前世谁懂镍生铁
5438年6月+2000年2月的某一天，这个世界上还没有镍生铁。山西省一座36立方米的高炉里，炽热的铁水正往外流淌。农民刘光把毫无价值的低品位红土镍矿粉(不到2%)变成了热镍铬合金。产品供不应求，让老刘的公司发展迅速。浙江华光冶炼集团有限公司精炼的镍铬生铁年产能一度达到75万吨，专门供应宝钢、太钢、张家港浦项等多家国内知名钢厂。红土矿冶炼的镍铬生铁含镍1.5%至8%，电炉生产的甚至可达10%至25%。精炼后可达到不锈钢镍铁标准，成为精炼镍的替代品。
为什么是镍生铁？而镍生铁的生产工艺和原理是什么？
硫化镍和红土镍矿
镍矿可分为红土镍矿(氧化镍矿)和硫化镍矿。红土镍矿主要分布在北回归线以内的热带国家，包括古巴、巴西、印度尼西亚、菲律宾、澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。硫化镍矿主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国和南非。
USGS数据显示，2017年，全球镍储量约为7400万吨，资源储量极为丰富。其中，约60%为红土镍矿，40%为硫化镍矿。分国家来看，世界上镍储量最丰富的国家是澳大利亚，2017年储量为19万吨，约占全球储量的25%。其次是巴西的12万吨和俄罗斯的760万吨。中国2017年的储量只有290万吨，主要是硫化镍，占全球储量不到4%，而且严重依赖进口。
原生镍的主要消费者是不锈钢、电池、电镀和合金。其中，我国不锈钢粗钢产量呈井喷式增长。2000年，我国不锈钢粗钢产量近52万吨，到2017年，我国不锈钢产量增至2346万吨，占全球不锈钢产量的一半以上。同时，中国80%以上的原生镍用于不锈钢生产，中国不锈钢工业全年消耗全球镍消耗量的65%以上。
正是中国改革开放带来的国内经济快速增长，不仅带动了中国不锈钢行业的蓬勃发展，也推动了国际电解镍价格的持续上涨。2007年，LME镍价格达到顶峰，超过5万美元/吨。正是由于电解镍价格的上涨，不锈钢企业面临着高昂的成本负担。同样，硫化镍的供应也开始落后于中国的速度。多年来，硫化镍矿的储量和品位不断下降。这导致我国的从业者不得不另辟蹊径，这也给了镍生铁一个登上世界舞台的机会。
要知道硫化镍矿和红土镍矿的选矿和冶炼工艺有很大的区别。硫化镍矿石应根据矿石品位采用不同的选矿方法冶炼。硫化镍的冶炼方法主要采用冰铜冶炼，即通过不同的火法冶炼工艺将各种硫化镍矿石冶炼成低镍冰铜，然后通过转炉将低镍冰铜吹制成高镍冰铜(硫化镍和硫化铜的合金)。镍精炼厂采用不同的精炼方法生产高镍锍，以生产不同的镍产品。甘肃金川、新疆鑫鑫矿业等公司均采用该工艺生产电解镍。
红土镍矿多采用破碎、筛分等工艺，预先剔除风化程度弱、含镍量低的大块基岩，然后直接冶炼。氧化镍矿的冶炼和富集方法可分为火法和湿法。火法可分为冰铜熔炼法、镍铁法和粒铁法，湿法可分为还原焙烧-常压浸渍法、高压酸洗法等。
镍生铁冶炼工艺
镍铁的生产工艺也是多种多样，错综复杂。按冶炼设备可分为回转窑-电炉(RKEF)、高炉、电炉等工艺。目前，RKEF是冶炼红土镍矿的主流工艺。
RKEF工艺，即回转窑-矿热炉工艺，具有工艺成熟、设备简单可控、生产效率高的优点。但其缺点是熔化温度高(约1500℃)，生产成本高，粉尘污染大。此外，矿石的镍品位对火法冶金工艺的生产成本有很大影响。矿石镍品位每降低0.1%，生产成本将增加约3-4%。本工艺适用于处理硅酸镁红土矿A、中间红土矿C1和C2。和Ni等级>；1.6%，最好是1.8%，有利于节约生产成本。
RKEF工艺流程如下:矿石配料-回转窑烘干-回转窑焙烧-粗镍铁炉熔炼-LF炉精炼(或机械搅拌脱硫)-精炼镍铁水淬-生产合格镍铁颗粒。
中国最早采用大型矩形矿热炉生产镍铁的RKEF工艺是青山集团投资建设的福安丁鑫镍铁公司，由中国恩飞工程技术有限公司设计，项目采用2座φ5×40m干燥窑、4座φ4.8×100m回转窑和4座33000KVA圆形矿热炉。到目前为止，这两条RKEF生产线生产稳定，指标良好，成本全国最低。
烧结-高炉还原熔炼工艺是我国近年来发展起来的一种红土矿熔炼工艺。高炉生产镍铁和生铁有很大的技术差异。目前国内高炉生产的低镍生铁很多。原料一般为含镍1%左右的红土镍矿，产出含镍2%的低镍生铁。无障碍焦比约为0.8 (800公斤焦炭/吨镍生铁)。从技术上讲，烧结-高炉还原熔炼工艺存在高炉容积利用率低、焦炭消耗大、烧结污染严重、镍生铁含磷高、镍回收率低等缺点。
高炉生产镍铁的工艺流程主要有:矿石烘干筛分(大块破碎)-配料-烧结-在高炉待冶炼的烧结矿中加入焦块和熔剂(石英)-镍铁铸锭和熔渣水淬-生产镍铁锭和水淬渣。
随着国家产业政策的调整，大量500m以下的炼铁高炉被淘汰。但由于我国不锈钢用镍短缺，大量进口红土镍矿，为了解决就业问题和创造税收，利用这些淘汰下来的高炉处理红土镍矿，生产含镍3-5%的镍铁。
回转窑-电炉还原工艺是我国常用的火法冶金工艺，工艺简单分为以下几道工序；1.干法焙烧:在直径3米、长80米的回转窑内，用热气将矿石加热到650-700℃，除去全部附着水和60%-70%结合水。2.熔炼还原，即热矿在电炉中熔化成成矿熔体，然后还原分离出粗镍铁和铁渣。3.精炼，一般采用钢包精炼，脱硫和磷。
回转窑-磁选工艺又称直接还原工艺。目前世界上只有日本冶金公司大江山冶炼厂采用这种工艺。该工艺是目前公认的处理红土镍矿最经济的方法，其最大特点是生产成本低，85%的能耗由煤炭提供，吨矿耗煤量为160-180kg。而电炉冶炼镍铁80%以上的能耗是由电能提供的，吨矿电耗为560-600kwh。然而，该工艺的主要问题是回转窑结圈和回收率。大江山冶炼厂虽经多次改进，但工艺技术仍不够稳定。
中国镍生铁工业的分布
目前全国镍铁生产企业150多家，多分布在山东、江苏、内蒙古、辽宁、福建等地，其中山东地区以高炉厂家为主，电炉厂家数量少但规模大，代表新海。山西、江苏、河南等地也有一定数量的高炉企业；内蒙古和宁夏基本都是矿热炉企业，其中内蒙古在产企业数量多但产能小。
目前，不锈钢厂自建的镍铁项目越来越多，如青山控股与韩国浦项的合资企业青浦合金、宝钢与中钢的合资企业鲍忠滨海镍业等。此外，山东、江苏等地的不少厂商也在积极谋划扩大产能，形成规模优势。青山集团、江苏德龙、山东鑫海是中国三大镍铁冶炼企业。
未来国内企业将陆续布局海外镍铁和不锈钢产业。其中，代表企业是青山集团。至于国内镍铁行业，市场关注的焦点是环保。中国环境监管的不断收紧将限制国内镍铁产量的增长。换句话说，国内镍铁的巅峰已经过去，300多家镍铁厂的风光不再。在行业亏损洗牌、中小企业倒闭之后，又将受到印尼低价镍铁的冲击，国内镍铁厂又将迎来一波倒闭潮。
镍生铁的成本计算
1.红土镍矿——冶炼高镍铁的主要原料矿。工业上主要使用镍含量为0.9-1.0%、1.4-1.6%、1.9-2.0%的三种红土镍矿，我们选择相对镍含量少的。我们先来看看我们要生产的高镍铁的镍含量是10%-15%。理论计算以12.5%的中值作为核算值，因此每吨镍铬铁产品湿红土镍矿为9.16吨。
2.动力成本——冶炼高镍铁的主要能耗成本。据悉，行业内每干吨红土镍矿需要700kwh的电力。按此需求计算，每吨产品耗电量为4488 kWh/h。
3.各种燃料消耗:生产一吨镍铁产品约需1吨煤。
4.还原焦炭:还原铁需要焦炭，还原剂需要450kg焦炭。
5.石灰、电极等其他原材料成本合计65438+万元/吨。
6.工资、折旧、维修等费用2500元/吨。
由此可以计算出RKEF冶炼高镍生铁的成本。