2020-04-14来源：冶金工业信息标准研究院作者：张维旭阅读次数：1555
镍是不锈钢冶炼最重要的原料，我国镍矿资源紧缺，对外依存度达85%，国内含镍生铁冶炼原料主要靠进口印尼和菲律宾红土镍矿解决。海关数据显示，2019年，中国镍矿进口总量较2018年增长30%，达到5613万吨，但从印尼进口的镍矿数量激增72%，达到2390万吨。世界最大的镍矿生产国印尼于2020年1月1日起实施镍矿出口禁令，这项禁令也引发了2019年底前将镍矿运至中国的热潮。
目前中国是全球最大的不锈钢生产国和消费国。2019年，中国不锈钢粗钢产量同比增了10.08%，达到2940.0万吨，占全球比重56.3%，不锈钢表观消费量2405.33万吨，同比增长9.19%，进口不锈钢111.88万吨，出口不锈钢367.23万吨。在过去的10年间，我国不锈钢的粗钢产量和表观消费量呈现逐年上升的趋势，对红土镍矿的需求量不断增高，也促进了我国在不锈钢冶炼和轧制工艺技术的不断改进和提升。
目前，国内外红土镍矿的处理方法主要有火法和湿法两种冶炼工艺。湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂，浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子，常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺(HPAL)、常压酸浸工艺(PAL)和氨浸工艺(Caron)。火法工艺是在高温条件下，以C 作还原剂，对氧化镍矿中的NiO 及其他氧化物进行还原。
火法冶炼因具有流程短、三废排放量少、工艺成熟等特点，已成为红土镍矿冶炼的主要方式，火法工艺主要有四种：烧结—高炉流程(BF 法)、回转窑—矿热炉熔炼流程(RKEF 法)、多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺、日本大江山回转窑直接还原法。其中，RKEF法是火法处理红土镍矿的先进成熟工艺。将含水30%～40%的红土镍矿经回转窑在800℃干燥脱水和预还原处理后，再送入电炉，在约 1550℃～1600℃的高温下还原熔炼产出镍铁。具有工艺适应性强、镍回收率高等特点。
RKEF(Rotary Kiln-Electric Furnace“回转窑-矿热炉”)工艺技术始于20世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高且节能环保，RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。随着冶金科学技术的发展，RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术。目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有十几家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地。
RKEF工艺主要有以下特点：
1.原料适应性强。可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于30%的褐铁矿型氧化镍矿，以及中间型矿，最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。
2.镍铁品位高，有害元素少。同样的矿石RKEF 工艺生产的镍铁品位高于其他工艺。
3.环境友好，固废循环利用。从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程，炉料全封闭;原料水分较多，料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘;烟气经过脱硫满足环保要求;回转窑和矿热炉烟尘返回料场;矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料，炉渣水淬后成为建筑工业原材料。
4.能源节约与利用水平高。回转窑产的焙砂在800℃的高温下入炉，相对于冷料入炉，节省了大量的物理热和化学热，显著降低了电能和还原剂的消耗，提高了生产效率。回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电。
不锈钢冶炼工艺主要有一步法、两步法和三步法，以及新型一体化生产工艺。一步法冶炼为铁水+AOD(氩氧精炼炉)，两步法为EAF(电弧炉)+AOD(氩氧精炼炉)，三步法为EAF(电弧炉)+AOD(氩氧精炼炉)+VOD(真空精炼炉)。一体化生产工艺，即从铁水直接到不锈钢成品的生产工艺，也被很多企业采用，生产流程为RKEF(回转窑+矿热炉)+AOD(氩氧精炼炉)+浇铸+轧制。
目前约70%的高端镍系不锈钢采用电炉+AOD两步法传统工艺冶炼，外购镍铁块、废钢及镍板作为原料，由电炉熔化后得到钢水，兑入AOD炉进行成分调整，然后由连铸机浇铸成板坯，送到热轧进行轧制并经热酸退作业后生成不锈钢白卷等钢材产品。
一体化全流程不锈钢工艺采用自产热镍铁水作为原料直送炼钢，经过脱硅转炉+AOD转炉冶炼并浇铸后得到红坯，然后红送到轧钢进行轧制。与传统工艺相比有以下区别：
1.热镍铁水直送炼钢，取消了镍铁水铸铁与电炉熔化工序，避免了二次熔化和二次排放，实现了大幅节能降耗减排。
2.独创的脱硅转炉与AOD转炉双联法高纯净钢水生产技术和全程轻压下无偏析宽幅连铸技术相结合，在降低耐材和金属消耗的同时，缩短冶炼周期，提高板坯纯净度。
3.连铸红坯通过辊道和地下板坯输送台车热送到热轧产线，可实现100%热装热送，大幅降低了板坯加热所需的能耗，同时也减少了废气排放。测算节约燃气折合标煤约10Kgce/t钢。
4.配套高精度、大轧制力宽幅双机架炉卷不锈钢轧机，专业生产高合金轧制难度较大钢种，满足国内紧缺的高强高耐蚀宽幅不锈钢卷板需求。
5.高标准全流程绿色制造，节能减排成效显著。
(1)不锈钢全系统蒸汽回收综合利用，实现了节能降耗。
(2)雨水回收系统将全场的降水回收后，通过净化后可以作为部分生产用水使用，炼钢生产废水返送矿热炉作为冲渣水使用。
(3)配套先进环保除尘装备，满足超低排放要求。
(4)钢渣通过矿热炉高温还原无害化处理后生产建材，生产过程中产生的除尘灰、氧化铁皮等固废，利用先进的压块工艺制成炼钢用合金原料，实现粉尘不落地并充分回收循环利用。
6.生产成本更低。综合节能降耗、物料节约、物流优化等效果，初步测算一体化工艺全流程成本节约为500元- 700元/吨。
我国钢铁行业当前已处于供给侧结构性改革的下半场，如何做好存量调整优化是持续增强产业竞争力的核心。由于特钢行业特别是不锈钢行业与普钢在产能、产量、工艺技术要求、下游市场均存在较大差异，建议针对普钢、特钢领域(特别是不锈钢)形成与差异化产业政策，以此推动我国不锈钢行业的转型升级和高质量发展。
(一)加快淘汰落后，鼓励发展高性能不锈钢
2020年1月1日，新版《产业结构调整指导目录(2019年本)》(以下简称《目录》)正式实施，高性能不锈钢在《目录》中属于鼓励类条目。钢铁行业应加快《目录》落实，在2020年6月之前全面淘汰以中频炉为主生产不锈钢、工模具钢等钢种的落后工艺，进一步加速淘汰落后的不锈钢产能，鼓励更多企业向高性能不锈钢产品转型。
(二)细分行业分类施策，加速不锈钢行业供给侧调整
我国钢铁行业近几年淘汰落后和化解过剩产能成效显著，但不锈钢供给侧改革进展相对缓慢。不锈钢产能与钢铁总产能相比较小，也存在低端过剩而高端不足的情况，考虑到不锈钢在钢铁行业的重要性和特殊性，建议将产能置换、项目备案等相关政策与普钢进行区分，精准施策，推进不锈钢行业健康发展。
(三)绿色低碳，鼓励可循环流程工艺技术开发与应用
《目录》中明确提出，鼓励钢铁与相关产业间可循环流程工艺技术开发与应用。建议制定有针对性的政策措施，鼓励不锈钢生产企业与上下游企业形成联合企业或实质合作，推动可循环流程工艺技术的开发与应用，通过资源与一体化生产的结合实现节能降耗减排，加速不锈钢产业链的绿色低碳化发展。
(四)优化布局，鼓励高端不锈钢产业集群化发展
地条钢出清以前存在通过中频炉熔化废钢生产不锈钢的中低端产业集群，2019年戴南开启了集中冶炼项目，产品转向高端化发展，成为国内不锈钢产品加工集群转型的示范。建议相关产业政策考虑不锈钢行业布局调整，鼓励一体化高端不锈钢产业集群规模化发展，参照最新《产业转移指导目录》，鼓励更多符合不锈钢行业高质量发展、符合承接区域产业链建设的项目进行置换，推动我国不锈钢行业的布局调整和产品转型升级。
