1、年产10万吨镍铁项目说明书1 总 论1.1 概况1.1.1项目名称项目名称：年产10万吨金属镍铁（折合金属镍10000吨/a）项目1.1.2项目建设单位项目建设单位： 1.1.3项目建设厂址：1.1.4项目性质与特点本项目处理红土镍矿生产金属镍铁，属于新建设的冶炼工程。采用国际上先进的回转窑焙烧、电炉还原熔炼（即RKEF）工艺，该工艺技术系在引进技术的基础上进行消化再创新后的推广应用。本项目以建设资源节约型、环境友好型企业作为重要的战略目标，立足高起点、高效率、高水准，促进印尼镍铁合金基地的建设，为印尼的镍行业科学、有序发展做出贡献。1.2 项目建设的必要性镍作为一种战略物资，被誉为“工业维生
2、素” ，对发展国民经济和国防工业起到至关重要的作用。主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、火箭、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业；在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业、石油；镍与其他元素如铬、铜、铝、钴等元素可组成镍基合金或镍铬基合金。镍基合金、镍铬基合金是耐高温、抗氧化材料，用于制造喷气涡轮、电阻、电热元件、高温设备结构件；镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。上世纪七十年代初至九十年代末，全球镍的消费量随战争或经济
3、衰退而出现波动，但基本上每年按平均超过6.5的速度增长。含镍矿石类型主要有硫化镍矿和氧化镍矿（也称红土镍矿） ，硫化镍矿的采选难度比氧化镍矿低，以前各国主要开采硫化镍矿，但是经过多年来的开采，硫化镍资源目前已濒临枯竭，世界各国的镍冶炼企业纷纷把目光转移到氧化镍矿资源的开采。1.3 项目建设的可行性与优势（1）项目建设符合有关产业政策导向1）企业发展目标与国家工业经济发展战略吻合2）资源开发和利用符合国家和地方产业政策的主张（2）项目建设拥有资源优势本项目的氧化镍原料来源于印度尼西亚，镍含量在1.52.5之间，品位稳定，可以长期充分为企业提供生产原料。企业的生产和持续发展将不受资源的制约，大幅度
4、降低了生产和投资风险。（3）项目建设在技术上可行本项目采用的回转窑焙烧、电炉还原熔炼（即RKEF）冶炼工艺具有国际先进水平，该工艺是在对引进技术进行消化吸收再创新后的推广应用。项目主要设备回转窑（5.5115m） 、矿热电炉（45MVA）等在国外已有广泛应用，因此项目建设在技术上可行。1.4 建设规模及产品方案1.4.1设计规模1.4.2产品方案10万吨/年镍铁合金粗镍铁合金含Ni：15尺寸：20010050mm重量：8 kg/块1.5 设计基础与建设条件1.5.1氧化镍矿成分氧化镍矿含水35%，矿石粒度300mm。混合氧化镍矿设计成份（干基）成分 Ni Co Cu Fe2O3 MgO SiO
5、2 Al2O3 CaO 其他% 1.8 0.08 0.02 18.5 27 43.5 2.9 0.6 9.11.5.2地理、交通、自然气象条件本项目建设地位于1.5.3外部供电本项目需由电力部门提供的年用电量6.33亿度。本项目的外部电源分为110kV、10kV 2种电压等级。二回外部电源的要求为当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。外部电源与本项目的交接点为2处，一处为矿热炉110kV的GIS进线间隔的接头处，一处为熔炼10kV高压配电室进线柜接头处。外部电源与本项目的交接点为2处，一处为矿热炉110kV的GIS进线间隔的接头处，一处为熔炼10kV高压配电室进线柜接头处。全厂共两座4
6、5MVA矿热电炉，每座矿热电炉设置3台15MVA ，110KV直降式单相变压器，单座矿热炉实际工作功率约为34.91MW，两座矿热电炉年耗电总量约为5.86亿度。1.6 工艺选择含镍氧化矿是由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经长期风化淋滤变质而成的。由于风化淋滤，矿床一般形成几层，顶部是一层崩积层（铁帽） ，含镍较低，一般弃置堆存；下面是褐铁矿层，含铁多、硅镁少，镍低、钴较高，一般采用湿法工艺回收金属；再下层是混有脉石的腐植土层（包括硅镁性镍矿） ，含硅镁高、低铁、镍较高、钴较低，这类矿一般采用火法工艺处理。目前，较成熟的湿法工艺流程有：CARON 流程（还原焙烧氨浸）和HPAL 流程（High
7、Pressure Acid Leach） 。CARON流程处理褐铁矿或褐铁矿和腐植土的混合矿，矿石先干燥，然后矿石中的镍在700时选择性还原成金属镍（钴和一部分铁被一起还原） ，还原的金属镍经过氨浸回收。CARON 流程的缺点有：矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序，消耗能量大；回收金属采用湿法工艺，消耗多种化学试剂；镍和钴的回收率比火法流程和HPAL 流程低。HPAL 流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行，浸出温度245260，通过液固分离、镍钴分离，生产电镍、氧化镍或镍冠，有些工厂生产中间产品如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。HPAL 流程处理的红土矿要
8、求含Mg 低，通常含Mg4%（含Mg 越高，耗酸越高） ，含Al 低的矿石。有些湿法工艺流程正在进行试验和评估，如：EPAL 工艺、AL 流程、酸堆浸和氯化浸出等。目前，红土矿储镍量占陆基镍总储量的70%，到2005年红土矿产镍量占镍总产量的42%。其中70%的镍是采用火法工艺流程回收。火法工艺处理镍红土矿的现有的工艺流程有：RKEF 流程（回转窑电炉工艺） 、多米尼加鹰桥竖炉电炉法、日本大江山回转窑直接还原法等。多米尼加鹰桥竖炉电炉工艺流程是红土矿经过干燥脱水、制团、采用竖炉煅烧生产部分还原煅烧团矿、电炉熔炼生产粗镍铁，粗镍铁在钢包炉中精炼。日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁，该流程分为三个
9、步骤：（1）物料预处理：磨矿、混合与制团，以提高回转窑操作效果；（2）冶炼工艺：回转窑煅烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集；（3）分离处理：回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出镍铁合金。这是世界上唯一采用回转窑直接还原熔炼氧化镍的方法。RKEF 流程是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼工艺流程，该工艺主要工序：干燥、煅烧和预还原电炉熔炼等。干燥、焙烧预还原：采用回转窑，主要是脱出矿石中剩余的自由水和结晶水，预热矿石，选择性还原部分镍和铁。电炉熔炼：还原金属镍和部分铁，将渣和镍铁分开，生产粗镍铁。根据本项目原料成分特点和能源供应的实际情况，依据工艺方案稳妥、可靠的原则，确定采用回转窑焙烧、电
10、炉还原熔炼（即RKEF）冶炼工艺。该工艺流程已在世界上被广泛地采用，技术成熟可靠，项目投资风险低。1.7.13 总平面及运输（1）总平面布置厂区主要建构筑物有原料库、辅料堆场、上料系统、破碎筛分车间、配料工段、回转窑车间、矿热炉车间、浇铸车间、熔炼10kV配电室、事故柴油发电站、动力中心、液氧气化站、净水厂、矿热炉循环水及安全水塔、综合循环水、矿热炉渣循环水、回用水站、事故水池、熔炼渣堆场、焙烧工段烟气处理、电极壳加工车间、成品打包及综合仓库、综合维修车间、耐火材料库、分析化验站、生产办公楼等组成。本项目厂区围墙内总占地面积为50.710 4m2（合760.5亩） ，一期用地面积24.8110
11、4m2（合372.2亩） ，其中建构筑物占地面积5.210 4m2，厂区建筑系数25.4%，绿地率19.5%。（2）运输本工程货物全部为公路和海上运输，全年外部货物运输量257.610 4t/a，其中运入163.710 4t/a，运出93.910 4t/a。厂内货物运输总量257.7104t/a。（3）道路厂内道路采用城市道路型断面形式，呈环形方格网布置，将各车间和工段分开，使厂区功能分区明确，并满足生产、管理和消防的需要。1.7.14 化验及监测中心厂区设有中心化验站，承担进厂原料检测分析、各车间的试样制取、半成品及生产成品分析、生产过程控制分析的任务。中心化验室和厂区的环境监测站合用一幢楼
12、。为节省投资，提高设备使用效率，ICP光谱仪、原子吸收分光光度计等大型精密光谱设备可与环境监测站共用。1.7.15 公用辅助设施其它辅助设施还有原料仓库、综合仓库、耐火材料库、电极壳制作车间、成品库等等，部分车间设置更衣室、浴室、卫生间等生活设施。1.8 环境保护1.8.1废气排放本项目设置2台回转窑和2台矿热电炉。每台回转窑烟气量为191153Nm 3/h，采用电收尘器处理后通过高60m，直径4.4m的烟囱排入大气环境，除尘效率99.9%以上，SO 2、烟尘和镍及其化合物最终排放浓度分别为115mg/Nm 3、80mg/Nm 3、2.13mg/Nm 3，满足印尼相关法规要求。每台矿热电炉烟气
13、量3957Nm 3/h，经冷却收尘的处理后，烟尘和镍及其化合物的浓度分别为20mg/Nm 3和7.74mg/Nm 3，送入回转窑燃烧利用，不直接排放。1.8.2废水排放生产排水主要有冷却水循环系统排污1080m 3/d，原料库场面冲洗水10m3/d，其他未预见水量200m 3/d。生产排水排入回用水站经沉淀处理后全部回用于熔炼渣水淬和浇铸等对水质要求不高的工段，不外排。1.8.3废渣排放建设熔炼渣临时堆场（占地0.9hm 2） ，经水淬后的熔炼渣送至渣选厂回收镁，最后外售给水泥厂作原料，或者回填恢复植被。1.9 项目投资及经济效益1.9.1项目投资本项目估算总投资102386.90万元，其中工
14、程费用 69498.32万元、其他费用8927.64万元、预备费11763.89万元。工程投资估算表序号 名 称 单位 投资1 工程费用 万元 69498.322 其他费用 万元 8927.643 预备费 万元 11763.894 建设期利息 万元 3520.625 铺底流动资金 万元 8676.43项目总投资 万元 102386.901.9.2项目经济效益项目主要技术经济指标表序号 指 标 名 称 单 位 数 量 备 注1 设计规模1.1 镍合金 t/a 100000 含镍15%1.2 镍金属回收率 93.22 项目总投资 万元 122631.892.1 其中：固定资产投资 万元 93710
15、.472.2 流动资金 万元 28921.423 报批总投资 万元 102386.903.1 其中：固定资产投资 万元 93710.473.2 铺底流动资金 万元 8676.434 总成本费用 万元/a 184197.954.1 其中：生产成本 万元/a 181194.714.2 管理费用 万元/a 769.474.3 财务费用 万元/a 2031.664.4 销售费用 万元/a 202.105 销售收入 （含税） 万元/a 202095.506 所得税 万元/a 3387.407 净利润 万元/a 10162.218 项目投资财务内部收益率（税后） % 12.309 投资回收期（税后） a
16、9.04 含建设期1.5a10 还款后第一年盈亏平衡点 % 45.301.10 项目效益项目总投资122631.89万元，建成达产后，可实现年平均销售收入为202095.5万元，上缴所得税3387.40万元，净利润10162.21万元。项目投资财务内部收益率所得税前、税后分别为15.90%、12.30%。以上指标表明项目的经济效益较好，具有较高的盈利能力，清偿能力和抗风险能力。1.11 项目进度计划本项目建设进度安排如下：（1）可行性研究报告编制及审批 3个月（2）初步设计及设备商务谈判 4个月（3）施工图设计 8个月（4）施工建设 24个月（5）试生产 2个月项目总进度 30个月为保证工程总
17、体进度，设计、关键设备商务谈判、设备订货和施工建设等各环节可科学安排、紧密配合，合理穿插进行。1.12 存在的问题与建议（1）本项目考虑由当地政府出资建立电厂，未考虑投资新建自备电厂。（2） 本项目建设场地地形较为复杂，对总图和土建等方案及投资影响较大。（3）本项目交通不便，建议业主与政府加强沟通，确保项目所需物资顺利进场。3 冶 炼3.1 概述本项目设计规模100kt/a镍铁合金。该工程以氧化镍矿为主要原料，工艺采用的流程为矿石破碎筛分配料回转窑焙烧矿热电炉熔炼镍合金浇铸。主要建设项目包括矿石上料系统、破碎和筛分系统、配料系统、回转窑焙烧系统、矿热电炉熔炼及浇铸系统等。 3.2 原料、燃料及
18、辅助材料3.2.1生产原料本项目原料全部产自印度尼西亚东南苏拉威西省KOLAKA UTANA地区的氧化镍矿区。该矿区带主要由大片蛇绿岩套中的超基性岩在热带风化条件下形成，从板块构造观点看，它和菲律宾属于同一矿带，都是仰冲上来的太平洋壳碎片，经过风化后，上层成为铁质红土矿，下层为含镍蛇纹石和含镍绿高岭石带，含镍量为1.52.5，品位稳定。同时，矿床中还存在由粘土质页岩、霞石正长岩风化形成的红土型铝土矿、红土型铁矿。混合氧化镍矿设计成份（Mass-干基）成分 Ni Co Cu Fe2O3 MgO SiO2 Al2O3 CaO 其他% 1.8 0.08 0.02 18.5 27 43.5 2.9 0
19、.6 9.1混合氧化镍矿含水35%，矿石粒度300mm。3.2.2还原剂和燃料本工程采用的还原剂为原煤，回转窑采用的燃料为煤气。原煤成分表（Mass-%）成分 全水分 灰分 挥发份 固 定 炭 C H S O N Q低 MJ/kg 3.13 21 5.61 70 92.41 3.02 0.26 2.94 1.37 24.373.2.3其他辅助材料本工程所用辅助材料包括石灰石熔剂、苏打灰等。石灰石形状及成份%名称 粒度 5mm粒度 MgO石灰石 550 mm 8% 2.0苏打灰成份%名称 Na2CO3苏打灰 96.53.2.4原料、燃料、辅助材料消耗主要原辅材料消耗表序号 名 称 单位 消耗量
20、备注1 氧化镍矿 t/a 1375000 湿基2 石灰石 t/a 1900003 原煤 t/a 656004 天然气 Nm3/a 7.61075 苏打灰 t/a 20006 耐火材料 t/a 8207 电极糊 t/a 17908 电极壳 t/a 1703.3 产品规格标准尺寸：20010050 mm，重量：8.0 kg/块产品成分表（Mass-）项目 Ni Co Cu C S P Si含量（） 15.0 0.6 0.2 0.6 0.03 0.03 0.2备注 产品质量参考标准:ISO6501：1998（E）3.4 工艺流程选择 氧化镍矿加工冶炼的工艺基本分湿法冶金（包括氨浸法和加压酸浸法）和火
21、法冶金（RKEF法和BF法）两大类。冶炼工艺的选择取决于镍矿Fe/Ni比以及MgO和Co的含量，针对不同成分采用不同的冶炼工艺。氧化镍矿分为两种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高、镍低、硅、镁也较低，但钴含量比较高，这种矿石宜采用湿法冶金工艺处理，大量地回收金属钴。另一种为硅镁镍矿， 位于矿床的下部，硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低，但镍的含量比较高，这种矿石宜采用火法冶金工艺处理。而处于中间过渡的矿石可以采用火法冶金，也可以采用湿法冶金工艺。不同类型的氧化镍矿成分及冶炼工艺选择氧化镍矿类型 Ni Co Fe MgO SiO2 Cr2O3 使用的冶金工艺褐铁矿型 0.81
22、.5 0.10.2 4050 0.55.0 1030 25 湿法冶金工艺低镁 1.52.0 0.020.1 2540 515 1030 12 湿法或火法工艺硅镁镍矿型 高镁 1.53.00.020.1 1025 1535 3050 12 火法冶金工艺根据本项目氧化镍矿的成分和矿区分布等特点，综合考虑后认为采用RKEF火法冶炼工艺更为合适。1、氧化镍矿生产含镍合金的火法冶金工艺火法冶金有两种熔炼方法，其中一种是鼓风炉（或高炉BF）法，一种是电炉（矿热炉）法，其特点是原料都需预先经过干燥、预热、焙烧，经熔炼还原得到镍渣。BF法熔炼操作要求炉内透气好、料柱低，这样炉子操作才会顺行。因此，炉子容积虽然
23、不大，但炉内的还原性气氛不易控制。电炉（矿热炉）法原料的干燥、预热、焙烧一般采用回转窑。矿热炉熔炼可以达到很高的温度，炉内的还原性气氛受到控制，在矿热炉还原熔炼过程中几乎所有的镍的氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦炭粉的加入量得以调整。得到的低镍铁水再送入精炼炉中吹炼而得到符合要求的镍铁。这种由“回转窑矿热炉”组成的火法工艺称为RKEF法。2、氧化镍矿生产镍合金的湿法冶金工艺湿法冶金主要形成了两种工艺：一种是还原焙烧氨浸工艺（简称RRAL） ，另一种是硫酸加压浸出工艺（简称HPAL） 。古巴的尼加罗镍厂采用还原焙烧常压氨浸法（简称RRAL） ，古巴的毛阿
24、湾镍厂采用硫酸加压浸出法（简称HPAL） 。3、氧化镍矿生产镍合金的湿法和火法冶金工艺比较。RKEF法冶炼与湿法（HPAL）冶炼工艺比较方法项目 火法（RKEF法） 湿法（HPAL）对原料的适应性 硅镁镍矿型氧化镍矿 褐铁类型氧化镍矿环保 除尘、脱硫、粉尘和炉渣可以 利用无污水排放 沿海建厂的酸性渣不允许近海排放， 必须深海掩埋产品品质 符合ISO6501国际标准，可直接冶炼不锈钢 电解镍可以用作不锈钢或其它用途技术特点 工艺成熟、技术可靠 工艺相对复杂、系统庞大，技术难 度比较大，需要引进酸和萃取溶剂 不使用 大量使用酸液，一般酸耗240270 公斤/吨矿石投资成本 11 USD/kg（Ni
25、） 20-24 USD/kg（Ni）RKEF火法冶炼工艺具有投资少、成本低廉、技术成熟、环保好等优势，产品适合用做生产不锈钢的添加原料，又可经过工艺延伸直接生产低成本不锈钢。因此，本项目选择RKEF火法冶炼是合适的。目前冶炼氧化镍矿比较先进的工艺技术都需要从国外引进。4、氧化镍矿冶炼工艺综合分析（1）硫酸压力浸出（HPAL）法：受氧化镍矿影响很大，如氧化镍矿成分发生变化，其工艺也要作较大调整和变化。在RKEF火法冶炼工艺生产过程中，不排除增加超细镍粉生产流程以增加产品附加值的决策下再分支建设一条浸出生产线，形成火法加湿法相结合的工艺流程。（2）高炉（BF）法：该方法生产成本较低，企业有利可图。
26、但造成了严重的污染（其中包括氟、铬造成的污染） ，环保代价大。而且高炉法生产出镍铁，含镍品位低，属低端产品。该工艺已濒临淘汰。（3）回转窑+矿热炉（RKEF）法：技术成熟、工艺先进，对矿石适应性较宽。本项目决定采用氧化火法RKEF冶金技术工艺。4 电 力本项目电力专业的设计范围包括：厂区的变配电、电力拖动、自动控制、照明及建构筑物的防雷接地。不包括本项目的外部供电电源线路及成套设备的电气控制及设备的电气设计。本工程不包括110kV总降变电站的设计内容。外部电源与本项目的交接点为2处，一处为矿热炉110kV的GIS进线间隔的接头处，一处为熔炼10kV高压配电室进线柜接头处。本项目的外部电源分为1
27、10kV、10kV 2种电压等级。二回外部电源的要求为当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。全厂区拟建一座10kV应急事故柴油发电站，为厂区内特别重要一级用电负荷提供应急电源。全厂设置两座矿热电炉，每套矿热电炉设置3台15MVA 110KV直降式单相变压器，每台矿热炉工作功率估计约为34.91MW，两座矿热电炉年耗电量约为586488 k-kWh，功率因素0.95（无功补偿后） 。全厂10kV用电设备268台，设备总装机容量9038kW，工作容量8411kW；10kV侧计算负荷：有功功率约5455kW，视在功率5866kVA（无功补偿后） ，年耗电量约为47028k-kWh，功率因素0
28、.92。全厂特别重要一级用电负荷约42台，设备总装机容量估算为2951kW，工作容量2056kW；最大一台特别重要一级负荷设备为250kW的矿热炉本体冷却水供水泵。除上述特别重要一级负荷外，其他的全部生产性负荷为二级负荷。5 土 建本工程新建项目主要有以下部分组成：主工艺生产系统：上料系统，破碎及筛分车间，配料车间，回转窑焙烧车间，矿热炉熔炼车间，浇铸车间等；辅助生产系统：烟气处理，动力中心，液氧气化站，事故柴油发电站，原料库房、综合仓库，综合维修车间，耐火材料库，循环水系统，烟囱，水塔，综合管网，厂区办公楼等。建筑物设计使用年限：50年本工程建筑等级：二级；除变压器室耐火等级为一级外，其他建
29、筑物耐火等级均为二级。本工程主要生产的火灾危险性类别：除液氧气化站为乙类，相应配套配电室为丙类外，其他建筑物均为丁戊类。6 投资说明6.1 投资范围估算投资范围有：生产办公楼、原料库、破碎和筛分车间、配料车间、回转窑焙烧工段、焙烧工段尾气烟囱、焙烧工段烟气处理、矿热炉熔炼工段、熔炼车间10kV配电室、矿热炉烟气处理、矿热炉循环水、矿热炉渣循环水、安全水塔、浇铸工段、事故柴油发电站、动力中心、动力中心循环水、回用水站、分析化验站、成品及综合库房、综合维修车间、事故水池、净水站及取水泵房、耐火材料库、电极壳加工车间、液氧气化站、厂区总平面、厂区道路、厂区大门及围墙、厂区综合管网等。6.2 其它说明1、本估算不包括土地使用费；2、本估算不包括码头、码头至精矿库的胶带运输设施投资；3、本估算不包括外部的供电、供水、交通运输、通讯设施投资；4、本估算不包括炉渣处理等设施投资；5、本估算不包括地基处理投资（由于缺少地勘资料，不确定工程地质情况对投资的影响） ；
