C = Fe + CO
Cr₂O₃ + 3C = 2Cr + 3CO
MgO + C = Mg + CO
SiO₂ + 2C = Si + 2CO
ينتج التفاعل سبيكة تحتوي على عناصر من النيكل والكروم والحديد مثل السيليكون والمغنيسيوم. التفاعل الكيميائي الفعلي داخل الفرن أكثر تعقيدا بكثير مما هو موضح أعلاه.
عملية صهر خام النيكل والنيكل والحديد
هناك ثلاث طرق رئيسية لإنتاج الفيرونيكيل من خام النيكل اللاتريت: طريقة فرن الصهر الدواري، طريقة الاختزال المباشر للفرن الدوار، وطريقة فرن القوس المغمور في الفرن الدوار.
4.1 صهر فرن الانفجار
العملية الرئيسية لإنتاج الفيرونيكيل في فرن الصهر هي كما يلي: تجفيف الخام وفصله (السحق واسع النطاق) – التدرج – التلبيد – الخام المبلل مع إضافة كتل الكوك والتدفق إلى فرن الصهر – صب سبائك الفيرونيكيل وتبريد الخبث بالماء – منتجا سبائك الفيرونيكيل وخبث مبرد بالماء. تستخدم أفران النفخات بشكل أساسي لإنتاج الحديد الخام منخفض النيكل، باستخدام خام نيكل اللاتريت الذي يحتوي على حوالي 50٪ حديد و1٪ نيكل لإنتاج الحديد الخام منخفض النيكل الذي يحتوي على حوالي 5٪ نيكل. عادة ما تكون نسبة الكوك إلى النيكل حوالي 800 كجم من الكوك لكل طن من الفيرونيكل.
4.2 الصهر المباشر للاختزال في الفرن الدوار
يعتبر الصهر المباشر للفرن الدوار على نطاق واسع طريقة الإنتاج ذات أقل استهلاك للطاقة والتكلفة. العملية الأساسية هي: تجفيف الخام الخام (سحق وطحن واسع النطاق) – إضافة الفحم الاختزال والتدفق – الاختزال والصهر في فرن دوار – تبريد الخام المنصهر بالماء – السحق، الطحن، والفصل المغناطيسي للخبث المجمد بالماء وجزيئات النيكل-الحديد – إنتاج حبيبات النيكل-الحديد والخبث المنصهر الناعم. هذه العملية لا تتطلب كوكا أو كميات كبيرة من الكهرباء، ولديها تدفق سريع مع خطوات قليلة، وتتمتع بتنافسية قوية وقابلية للاستمرارية. حاليا، هذه العملية ليست في الإنتاج الواسع بعد في الصين، ويرجع ذلك أساسا إلى قضايا مثل الدفعات، والمواد المقاومة للمقاومة، وتكوين الحلقات التي لم تحل بالكامل بعد.
4.3 صهر فرن القوس المغمور في الفرن الدوار
تستخدم عملية صهر فرن القوس المغمور في الفرن الدوار على نطاق واسع محليا ودوليا لإنتاج سبائك النيكل-الحديد ذات المحتوى العالي من النيكل. عملية الصهر الكاملة هي كما يلي: تجفيف الخام وتكسير واسع النطاق → خلط الفحم والتدفق، والتجفيف الشامل والاختزال المسبق في الفرن الدوار → تقليل الفرن القوسي المغمور → صب الحديد المنصهر من النيكل والحديد المنصهر وتبريد الخبث بالماء → إنتاج سبائك النيكل الحديد (أو حبيبات النيكل-الحديد المثقفة بالماء) والخبث المغمر بالماء.
تتكون العمليات الرئيسية من ما يلي:
(1) التجفيف: يتم إزالة الرطوبة من خام النيكل باستخدام أسطوانة تجفيف دوارة؛
(2) المكونات: يتم خلط خام اللاتيريت، الأنثراسيت، والحجر الجيري بنسبة معينة؛
(3) التخفيض المسبق: الاختزال في فرن دوار؛
(4) الصهر: يتم تغذية المواد الساخنة مباشرة إلى الفرن للصهر؛
(5) التكرير: إزالة الكبريت، إزالة السليكون، وإزالة الكربورة من السبيكة؛
(6) الصب أو التحبيب: التحبيب، التجفيف، التغليف، أو الصب في آلات الصب؛
(7) تنقية غاز المداخن: يتم تصريف غاز العادم بعد دخوله إلى جامع الغبار ويتم استخراج غاز الفرن الكهربائي.
يتم نقل خام النيكل اللاتيريت من الميناء إلى ساحة المواشي للتخزين والخلط. يتم أولا تجفيف خام اللاتريت المخزن والممزوج مسبقا في ساحة المواد الخام في فرن تجفيف لإزالة معظم الرطوبة، ثم يسحق ويفرج. يتم فحص الحجر الجيري وعامل الاختزال وسحقه في ساحة المواد الخام وغرفة التحضير، ثم يخلط مع خام اللاتريت المجفف ويرسل إلى الفرن الدوار.
في الفرن الدوار، يتم تجفيف المواد الخام وتحميصها وتقليلها مسبقا لإنتاج خبث النيكل (منتج مخفض جزئيا) عند حوالي 900–1000°C. يتم تصريف غاز مخازن الفرن الدوار بعد المرور عبر غلاية حرارة مهدرة، وإزالة الغبار، وإزالة الكبريت. يتم خلط الغبار مع المواد الخام ثم إعادة إدخاله إلى الفرن.
يضاف خبث النيكل إلى صومعة فرن القوس المغمور (المبطنة بالطوب المقاوم للمقاومة) تحت حالة مغلقة معزولة (عربة تغذية مرتفعة). وفقا لمتطلبات العملية، يتم تجميع منتجات الاختزال الساخن دفعة ثانوية باستخدام ميزان إلكتروني للسكك الحديدية الخفيفة قبل إرسالها إلى نظام صهر فرن القوس المغمور. يتم توزيع الخبث في فرن القوس المغمور عبر أنابيب تغذية في مواقع مختلفة. فرن القوس المغمور شبه مغلق (أو مغلق بالكامل)، مع أقطاب كهربائية ذاتية الخبز، وصهر القوس المغمور، وتقليل وفصل الفيرونكل الخام والخبث، بينما ينتج في الوقت نفسه غاز فرن القوس المغمور يحتوي على حوالي 75٪ من أول أكسيد الكربون. يتم تنقية هذا الغاز وإرساله إلى موقد الفرن الدوار، حيث يستخدم كوقود مع الفحم المطحون. يتم معالجة الغبار من جامع الغبار وإعادته إلى ساحة المواد الخام. يمكن استخدام خبث فرن القوس المغمور، بعد تبريد الماء، كمادة بناء لبناء الطرق وصناعة الطوب.
يتم صب سبائك النيكل-الحديد السائل بشكل دوري من فرن القوس المغمور في مغرفة، ثم تنقل بواسطة عربة المغرفة إلى مصنع الصب للصب، ويتم تخزين وبيع سبائك النيكل المؤهلة من الحديد. منتج فرن القوس المغمور هو نيكل-الحديد الخام، ويمكن إضافة عامل إزالة الكبريت إلى مغرفة الحديد المنصهر قبل النقر، بحيث يحدث إزالة الكبريت بالتزامن مع النقر.
يحتوي الفيرونيكيل الخام على شوائب مثل Si وC وP، ويحتاج إلى مزيد من التكرير. بعد إزالة الخبث، يتم تغذيته في محول لنفخ الأكسجين لإزالة السيليكون. وفي الوقت نفسه، يضاف خردة تحتوي على النيكل لمنع ارتفاع درجة حرارة الحديد المنصهر بشكل مفرط. بعد إزالة السيليكون، تزال الخبث (أو يتم حجب الخبث للاستنتاج على الحديد)، ويتم تغذيتها في محول قلوي لنفخ الأكسجين لإزالة الفوسفور والكربون. يضاف الحجر الجيري لتكوين خبث قلوي. يتم إرسال الفيرونيكل المصهر المكرر في المحول القلوي إلى ورشة الصب ليتم صبه إلى كتل فيرونيكيل تجارية مؤهلة أو مباشرة إلى مصنع الصلب وهو لا يزال ساخنا.
يظهر تدفق العملية بشكل عام في الشكل 1.
الشكل 1. تدفق عملية إنتاج النيكل والحديد
الحفاظ على الطاقة في إنتاج النيكل والحديد
معظم الخام المستخدم في صهر الحديد الخام المحتوي على النيكل في أفران القوس الكهربائي يأتي من الخارج. الخام الخام في الغالب خام ناعم، مع محتوى رطوبة ملحق حوالي 30٪ ونسبة ماء كريستالية حوالي 10٪. لذلك، يجب تلبيد هذا الخام قبل صهره في الفرن. التلبيد هو الخطوة الأولى في عملية الصهر، حيث لا يؤثر فقط على التشغيل الطبيعي لعملية الصهر، بل يؤثر أيضا على المؤشرات التقنية والاقتصادية للمنتج. وفي الوقت نفسه، تستهلك عملية التلبيد كمية كبيرة من الطاقة، لذا يجب اختيار معدات التلبيد والعملية بشكل منطقي. التلبيد العمودي في الأفران والتلبيد الدوار هما أفضل الخيارات.
استخدام المواد الساخنة في الفرن هو اتجاه رئيسي للحفاظ على الطاقة، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الكهرباء ويجب اختباره بنشاط. استخدام المواد الساخنة المزينة في فرن دوار لا يوفر التكاليف فحسب، بل يزيد أيضا من تنافسية المنتجات في السوق.
المؤشرات الفنية واستهلاك المواد الخام لإنتاج النيكل والحديد
المواد الخام الرئيسية واستهلاك الطاقة لإنتاج النيكل والحديد بمحتوى نيكل 10٪~15٪، Si≤7٪، C≤4.5٪، P≤0.06٪، وS≤0.04٪~0.35٪ هي: خام النيكل اللاتريت 7200 كجم/طن، الجير 2300 كجم/تن، كوك 470 كجم/طن (مادة ساخنة)، معجون الأقطاب 40 كجم/طن، واستهلاك كهرباء 6000 كيلوواط·ساعة/طن (المادة الساخنة).
النيكل لا يصدأ بسهولة في الغلاف الجوي، وهو مقاوم للتآكل الناتج عن الفلور والقلويات والأملاح والعديد من المواد العضوية. النيكل معدن مغناطيسي يتمتع بمتانة جيدة وقوة ميكانيكية كافية، مما يسمح له بتحمل أنواع مختلفة من عمليات التشغيل مثل الدرجة، والطحن، واللحام.
يستخدم النيكل بشكل رئيسي في إنتاج المواد المعدنية، حيث يشكل أكثر من 70٪ من إجمالي المواد؛ يستخدم في الطلاء الكهربائي، حيث يمثل حوالي 15٪ من إجمالي استهلاك النيكل؛ يستخدم كمحفز في عملية هضم البتروكيماويات؛ يستخدم كمصدر طاقة كيميائي؛ يستخدم لصنع الأصباغ والأصباغ؛ ويستخدم أيضا لصناعة السيراميك والفريت.
الفيرونيكيل هو سبيكة من النيكل والحديد، تحتوي على الكربون والسيليكون والفوسفور وعناصر أخرى. يستخدم الفيرونيكيل بشكل أساسي كعامل سبائك في صهر الفولاذ المقاوم للصدأ.
التركيب الكيميائي للفيرونيكيل الناتج من خام النيكل اللاتريت عادة كالتالي: Ni 10٪～15٪، Si≤7٪، C≤4.5٪، P≤0.06٪، S≤0.04٪~0.35٪.
خام النيكل اللاتيريت هو مادة خام لإنتاج خام النيكل الحديد.
المواد الخام لصهر النيكل الحديد باستخدام خام النيكل اللاتريت تشمل خام نيكل اللاتريت، الكوك، والجير.
تختلف التركيبة المعدنية والكيميائية لخام النيكل اللاتريتيك بشكل كبير، خاصة في محتوى النيكل ونسبة الكتلة MgO/SiO₂. تركيب خام النيكل اللاتريك النموذجي هو: نيكل 1.3٪–1.9٪، الحديد 10٪–15٪، SiO₂ 35٪–45٪، MgO 17٪–25٪، P 0.001٪–0.007٪، H₂O 25٪–33٪. خام اللاتريتيك يحتوي على كمية كبيرة من الماء المرتبط ويحتاج إلى تحميص وتجفيف قبل الصهر.
يجب أن يحتوي الجير على نسبة CaO بنسبة ≥82٪.
متطلبات الكوك هي: الكربون الثابت الذي يزيد عن 82٪، محتوى الرماد أقل من 15٪، محتوى الكبريت ≤ 0.7٪، محتوى الرطوبة أقل من 6٪، وحجم الجسيمات 10-25 مم.
مبدأ صهر النيكل والحديد لخامات النيكل اللاتريت
يحتوي خام النيكل اللاتيريك بشكل رئيسي على أكاسيد مختلفة مثل NiO، Cr₂O₃، Fe₂O₃، Al₂O₃، MgO، و SiO₂. استنادا إلى بيانات الطاقة الحرة لتفاعلات الأكسيد ضمن نطاق نقطة انصهار خام النيكل اللاتريتيك (1600–1700 كلفن)، فإن ترتيب اختزال كل أكسيد في الغلاف الجوي المختزل، من الأسهل إلى الأكثر صلابة، هو: NiO > FeO > SiO₂ > Fe₂O₃ > MgO > Cr₂O₃ > Al₂O₃. يتم تقليل NiO أولا، ودرجة حرارة اختزاله أقل من FeO. باستخدام هذا المبدأ الانتقائي، يمكن اعتماد عملية نقص الكربون لتحويل معظم أكاسيد النيكل في خام النيكل اللاتريلي إلى معدن بشكل تفضيلي، بينما يتم تقليل كمية مناسبة من Fe₂O₃ عالي التكافؤ إلى معدن، والباقي يتحول إلى FeO، الذي يدخل الخبث. وهذا يحقق هدف إثراء النيكل. يتم تعديل درجة اختزال الحديد بإضافة كمية عامل الاختزال المصنوع من فحم الكوك.
تصل منطقة درجة حرارة القوس داخل فرن القوس الكهربائي إلى أكثر من 2500°م، ويمكن أن تصل درجة حرارة البركة المنصهرة إلى أكثر من 1800°م. التفاعلات الرئيسية التي تحدث عند هذه درجة الحرارة هي:
NiO + C = Ni + CO
Fe₂O₃ + 3C == 2Fe + 3CO
NiFe₂O₄ + 4C = 2Fe + Ni + 4CO
Fe₂O₃ + C = 2Fe₂O + CO
FeO + C = Fe + CO
Cr₂O₃ + 3C = 2Cr + 3CO
MgO + C = Mg + CO
SiO₂ + 2C = Si + 2CO
ينتج التفاعل سبيكة تحتوي على عناصر من النيكل والكروم والحديد مثل السيليكون والمغنيسيوم. التفاعل الكيميائي الفعلي داخل الفرن أكثر تعقيدا بكثير مما هو موضح أعلاه.
عملية صهر خام النيكل والنيكل والحديد
هناك ثلاث طرق رئيسية لإنتاج الفيرونيكيل من خام النيكل اللاتريت: طريقة فرن الصهر الدواري، طريقة الاختزال المباشر للفرن الدوار، وطريقة فرن القوس المغمور في الفرن الدوار.
4.1 صهر فرن الانفجار
العملية الرئيسية لإنتاج الفيرونيكيل في فرن الصهر هي كما يلي: تجفيف الخام وفصله (السحق واسع النطاق) – التدرج – التلبيد – الخام المبلل مع إضافة كتل الكوك والتدفق إلى فرن الصهر – صب سبائك الفيرونيكيل وتبريد الخبث بالماء – منتجا سبائك الفيرونيكيل وخبث مبرد بالماء. تستخدم أفران النفخات بشكل أساسي لإنتاج الحديد الخام منخفض النيكل، باستخدام خام نيكل اللاتريت الذي يحتوي على حوالي 50٪ حديد و1٪ نيكل لإنتاج الحديد الخام منخفض النيكل الذي يحتوي على حوالي 5٪ نيكل. عادة ما تكون نسبة الكوك إلى النيكل حوالي 800 كجم من الكوك لكل طن من الفيرونيكل.
4.2 الصهر المباشر للاختزال في الفرن الدوار
يعتبر الصهر المباشر للفرن الدوار على نطاق واسع طريقة الإنتاج ذات أقل استهلاك للطاقة والتكلفة. العملية الأساسية هي: تجفيف الخام الخام (سحق وطحن واسع النطاق) – إضافة الفحم الاختزال والتدفق – الاختزال والصهر في فرن دوار – تبريد الخام المنصهر بالماء – السحق، الطحن، والفصل المغناطيسي للخبث المجمد بالماء وجزيئات النيكل-الحديد – إنتاج حبيبات النيكل-الحديد والخبث المنصهر الناعم. هذه العملية لا تتطلب كوكا أو كميات كبيرة من الكهرباء، ولديها تدفق سريع مع خطوات قليلة، وتتمتع بتنافسية قوية وقابلية للاستمرارية. حاليا، هذه العملية ليست في الإنتاج الواسع بعد في الصين، ويرجع ذلك أساسا إلى قضايا مثل الدفعات، والمواد المقاومة للمقاومة، وتكوين الحلقات التي لم تحل بالكامل بعد.
4.3 صهر فرن القوس المغمور في الفرن الدوار
تستخدم عملية صهر فرن القوس المغمور في الفرن الدوار على نطاق واسع محليا ودوليا لإنتاج سبائك النيكل-الحديد ذات المحتوى العالي من النيكل. عملية الصهر الكاملة هي كما يلي: تجفيف الخام وتكسير واسع النطاق → خلط الفحم والتدفق، والتجفيف الشامل والاختزال المسبق في الفرن الدوار → تقليل الفرن القوسي المغمور → صب الحديد المنصهر من النيكل والحديد المنصهر وتبريد الخبث بالماء → إنتاج سبائك النيكل الحديد (أو حبيبات النيكل-الحديد المثقفة بالماء) والخبث المغمر بالماء.
تتكون العمليات الرئيسية من ما يلي:
(1) التجفيف: يتم إزالة الرطوبة من خام النيكل باستخدام أسطوانة تجفيف دوارة؛
(2) المكونات: يتم خلط خام اللاتيريت، الأنثراسيت، والحجر الجيري بنسبة معينة؛
(3) التخفيض المسبق: الاختزال في فرن دوار؛
(4) الصهر: يتم تغذية المواد الساخنة مباشرة إلى الفرن للصهر؛
(5) التكرير: إزالة الكبريت، إزالة السليكون، وإزالة الكربورة من السبيكة؛
(6) الصب أو التحبيب: التحبيب، التجفيف، التغليف، أو الصب في آلات الصب؛
(7) تنقية غاز المداخن: يتم تصريف غاز العادم بعد دخوله إلى جامع الغبار ويتم استخراج غاز الفرن الكهربائي.
يتم نقل خام النيكل اللاتيريت من الميناء إلى ساحة المواشي للتخزين والخلط. يتم أولا تجفيف خام اللاتريت المخزن والممزوج مسبقا في ساحة المواد الخام في فرن تجفيف لإزالة معظم الرطوبة، ثم يسحق ويفرج. يتم فحص الحجر الجيري وعامل الاختزال وسحقه في ساحة المواد الخام وغرفة التحضير، ثم يخلط مع خام اللاتريت المجفف ويرسل إلى الفرن الدوار.
في الفرن الدوار، يتم تجفيف المواد الخام وتحميصها وتقليلها مسبقا لإنتاج خبث النيكل (منتج مخفض جزئيا) عند حوالي 900–1000°C. يتم تصريف غاز مخازن الفرن الدوار بعد المرور عبر غلاية حرارة مهدرة، وإزالة الغبار، وإزالة الكبريت. يتم خلط الغبار مع المواد الخام ثم إعادة إدخاله إلى الفرن.
يضاف خبث النيكل إلى صومعة فرن القوس المغمور (المبطنة بالطوب المقاوم للمقاومة) تحت حالة مغلقة معزولة (عربة تغذية مرتفعة). وفقا لمتطلبات العملية، يتم تجميع منتجات الاختزال الساخن دفعة ثانوية باستخدام ميزان إلكتروني للسكك الحديدية الخفيفة قبل إرسالها إلى نظام صهر فرن القوس المغمور. يتم توزيع الخبث في فرن القوس المغمور عبر أنابيب تغذية في مواقع مختلفة. فرن القوس المغمور شبه مغلق (أو مغلق بالكامل)، مع أقطاب كهربائية ذاتية الخبز، وصهر القوس المغمور، وتقليل وفصل الفيرونكل الخام والخبث، بينما ينتج في الوقت نفسه غاز فرن القوس المغمور يحتوي على حوالي 75٪ من أول أكسيد الكربون. يتم تنقية هذا الغاز وإرساله إلى موقد الفرن الدوار، حيث يستخدم كوقود مع الفحم المطحون. يتم معالجة الغبار من جامع الغبار وإعادته إلى ساحة المواد الخام. يمكن استخدام خبث فرن القوس المغمور، بعد تبريد الماء، كمادة بناء لبناء الطرق وصناعة الطوب.
يتم صب سبائك النيكل-الحديد السائل بشكل دوري من فرن القوس المغمور في مغرفة، ثم تنقل بواسطة عربة المغرفة إلى مصنع الصب للصب، ويتم تخزين وبيع سبائك النيكل المؤهلة من الحديد. منتج فرن القوس المغمور هو نيكل-الحديد الخام، ويمكن إضافة عامل إزالة الكبريت إلى مغرفة الحديد المنصهر قبل النقر، بحيث يحدث إزالة الكبريت بالتزامن مع النقر.
يحتوي الفيرونيكيل الخام على شوائب مثل Si وC وP، ويحتاج إلى مزيد من التكرير. بعد إزالة الخبث، يتم تغذيته في محول لنفخ الأكسجين لإزالة السيليكون. وفي الوقت نفسه، يضاف خردة تحتوي على النيكل لمنع ارتفاع درجة حرارة الحديد المنصهر بشكل مفرط. بعد إزالة السيليكون، تزال الخبث (أو يتم حجب الخبث للاستنتاج على الحديد)، ويتم تغذيتها في محول قلوي لنفخ الأكسجين لإزالة الفوسفور والكربون. يضاف الحجر الجيري لتكوين خبث قلوي. يتم إرسال الفيرونيكل المصهر المكرر في المحول القلوي إلى ورشة الصب ليتم صبه إلى كتل فيرونيكيل تجارية مؤهلة أو مباشرة إلى مصنع الصلب وهو لا يزال ساخنا.
يظهر تدفق العملية بشكل عام في الشكل 1.
الشكل 1. تدفق عملية إنتاج النيكل والحديد
الحفاظ على الطاقة في إنتاج النيكل والحديد
معظم الخام المستخدم في صهر الحديد الخام المحتوي على النيكل في أفران القوس الكهربائي يأتي من الخارج. الخام الخام في الغالب خام ناعم، مع محتوى رطوبة ملحق حوالي 30٪ ونسبة ماء كريستالية حوالي 10٪. لذلك، يجب تلبيد هذا الخام قبل صهره في الفرن. التلبيد هو الخطوة الأولى في عملية الصهر، حيث لا يؤثر فقط على التشغيل الطبيعي لعملية الصهر، بل يؤثر أيضا على المؤشرات التقنية والاقتصادية للمنتج. وفي الوقت نفسه، تستهلك عملية التلبيد كمية كبيرة من الطاقة، لذا يجب اختيار معدات التلبيد والعملية بشكل منطقي. التلبيد العمودي في الأفران والتلبيد الدوار هما أفضل الخيارات.
استخدام المواد الساخنة في الفرن هو اتجاه رئيسي للحفاظ على الطاقة، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الكهرباء ويجب اختباره بنشاط. استخدام المواد الساخنة المزينة في فرن دوار لا يوفر التكاليف فحسب، بل يزيد أيضا من تنافسية المنتجات في السوق.
المؤشرات الفنية واستهلاك المواد الخام لإنتاج النيكل والحديد
المواد الخام الرئيسية واستهلاك الطاقة لإنتاج النيكل والحديد بمحتوى نيكل 10٪~15٪، Si≤7٪، C≤4.5٪، P≤0.06٪، وS≤0.04٪~0.35٪ هي: خام النيكل اللاتريت 7200 كجم/طن، الجير 2300 كجم/تن، كوك 470 كجم/طن (مادة ساخنة)، معجون الأقطاب 40 كجم/طن، واستهلاك كهرباء 6000 كيلوواط·ساعة/طن (المادة الساخنة).
