隨著我國不銹鋼產(chǎn)量的快速增長，對(duì)鎳的需求不斷增加。世界鎳資源主要有硫化鎳礦和紅土鎳礦兩種。由于不能通過選礦富集、處理工藝復(fù)雜等原因，占世界陸基鎳資源72%的紅土鎳礦僅產(chǎn)出世界原生鎳總產(chǎn)量的42%。隨著世界上可經(jīng)濟(jì)利用的硫化鎳礦資源的日益減少，全球鎳資源開發(fā)利用重心正逐步向資源相對(duì)充裕的紅土鎳礦轉(zhuǎn)移。
紅土鎳礦的可采部分一般由褐鐵礦層、過渡層和腐植土層三層組成。褐鐵礦層的主要成分為含鐵的氧化礦物，鎳一般不超過1.5%，鐵高于40%，二氧化硅小于5%，氧化鎂小于5%，鈷含量比較高，這種礦石宜采用濕法冶金工藝處理。腐植土層中硅、鎂的含量比較高，鐵含量較低，鈷含量也較低，鎳含量比較高，適于火法冶煉。中間過渡層可采用濕法或火法冶金工藝。來自紅土鎳礦的鎳，有70%是用火法冶金生產(chǎn)的。火法冶金中比較成熟的工藝主要有回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-電爐熔煉法、燒結(jié)-鼓風(fēng)爐熔煉法、燒結(jié)鄄高爐還原熔煉法。這些工藝存在著能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重及對(duì)原料要求高等缺點(diǎn)。粒鐵法是直接還原法的一種，于1930年由原聯(lián)邦德國Krupp公司開發(fā)成功，該法適用于處理含酸性脈石的貧鐵礦。日本冶金工業(yè)公司大江山廠從1952年開始利用該方法熔煉進(jìn)口的硅鎂鎳礦生產(chǎn)鎳鐵粒用于生產(chǎn)不銹鋼，被公認(rèn)為是目前最為經(jīng)濟(jì)的處理紅土鎳礦的方法。目前，對(duì)紅土鎳礦火法冶金方面的研究主要集中在干燥、燒結(jié)、還原機(jī)理以及新工藝的開發(fā)上。
現(xiàn)有研究紅土鎳礦含碳團(tuán)塊直接還原生產(chǎn)鎳鐵粒的方法，考察了還原工藝條件對(duì)生成鎳鐵粒的影響。溫度為1350攝氏度時(shí)，鎳的品位和回收率最高。隨著配碳量的提高,鎳和鐵的回收率逐漸提高，但當(dāng)C/O超過1.4后，鎳的回收率開始下降。當(dāng)石灰石加入量為礦量的20%時(shí)，鎳的回收率最高。焙燒溫度和熔劑加入量是渣與金屬相分離的主要影響因素。隨焙燒溫度升高，鎳鐵粒尺寸逐漸增大，溫度為1350攝氏度、1375攝氏度時(shí)，鎳鐵粒尺寸相對(duì)較均勻,渣與金屬分離效果好，到1400攝氏度后鎳鐵聚集為一整塊。熔劑加入量對(duì)渣與金屬分離的影響較大，石灰石加入量較低時(shí)，渣和金屬互相包裹，很難將其分離；石灰石加入量達(dá)到20%時(shí)，含碳團(tuán)塊的熔化性能較好,渣和金屬能基本分離。
當(dāng)配碳量為C/O=1.4，焙燒溫度為1350攝氏度，焙燒時(shí)間為60min，石灰石加入量為礦量的20%時(shí)，獲得的產(chǎn)品質(zhì)量較好，鎳品位為9.4%，回收率為96.6%，全鐵品位為87.5%，回收率為97.9%。
