¿Quién sabía sobre el arrabio de níquel en la vida pasada?
Cierto día entre junio de 5438 y febrero de 2000, no había arrabio de níquel en el mundo. Hierro fundido caliente sale de un alto horno de 36 metros cúbicos en la provincia de Shanxi. El granjero Liu Guang convirtió polvo de mineral de níquel de laterita de baja ley y sin valor (menos del 2%) en una aleación caliente de níquel-cromo. Los productos escaseaban, lo que permitió que la empresa de Lao Liu se desarrollara rápidamente. La capacidad de producción anual de arrabio de níquel-cromo refinado por Zhejiang Huaguang Smelting Group Co., Ltd. alguna vez alcanzó las 750.000 toneladas, y se suministra exclusivamente a muchas plantas siderúrgicas nacionales conocidas como Baosteel, Taiyuan Iron and Steel, Zhangjiagang Posco. , etc. El arrabio de níquel-cromo fundido a partir de mineral de laterita contiene entre 1,5% y 8% de níquel, y el níquel producido mediante horno eléctrico puede alcanzar incluso entre 10% y 25%. Después del refinado, puede alcanzar los estándares de níquel-hierro de acero inoxidable y convertirse en un sustituto del níquel refinado.
¿Por qué arrabio de níquel? ¿Cuál es el proceso de producción y el principio del arrabio de níquel?
Sulfuro de níquel y mineral de níquel de laterita
El mineral de níquel se puede dividir en mineral de níquel de laterita (mineral de óxido de níquel) y mineral de sulfuro de níquel. Los minerales de laterita de níquel se distribuyen principalmente en países tropicales dentro del Trópico de Cáncer, incluidos Cuba, Brasil, Indonesia, Filipinas, Australia, Nueva Caledonia, Papúa Nueva Guinea, etc. Los minerales de sulfuro de níquel se distribuyen principalmente en Canadá, Rusia, Australia, China y Sudáfrica.
Los datos del USGS muestran que en 2017, las reservas mundiales de níquel eran de aproximadamente 74 millones de toneladas, y las reservas de recursos son extremadamente abundantes. Entre ellos, alrededor del 60% es mineral de níquel de laterita y el 40% es mineral de sulfuro de níquel. Desde una perspectiva nacional, el país con las reservas de níquel más ricas del mundo es Australia, con reservas de 190.000 toneladas en 2017, lo que representa aproximadamente el 25% de las reservas mundiales. Seguido por las 120.000 toneladas de Brasil y los 7,6 millones de toneladas de Rusia. Las reservas de China en 2017 eran de solo 2,9 millones de toneladas, principalmente sulfuro de níquel, lo que representa menos del 4% de las reservas mundiales, y dependía en gran medida de las importaciones.
Los principales consumidores de níquel primario son el acero inoxidable, las baterías, la galvanoplastia y las aleaciones. Entre ellos, la producción de acero bruto de acero inoxidable de mi país ha experimentado un crecimiento vertiginoso. En 2000, la producción de acero bruto de acero inoxidable de mi país fue de casi 520.000 toneladas. En 2017, la producción de acero inoxidable de mi país aumentó a 23,46 millones de toneladas, lo que representa más de la mitad de la producción mundial de acero inoxidable. Al mismo tiempo, más del 80% del níquel primario de China se utiliza en la producción de acero inoxidable, y la industria del acero inoxidable de China consume más del 65% del consumo mundial de níquel durante todo el año.
Es el rápido crecimiento económico interno provocado por la reforma y apertura de China lo que no sólo impulsa el vigoroso desarrollo de la industria del acero inoxidable de China, sino que también impulsa el aumento continuo de los precios internacionales del níquel electrolítico. En 2007, los precios del níquel en la LME alcanzaron su punto máximo, superando los 50.000 dólares EE.UU. por tonelada. Precisamente debido al aumento de los precios del níquel electrolítico, las empresas de acero inoxidable se enfrentan a altos costes. Asimismo, los suministros de sulfuro de níquel están empezando a quedarse atrás del ritmo de China. A lo largo de los años, las reservas y leyes del mineral de sulfuro de níquel han seguido disminuyendo. Esto ha hecho que los profesionales de nuestro país encuentren otra manera, lo que también dio al arrabio de níquel la oportunidad de entrar en el escenario mundial.
Debes saber que existen grandes diferencias en los procesos de beneficio y fundición del mineral de sulfuro de níquel y el mineral de laterita de níquel. El mineral de sulfuro de níquel debe fundirse utilizando diferentes métodos de beneficio según la ley del mineral. El método de fundición de sulfuro de níquel utiliza principalmente fundición de mata, es decir, varios minerales de sulfuro de níquel se funden en mata con bajo contenido de níquel a través de diferentes procesos de fundición al fuego, y luego la mata con bajo contenido de níquel se sopla en mata con alto contenido de níquel (sulfuro de níquel) a través de un convertidor y aleaciones de sulfuro de cobre). Las refinerías de níquel producen matas con alto contenido de níquel utilizando diferentes métodos de refinación para producir diferentes productos de níquel. Gansu Jinchuan, Xinjiang Xinxin Mining y otras empresas utilizan este proceso para producir níquel electrolítico.
El mineral de níquel de laterita utiliza principalmente procesos como trituración y cribado para eliminar de antemano grandes trozos de lecho de roca con débil meteorización y bajo contenido de níquel, y luego se funde directamente. Los métodos de fundición y enriquecimiento del mineral de óxido de níquel se pueden dividir en métodos de fuego y métodos húmedos. El método de fuego se puede dividir en método de fundición mate, método de níquel hierro y método de hierro granular, y el método húmedo se puede dividir en método de tostado reducido-impregnación a presión normal, método de decapado a alta presión, etc.
Proceso de fundición de arrabio de níquel
Los procesos de producción de arrabio de níquel también son diversos y complicados. Según el equipo de fundición, se puede dividir en horno rotatorio-eléctrico (RKEF), alto horno, horno eléctrico y otros procesos. Actualmente, RKEF es el proceso principal para fundir mineral de níquel laterita.
El proceso RKEF, es decir, el proceso de horno rotatorio-horno de arco sumergido, tiene las ventajas de una tecnología madura, equipos simples y controlables y una alta eficiencia de producción. Sin embargo, sus desventajas son la alta temperatura de fusión (alrededor de 1500°C), el alto costo de producción y la gran contaminación por polvo. Además, la ley de níquel del mineral tiene un impacto significativo en los costos de producción del proceso pirometalúrgico. Por cada disminución del 0,1% en la ley del mineral de níquel, los costos de producción aumentarán aproximadamente entre un 3 y un 4%. Este proceso es adecuado para procesar mineral de laterita de silicato de magnesio A, mineral de laterita intermedia C1 y C2. Y nivel de Ni > 1,6%, preferiblemente 1,8%, lo que resulta beneficioso para ahorrar costes de producción.
El flujo del proceso RKEF es el siguiente: procesamiento por lotes de mineral - secado en horno rotatorio - tostación en horno rotatorio - fundición en horno de hierro y níquel crudo - refinación en horno LF (o desulfuración por agitación mecánica) - enfriamiento con agua de hierro y níquel refinado - producción de partículas de hierro níquel calificadas.
El primer proceso RKEF en China que utilizó grandes hornos de arco sumergido rectangulares para producir ferroníquel fue Fuan Dingxin Nickel Ferron Company, invertido y construido por Qingshan Group. Fue diseñado por China Enfei Engineering Technology Co., Ltd. El proyecto utiliza 2 hornos de secado de φ5 × 40 m, 4 hornos rotativos de φ4,8 × 100 m y 4 hornos sumergibles redondos de 33000 KVA.
Hasta ahora, estas dos líneas de producción de RKEF tienen una producción estable, buenos indicadores y el costo más bajo del país.
El proceso de fundición por reducción en alto horno de sinterización es un proceso de fundición de mineral de laterita desarrollado en mi país en los últimos años. Existen importantes diferencias técnicas en la producción de ferroníquel y arrabio en altos hornos. En la actualidad, una gran cantidad de arrabio con bajo contenido de níquel se produce en altos hornos domésticos. La materia prima es generalmente mineral de níquel de laterita que contiene aproximadamente un 1% de níquel, y se produce arrabio con bajo contenido de níquel que contiene un 2% de níquel. La proporción de coque sin barreras es de aproximadamente 0,8 (800 kg de coque/tonelada de arrabio de níquel). Técnicamente hablando, el proceso de fundición por reducción de alto horno de sinterización tiene desventajas como una baja utilización del volumen del alto horno, un gran consumo de coque, una grave contaminación por sinterización, un alto contenido de fósforo en el arrabio de níquel y una baja tasa de recuperación de níquel.
El flujo del proceso para producir ferroníquel en un alto horno incluye principalmente: secado y cribado del mineral (trituración de trozos grandes), procesamiento por lotes, sinterización, adición de coque y fundente (cuarzo) al sinterizado que se funde en la explosión. horno - níquel Enfriamiento con agua de lingotes y escoria de hierro - producción de lingotes de hierro y níquel y escoria de enfriamiento con agua.
Con el ajuste de las políticas industriales nacionales, se ha eliminado un gran número de altos hornos de fabricación de hierro por debajo de los 500 m. Sin embargo, debido a la escasez de níquel para acero inoxidable en mi país, se importa una gran cantidad de mineral de laterita de níquel. Para resolver los problemas de empleo y generar ingresos fiscales, estos altos hornos eliminados se utilizan para procesar el mineral de laterita de níquel y producir ferroníquel. que contiene 3-5% de níquel.
El proceso de reducción en horno eléctrico rotatorio es un proceso pirometalúrgico comúnmente utilizado en mi país. El proceso se divide simplemente en los siguientes procesos 1. Tostación en seco: En un horno rotatorio de 3 metros de diámetro; y una longitud de 80 metros. Utilice gas caliente para calentar el mineral a 650-700°C para eliminar toda el agua adherida y el 60%-70% del agua unida. 2. Reducción por fundición, es decir, el mineral caliente se funde en una masa fundida formadora de mineral en un horno eléctrico y luego se reduce para separar el ferroníquel crudo y la escoria de hierro. 3. Refinación, generalmente mediante refinación en cuchara, desulfuración y eliminación de fósforo.
El proceso de separación magnética en horno rotatorio también se denomina proceso de reducción directa. En la actualidad, sólo la planta de fundición Oeyama de la compañía metalúrgica japonesa utiliza este proceso en el mundo. Este proceso se reconoce actualmente como el método más económico para procesar mineral de níquel de laterita. Su principal característica es el bajo costo de producción. El 85% del consumo de energía proviene del carbón y el consumo de carbón por tonelada de mineral es de 160 a 180 kg. Más del 80% del consumo de energía en la fundición de ferroníquel en hornos eléctricos proviene de energía eléctrica, y el consumo de electricidad por tonelada de mineral es de 560 a 600 kWh. Sin embargo, los principales problemas de este proceso son la formación de anillos en el horno rotatorio y la tasa de recuperación. Aunque la fundición de Dajiangshan se ha mejorado muchas veces, la tecnología del proceso aún no es lo suficientemente estable.
Distribución de la industria de arrabio de níquel de China
En la actualidad, hay más de 150 fabricantes de arrabio de níquel en el país, distribuidos principalmente en Shandong, Jiangsu, Mongolia Interior, Liaoning, Fujian. Y otros lugares, Shandong está dominado por los altos hornos, principalmente fabricantes, los fabricantes de hornos eléctricos son pequeños en número pero de gran escala, lo que representa a Xinhai. También hay un cierto número de empresas de altos hornos en Shanxi, Jiangsu, Henan y otros lugares; Mongolia Interior y Ningxia son básicamente empresas de hornos sumergidos. Entre ellas, Mongolia Interior tiene una gran cantidad de empresas en producción pero una pequeña capacidad de producción.
En la actualidad, hay cada vez más proyectos de ferroníquel de construcción propia en plantas de acero inoxidable, como Qingpu Alloy, una empresa conjunta entre Tsingshan Holdings y Posco de Corea del Sur, y Baozhong Binhai Nickel, una empresa conjunta. entre Baosteel y Sinosteel. Además, muchos fabricantes en Shandong, Jiangsu y otros lugares también están planeando activamente ampliar la capacidad de producción y obtener ventajas de escala. Tsingshan Group, Jiangsu Delong y Shandong Xinhai son las tres empresas de fundición de ferroníquel más grandes de China.
En el futuro, las empresas nacionales se expandirán gradualmente hacia las industrias extranjeras de ferroníquel y acero inoxidable. Entre ellos, la empresa representativa es Qingshan Group. En cuanto a la industria nacional del ferroníquel, el foco del mercado es la protección del medio ambiente. El continuo endurecimiento de las regulaciones ambientales en China limitará el crecimiento de la producción nacional de ferroníquel. En otras palabras, el pico del ferroníquel nacional ha pasado y la gloria de más de 300 plantas de ferroníquel ya no existe. Después de la reorganización deficitaria de la industria y el colapso de las pequeñas y medianas empresas, las plantas nacionales de ferroníquel se verán afectadas por el ferroníquel de bajo precio procedente de Indonesia, y las plantas nacionales de ferroníquel marcarán el comienzo de otra ola de cierres.
Cálculo del costo del arrabio de níquel
1. Mineral de níquel de laterita: la principal materia prima para fundir hierro con alto contenido de níquel. En la industria, se utilizan principalmente tres minerales de níquel de laterita con un contenido de níquel de 0,9-1,0%, 1,4-1,6% y 1,9-2,0%. Elegimos el que tiene un contenido de níquel relativamente bajo. Primero echemos un vistazo al contenido de níquel del hierro con alto contenido de níquel que queremos producir, que es del 10% al 15%. El cálculo teórico utiliza el valor medio del 12,5% como valor contable, por lo que el mineral de níquel de laterita húmeda por tonelada de ferroproducto de níquel-cromo es de 9,16 toneladas.
2. Costo de energía: el principal costo de consumo de energía de la fundición de hierro con alto contenido de níquel. Se informa que cada tonelada seca de mineral de laterita y níquel en la industria requiere 700kwh de electricidad. Calculado en base a esta demanda, el consumo eléctrico por tonelada de producto es de 4488 kWh/h.
3. Diversos consumos de combustible: se necesita aproximadamente 1 tonelada de carbón para producir una tonelada de productos de ferroníquel.
4. Coque reductor: Para reducir el hierro se necesita coque y el agente reductor requiere 450 kg de coque.
5. El coste total de la cal, los electrodos y otras materias primas es de 654,38 millones de yuanes/tonelada.
6. Los salarios, la depreciación, el mantenimiento y otros gastos son 2.500 yuanes por tonelada.
Esto puede calcular el costo de la fundición de arrabio con alto contenido de níquel por parte de RKEF.