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                不銹鋼材料

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                不銹鋼化學元素中鉻鎳礦石的來源

                來源:至德鋼業 日期:2021-06-08 22:09:05 人氣:105

                 1. 鉻(Cr)--原子序號為24的元素,銀白色金屬,其熔點為1903℃.結晶結構為體心立方結構(BCC)。


                 2. Ferro-chrome(鉻鐵合金) 鐵與鉻的合金,分為高碳、中碳、低碳。當熔煉不銹鋼時,作為鉻原料使用。


                 3. Republic of kazakhstan(哈薩克斯坦共和國)簡稱哈薩克斯坦-在蘇聯解體后的1991年獨立。與俄羅斯、中國、烏茲別克斯坦等接壤。


                 4. 熔融還原-- 使熔化金屬氧化物與焦炭等進行反應,除掉氧而提煉出金屬的技術。


                 5. 鎳--(Ni)原子序號為28的元素,有光澤的金屬色金屬,其熔點為1455℃,結晶結構為面心立方結構(FCC)。


                 6. Ferro-nickel(鐵鎳合金)鐵與鎳的合金。根據鎳(Ni)的含有量進行品位分類。在熔煉不銹鋼時,作為鎳原料使用。


                 7. 新加萊多尼亞(Nouvell Caledonie)法屬避暑勝地。位于南太平洋梅拉尼西亞地區的島(澳大利亞的東側)。


                a. 鉻礦


                 鉻礦石的預測蘊藏量的70%多集中在非洲南部,一度認為南非難以保證正常供應。近些年來,自蘇聯解體后,因哈薩克斯坦的蘊藏量較大而向世界供應,印度亦向世界提供鉻礦石。在確認的蘊藏量當中,據說是哈薩克斯坦超過南非。鉻(Cr)的可供開采年限(Peserve/Production R,P.)以2005年為時點推算,據稱為48年。世界鉻礦石蘊藏量如表5-1所示。


                表 1.jpg


                 鉻礦石以化合物的形態而產出,基本上是以氧化鉻(Cr2O3)和氧化亞鐵(FeO)相組合的礦石占多數,但也有含氧化鋁(俗稱礬土)(Al2O3)的鉻礦石。鐵合金工廠將鉻礦石熔化后進行還原處理制成鉻鐵合金(純度50%~60%)或者金屬鉻(純度100%)。鉻鐵合金以其含碳量分為高碳、中碳和低碳三類,提供給不銹鋼生產廠家。日本的鐵合金廠日本重化學工業公司、周南電工公司都位于不銹鋼生產廠的近鄰,從鉻礦石制成鉻鐵合金以熱裝料(Hot charge)或熱鉻(Hot chrome)的形式供應不銹鋼生產廠。


                目前,以南非為中心的鉻礦石出口國以及鄰近各國都在進行鉻鐵合金生產,呈現了在世界各地都進行生產鐵合金的局面。日本的鐵合金生產在成本上無競爭力,兩個生產廠已停產。目前日本電工公司、JFE材料工業公司雖然進行生產,其中日本電工公司已與南非的薩曼柯爾公司成立了合資公司,已向海外轉移生產。


                 本來在南非進行生產是有經濟效益的,可是最近受南非通貨膨脹的影響,難以進行新的設備投資。因此,哈薩克斯坦以及印度的鉻礦石產量就增加起來了,根據“Mineral Commodity Summaries 2005”提供的資料說明,哈薩克斯坦鉻礦石開采量已超過了南非成為世界第一位。由于全世界對不銹鋼需要量的增加,供應能力不足,以及生產鐵鉻合金的還原處理工藝所使用的焦炭成本上漲,幾種因素造成鐵鉻合金持續漲價。


                 不銹鋼管廠家不再像以往那樣先將鐵鉻合金進行熔化,而是開發了從鉻礦石直接制造不銹鋼的技術。JFE鋼鐵公司的東日本制鐵所千葉事務所為了降低生產成本,從鉻礦石直接進行熔化還原處理,確定了不銹鋼熔煉制造方法。在1998年10月的生產當中,采用鉻礦石熔煉還原法的制造比率達到100%。而且又使用了低品位的粉末鉻礦石進行熔化還原,有可能大幅度地降低生產成本而保持競爭力。過去,在鉑礦山開采鉑(Pt)時,對低品位粉末礦石,都是扔掉,而最近成為鉻原料而被重視起來,以低價格的粉末礦石在熔化還原法中使用。



                b. 鎳礦


                 不銹鋼的主要原料鎳(Ni)的預定蘊藏量大于1.4億噸,其生產地區分布在澳大利亞、加拿大、俄羅斯、古巴、印度尼西亞、新加里多尼亞和菲律賓等(見表5-2)。鎳的可開采年限以2005年為時點算起,大約為50年。


                表 2.jpg

                表 2.1.jpg


                鎳的生產是以幾家大公司為主。因為世界上鎳(Ni)的價格是由LME(London Metal Exchange:倫敦非鋼鐵金屬產品交易所)決定的。由于礦山事故和罷工等原因,破壞了供需平衡,多次造成鎳的價格反復地忽高忽低。當LME的鎳(Ni)價格開始上漲時,投機商們推波助瀾地提升價格。近年來,還因為中國對不銹鋼的需求量急劇增加,也使價格向高價位轉移。鎳礦石是以硫化礦或氧化礦(Laterite:俗稱紅土)的礦床而存在。其資源量比例為硫化礦占20%~30%而氧化礦占70%~80%,現在生產的鎳60%~70%是從硫化礦生產出來的。硫化礦的鎳含有量約占2%。氧化礦礦床從礦脈上層開始鎳的含量依次為:Iron-Cap(鐵護層)中約占0.3%,Red Limonite(赤褐鐵礦層)中約占0.9%, Ochre Limonite(赭黃鐵礦層)中約占1.4%,Saprolite 中約占2.3%.因為多是一些低品位礦層,精煉技術難以施展,有些礦物質就殘留下來。還有,氧化礦在開采時,其低品位部分大都舍棄在礦區。


                鎳加工廠精煉鎳礦石,將提取出鎳的成分,制成鎳鐵合金、氧化鎳、或金屬鎳銷售給不銹鋼生產廠。鎳除用在不銹鋼以外,還用在生產特殊鋼、電鍍產品、觸媒、磁性材料、非鐵合金和電池等方面。世界上主要的鎳生產國有俄羅斯、日本、加拿大、澳大利亞、中國、挪威、新加里多尼亞。近來,中國、挪威、新加里多尼亞提高了生產量。日本的鎳生產廠家中,生產鎳鐵合金者為太平洋金屬公司,住友金屬礦山公司、日本冶金工業公司;生產氧化鎳者為因科東京鎳公司1家;生產金屬(合金)鎳者為住友金屬礦山公司1家。


                由于鎳礦石中的鎳含量大約僅為2%,所以,運輸成本是大問題。近年來,多變為在礦山附近進行生產。按從鎳礦石經過精煉生產鎳鐵的制造方法分,太平洋金屬公司和住友金屬礦山公司是利用厄爾蓋姆方式(轉爐密閉型電爐法),日本冶金工業則是利用依魯別方式(轉爐半熔融精煉法)。這兩種方式比較參見表5-3。


                表 3.jpg

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                從鎳礦石開始的生產技術也在進行改革,到目前為止,以硫化礦為中心的生產仍在進行著,采用HPAL(High Pressure Acid Leach:高壓硫酸浸出)法,使用低品位氧化礦(鎳含有量約1%)進行處理的裝置亦開始投入生產。


                日本的住友金屬礦山公司在菲律賓開始一個煉制鎳的工程規劃:以前,人們認為紅土礦床是最不適合鎳回收的礦物,因此,20多年來在礦區積蓄了大約1600萬噸。引進HPAL法,在今后20年內,對這批紅土礦進行冶煉提取鎳是可行的。各個公司都著手進行HPAL方法開發。它的基本流程是加壓浸出→中和→脫Fe前處理,進而使用硫酸進行硫化后再提取鎳和鈷,或者依靠電解方法提取鎳和鈷。



                本文標簽:不銹鋼     

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