不銹鋼化學(xué)元素中鉻鎳礦石的來源

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

 2. Ferro-chrome(鉻鐵合金） 鐵與鉻的合金，分為高碳、中碳、低碳。當(dāng)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(lián)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(jìn)行反應(yīng)，除掉氧而提煉出金屬的技術(shù)。

 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(jié)晶結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)（FCC)。

 6. Ferro-nickel(鐵鎳合金）鐵與鎳的合金。根據(jù)鎳（Ni)的含有量進(jìn)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(qū)的島（澳大利亞的東側(cè)）。

a. 鉻礦

 鉻礦石的預(yù)測蘊藏量的70%多集中在非洲南部，一度認(rèn)為南非難以保證正常供應(yīng)。近些年來，自蘇聯(lián)解體后，因哈薩克斯坦的蘊藏量較大而向世界供應(yīng)，印度亦向世界提供鉻礦石。在確認(rèn)的蘊藏量當(dāng)中，據(jù)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(jù)稱為48年。世界鉻礦石蘊藏量如表5-1所示。

 鉻礦石以化合物的形態(tài)而產(chǎn)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(shù)，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(jìn)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(chǎn)廠家。日本的鐵合金廠日本重化學(xué)工業(yè)公司、周南電工公司都位于不銹鋼生產(chǎn)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(yīng)不銹鋼生產(chǎn)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(jìn)行鉻鐵合金生產(chǎn)，呈現(xiàn)了在世界各地都進(jìn)行生產(chǎn)鐵合金的局面。日本的鐵合金生產(chǎn)在成本上無競爭力，兩個生產(chǎn)廠已停產(chǎn)。目前日本電工公司、JFE材料工業(yè)公司雖然進(jìn)行生產(chǎn)，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(zhuǎn)移生產(chǎn)。

 本來在南非進(jìn)行生產(chǎn)是有經(jīng)濟(jì)效益的，可是最近受南非通貨膨脹的影響，難以進(jìn)行新的設(shè)備投資。因此，哈薩克斯坦以及印度的鉻礦石產(chǎn)量就增加起來了，根據(jù)“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(yīng)能力不足，以及生產(chǎn)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(xù)漲價。

 不銹鋼管廠家不再像以往那樣先將鐵鉻合金進(jìn)行熔化，而是開發(fā)了從鉻礦石直接制造不銹鋼的技術(shù)。JFE鋼鐵公司的東日本制鐵所千葉事務(wù)所為了降低生產(chǎn)成本，從鉻礦石直接進(jìn)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(chǎn)當(dāng)中，采用鉻礦石熔煉還原法的制造比率達(dá)到100%。而且又使用了低品位的粉末鉻礦石進(jìn)行熔化還原，有可能大幅度地降低生產(chǎn)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(yù)定蘊藏量大于1.4億噸，其生產(chǎn)地區(qū)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。

鎳的生產(chǎn)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(chǎn)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(fù)地忽高忽低。當(dāng)LME的鎳（Ni)價格開始上漲時，投機(jī)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(zhuǎn)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(xiàn)在生產(chǎn)的鎳60%~70%是從硫化礦生產(chǎn)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(hù)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(shù)難以施展，有些礦物質(zhì)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(qū)。

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(chǎn)廠。鎳除用在不銹鋼以外，還用在生產(chǎn)特殊鋼、電鍍產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量。日本的鎳生產(chǎn)廠家中，生產(chǎn)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(yè)公司；生產(chǎn)氧化鎳者為因科東京鎳公司1家；生產(chǎn)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?yōu)樵诘V山附近進(jìn)行生產(chǎn)。按從鎳礦石經(jīng)過精煉生產(chǎn)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(zhuǎn)爐密閉型電爐法），日本冶金工業(yè)則是利用依魯別方式（轉(zhuǎn)爐半熔融精煉法）。這兩種方式比較參見表5-3。

從鎳礦石開始的生產(chǎn)技術(shù)也在進(jìn)行改革，到目前為止，以硫化礦為中心的生產(chǎn)仍在進(jìn)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(jìn)行處理的裝置亦開始投入生產(chǎn)。

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(guī)劃：以前，人們認(rèn)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(qū)積蓄了大約1600萬噸。引進(jìn)HPAL法，在今后20年內(nèi)，對這批紅土礦進(jìn)行冶煉提取鎳是可行的。各個公司都著手進(jìn)行HPAL方法開發(fā)。它的基本流程是加壓浸出→中和→脫Fe前處理，進(jìn)而使用硫酸進(jìn)行硫化后再提取鎳和鈷，或者依靠電解方法提取鎳和鈷。