富氧側吹
據中國恩菲發表的《側吹浸沒燃燒熔煉技術(SSC)在紅土鎳礦領域的應用及展望》描述,富氧粉煤側吹還原技術是以多通道側吹噴槍以亞音
據中國恩菲發表的《側吹浸沒燃燒熔煉技術(SSC)在紅土鎳礦領域的應用及展望》描述,富氧粉煤側吹還原技術是以多通道側吹噴槍以亞音速向熔池內噴入富氧空氣和燃料(天然氣、發生爐煤氣、粉煤),熔池中的物料由于受到鼓風的強烈攪動作用,快速浸沒于熔體之中,完成物理化學反應的一種用于處理不發熱物料的強化熔池熔煉技術。
恩菲陳忠志、戴文彬等表示,此技術適合紅土鎳礦的處理。熔池劇烈的鼓泡和液態渣的翻滾,產生了巨大的反應界面,鐵和鎳氧化物被加熱、熔化和還原,還原生成鎳鐵水沉降分離,進人噴槍口以下的靜止渣層,在重力的作用下,渣鐵開始分離,從而在爐缸的上部形成了層基本不含鐵的渣層,鎳鐵水則沉積在爐子底部,到定量后從鐵口放出礦石中的脈石等熔化后,生成具有良好性能的液態爐渣從排放渣口放出
工藝流程方面,富氧側吹工藝可以處理中低品位的紅土鎳礦礦石。礦石首先經過干燥窯進行脫水(物理含水由33%降至15%),在破碎篩分后進行深度干燥焙燒。隨后將干燥后的紅土鎳礦、還原煤、熔劑以及循環熔煉煙塵送入側吹浸沒燃燒爐內。此后,富氧空氣(約70%)和粉煤經爐體兩側的浸沒燃燒噴槍鼓人熔池中,浸沒式燃燒火焰直接接觸熔體,同時噴吹的富氧空氣和煤粉攪動熔池,強化熔池的傳熱加速了反應,使紅土鎳礦物料快速熔化,還原粒煤從爐頂加入對高鎳熔渣還原,最終得到鎳鐵產品。
富氧側吹工藝核心部件為側吹噴槍。側吹噴槍可噴吹富氧空氣和煤粉,富氧濃度達到70%-90%,冶煉廢氣量小,煙氣熱損失小。通過側吹噴槍直接向熔體內部補熱,燃料直接在熔體內燃燒,放出熱量全部被熔體吸收,加熱速度快,熱量利用率高。該工藝處理紅土鎳礦產生的高溫煙氣中含30-35%的CO,在余熱鍋爐上升煙道鼓入氧氣或者空氣進行強還原性煙氣的二次燃燒,燃燒率可達95%以上,產生的熱量通過余熱鍋爐回收,產生的蒸汽可進行發電和送到其他蒸汽用點,是余熱得到利用,產生的收益可以充抵鎳鐵的生產成本。
富氧側吹生產的鎳鐵品位控制靈活且不含硅,可減少渣量;鎳鐵合金脫磷能力強,拓寬了原料來源并降低了成本;鎳鐵含硫量低,可減少脫硫帶來的額外費用。
由于印尼的紅土鎳礦還伴生有鈷金屬,而下游三元前驅體中同時需要鎳鈷兩種元素,因此在印尼的富氧側吹工藝會在提鎳后再加一道貧化電爐,以提取爐渣中剩余的鈷金屬。

恩菲陳雪剛以鎳鐵產量50,000t/a、品位16%的側吹產線為例,對具體的成本進行了分拆,產線涉及的原料為1.8%高品位紅土鎳礦,燃料為粉煤和塊煤,輔助材料為石灰石。
對原料的需求方面,年需要紅土鎳礦約50萬噸(干基),礦源含自由水33%,結晶水10%,礦石粒度≤100mm,主要成分如下:

還原煤與煤粉均采用同一種褐煤,每公斤發熱量約18.96MJ,主要成分如下:

需要的工程設備方面,主要有富氧側吹煤粉還原爐:50m2,余熱鍋爐60t/h(蒸發量),P=4.4MPa;氧氣站:深冷,15,000Nm3/h,P=0.6MPa,主要技術指標如下:

陳雪剛等采用相同原料和價格體系對不同工藝處理1.8%紅土鎳礦成本進行了比對,并給出了不同工藝下,單噸1.8%紅土鎳礦消耗物料的對應關系,詳細如下:

通過上表比對可以看出,同一紅土鎳礦采用側吹工藝與高爐和電爐相比,成本優勢較大。
側吹成本低廉的原因是:采用了廉價的褐煤或者煙煤;采用高富氧操作,煙氣帶走熱量大為減少;冶煉工藝為熔池熔煉工藝,反應速度快,床能率高。
投資強度方面,根據公開市場及賣方數據匯總,生產每1萬金噸鎳,高壓酸浸投資約2.2億美元,RKEF約1.3億美元,富氧側吹1億美元左右;建設周期方面,高壓酸浸約2年,RKEF約1.5年,側吹約1年。
項目建設方面,偉明環保20230224發布的可轉債募集項目可行研表示,公司計劃投資高冰鎳項目投資總額約24.73億元,其中,設備購置約10億元,建安費用約4.8億元,剩余費用為其他費用、預備費、流動資金等;項目設計產能:鎳金屬40,000.00噸/年(預計共處理紅土鎳礦250萬噸/年(鎳含量1.80%),產出高冰鎳56,377.00噸/年)、鈷1,185.88噸/年、鎳鐵23,426.53噸/年、硫酸79,230.00噸/年;項目建設期18個月。
另據可行研測算數據,偉明高冰鎳項目達滿產后平均總成本費用約27.64億元人民幣每年。另經偉明可行研測算,高冰鎳項目達滿產后平均營業收入約39.04億元人民幣(不含稅)每年,毛利率約29.20%。具體為:A.高冰鎳:項目達產后,鎳金屬40,000.00噸/年、鈷1,185.88噸/年,鎳預測價格為14,400.00美元/噸,鈷預測價格為29,250.00美元/噸;B.鎳鐵:項目達產后,鎳鐵產量為23,426.53噸/年,鎳鐵測算價格為130.00美元/噸;C.硫酸:項目達產后,硫酸產量為79,230.00噸/年,硫酸測算價格為25.80美元/噸。
中偉股份于20220823發布公告,中偉計劃于印尼蘇拉威西島建設紅土鎳礦冶煉年產6萬金噸高冰鎳項目,項目環節涉及紅土鎳礦-低冰鎳-高冰鎳環節。項目計劃投資約42.28億元(單噸投資額約7.05萬元),其中,設備購置及安裝約23.49億元,建筑費用約11.39億元,剩余為流動資金、預備費等;項目建設周期約30個月,投資回收期約6.24年,內部收益率約26.68%。據中偉募集說明書預計,項目達產后,預計年營收約66.25億元,年均稅后利潤約15.82億元,毛利率約34%。
另外,中偉同期公告計劃在廣西南部基地建設年產8萬金噸高冰鎳項目,項目環節為低冰鎳-高冰鎳。項目計劃投資規模約7.29億元(單噸約0.91萬),其中,項目建筑工程費約1.15億元,設備購置及安裝費用約4.46億元,土地購置費約0.33億元,剩余部分為預備費、建設期利息及流動資金等。本項目達產后,預計年均營業收入為85.77億元,年均稅后利潤為1.97億元,毛利率約3.58%,項目稅后內部收益率為36.99%,投資回收期為5.25年。
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