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在很久很久以前，在地球上还没有生命的时候，镍（Ni）和它的小伙伴们已经在地球上居住，当时镍（Ni）、铁（Fe）等小伙伴大多数居住在几千度高温的地核之内。截止目前为止，地核内依然居住着大量的镍铁（Ni-Fe）合金。随着时间的推移，沧海变桑田，不断有熔融的岩浆喷出，很多Ni和小伙伴逐渐来到地表。镍（Ni）天生就仰慕硫（S）、氧（O）这些漂亮的女孩子，并且在漫长的岁月中长期孤单寂寞，于是便纷纷与硫（S）、氧（O）谈起了恋爱，形成一对对的小恋人，也就是硫化镍（NiS）、氧化镍（NiO）等。但是氧（O）天生就喜欢高富帅，所以与Ni感情并不是十分的稳定。与此同时，自然界中的硅（Si）、铁（Fe）、镁（Mg）等也分别与氧（O）谈起了恋爱，组成二氧化硅（SiO2）、氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）、氧化镁（MgO）等一个个小家庭。也许是一个个游离的家庭仍缺少欢乐，于是各个小家庭聚集在一起，形成了氧化镍-二氧化硅-氧化铁-氧化镁（NiO-SiO2- Fe2O3-MgO）等大家庭，这便是氧化镍矿的雏形。大家庭人多热闹，于是越来越多的其它小伙伴也都慕名而来，比如氧化铝（Al2O3）、氧化钴（CoO）、氧化铬（Cr2O3）等纷纷加入，这样便形成了一个小部落。再之后水（H2O）也加入这个部落，包括结构水和自由水，还有一些有机物，这样氧化镍矿这个小王国就诞生了。这个小王国打算打造自己的国旗，由于铁（Fe）在这个王国中人数较多，且是元老级人物，而且其与氧（O）谈恋爱之后变成正三价铁，颜色艳红，于是便定红色为国旗颜色，因此氧化镍矿也称红土镍矿。 红土镍矿王国中的镍（Ni）和亲密小伙伴们一直幸福快乐的生活，但其中的关系也存在亲疏远近。水和有机物是跟大家关系最不亲密的小伙伴，并且氧（O）与镍（Ni）及小伙伴们依次的感情也是有强有弱，尤其是氧（O）对镍（Ni）和钴（Co）的感情较为脆弱。尽管如此，在那个荒凉多雨的环境中，整个红土镍矿王国还算是和平共处。一直到人类的出现，尤其是人类开始了解和认识到镍（Ni）的冶炼工艺，镍（Ni）和小伙伴们爱恨情仇的故事便逐渐拉开了序幕。 1751年，瑞典科学家发现小伙伴镍（Ni），到1804年提炼出金属镍（Ni）。镍具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并且具有很高的化学稳定性，在空气中很难氧化等特征，因此镍是一种十分重要的有色金属材料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢等。之后并应运而生多种冶炼工艺从硫化镍矿和氧化镍矿中来提取镍（Ni）。红土镍矿的提取技术归纳起来分为火法提取和湿法提取。而RKEF法（回转窑-电炉熔炼法）是目前红土镍矿冶炼的主流工艺。RKEF的基本原理也是基于镍（Ni）和小伙伴们爱恨情仇的故事展开。 镍（Ni）和小伙伴们与氧（O）的感情是深浅不一的，根据热力学可分析其感情深浅。 镍（Ni）和小伙伴们分别与氧（O）的亲密度，即感情深浅如下： MgO>Al2O3>SiO2 >Cr2O3>Fe2O3>CoO>NiO 氧化镁>氧化铝>二氧化硅>氧化铬>氧化铁>氧化钴>氧化镍 人类一般想要利用的是单身状态的镍（Ni）及其小伙伴们，所以想到了两种方法。第一种方法：只要给镍（Ni）及其小伙伴们加热至一定温度，镍（Ni）和小伙伴们都要与氧（O）分手，恢复单身贵族的状态。但这个温度需要非常非常高，耗费热量大，甚至有些温度人类并不能达到，于是人类想到了另外一个方法：考虑到氧（O）非常喜欢高富帅，那就在这些一个个的小家庭周围安放一个高富帅，让氧（O）来主动移情别恋，让镍（Ni）和小伙伴们失恋成为单身状态，这样金属镍就能被人类所用。于是人类就在选择一个在人类眼里物美价廉，在氧（O）眼里是高富帅的元素，即还原剂碳（C）。 那接下来我们来讲一下再RKEF工艺中，镍（Ni）和小伙伴们爱恨情仇的故事。镍（Ni）和小伙伴们从印尼、菲律宾一路漂洋过海来到广青，开始了在RKEF工艺中的爱恨情仇。 1、干燥（φ5×40m） 上图是干燥窑的实物图，其规格为φ5×40m。 红土镍矿小王国中水占的比例大约在35%左右，水和有机物是跟大家关系最不亲密的伙伴，所以在干燥窑中，大约350℃的温度，水就有一部分脱离了镍（Ni）和小伙伴们，其比例降低至22~25%。为什么在干燥窑里要脱水至22~25%呢？因为水分太高，达不到干燥的效果；水分太低，容易扬尘，污染周围环境。 上图显示的就是经干燥后的红土镍矿，此时干矿中水分在22~25%间，可看到现场没有扬尘，环境比较干净。 2、配料 上图显示的是配料站的实物图。 经过干燥的镍（Ni）和小伙伴们来到配料站，因为不同地方的红土镍矿，镍（Ni）和小伙伴们的比例不同，不能达到后期冶炼的要求，尤其是在后工序电炉内，镍（Ni）和铁（Fe）及其它金属小伙伴变成单身之后，要和炉渣分离开，因此对炉渣渣系二氧化硅-氧化铁-氧化镁（SiO2- FeO-MgO）的熔点、粘度要求较高，所以要将不同的红土镍矿经过配比，使镍（Ni）和小伙伴们的比例维持在合理的范围之内。同时，在配料站里配进去了本故事的第二男主角—焦丁碳（C）。不过在配料站内，碳（C）只能算是屌丝一个，长的丑，黑不溜秋，镍（Ni）和小伙伴们根本就瞧不起碳（C），氧（O）更是不把碳（C）放在眼里，看都不看一眼。碳（C）在配料站里不受待见，一路忍辱负重，在镍（Ni）和小伙伴们的冷眼旁观下一起进入回转窑。 3、回转窑（φ4.4×100m） 上图是回转窑的实物图，其规格为φ4.4×100m。
刚进入回转窑，随着温度的升高，氧（O）最先发现她最瞧不起的碳（C）居然逐渐开始变的帅气起来，对自己的吸引力也越来越大，因此看碳（C）的眼神也温柔了起来。而同时镍（Ni）和其他的金属小伙伴们也发现碳（C）对自己的女朋友氧（O）开始了不怀好意，已经开始威胁到了自己和氧（O）的感情。 温度进一步升高，温度达至453.5℃，屌丝C完成第一次逆袭，华丽转变为成功人士。虽然在镁（Mg）、铝（Al）、硅（Si）、铬（Cr）眼里，碳（C）仍然是屌丝男士，对他们的家庭（即和O的感情）构成不了什么威胁，但镍（Ni）的女朋友氧（O）已经开始移情别恋，对碳（C）投怀送抱，成了碳（C）的女朋友，组成了新的家庭一氧化碳（CO）。 NiO C=Ni CO
铁（Fe）和氧（O）的恋爱关系比较复杂，自然界存在氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）、四氧化三铁（Fe3O4）、氧化亚铁（FeO）等多种恋爱状态。那么红土镍矿中铁（Fe）和氧（O）的恋爱关系基本上是氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）。但是进入回转窑后，当温度进一步升高至675℃，屌丝碳（C）完成第二次逆袭，顺利成为高富帅，氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）中的氧（O）开始先后移情别恋，投怀送抱给碳（C），若氧（O）没有完全碳（C）抢走，则变成氧化亚铁（FeO）这样的一夫一妻制家庭；若氧（O）完全被高富帅碳（C）抢走，则变为单身铁（Fe），而氧（O）与碳（C）组成新的家庭一氧化碳（CO）。 3Fe2O3 C=2 Fe3O4 CO Fe3O4 C=3FeO CO FeO C=Fe CO 尽管此时碳（C）已经成为高富帅，但仍然动摇不了镁（Mg）、铝（Al）、硅（Si）、铬（Cr）与氧（O）的感情。同时，由于Ni和小伙伴们在回转窑里停留的时间较短，1~2小时，所以仍有大量的氧化镍（NiO）、氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）、氧化亚铁（FeO）依然处于恋爱关系。 此外，在回转窑焙烧过程中，镍（Ni）和铁（Fe）除了部分被碳（C）抢了女朋友氧（O）之外，镍（Ni）和小伙伴们中的水（结构水和自由水）、有机物等几乎也完全脱除，同时镍（Ni）和小伙伴们的温度达到了700~800℃。 4、矿热炉熔炼 镍（Ni）和小伙伴们从回转窑出来后，这个小王国已经发生了翻天覆地的变化。水分和有机物几乎已经全部脱除，氧化镍（NiO）这对小恋人一部分已经分手，所以一部分的镍（Ni）已经变为单身状态，也就是金属镍（Ni）。氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）这个家庭由于碳（C）的介入，也已经发生巨大的变化，一部分家庭变成了氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）这样的家庭，更有甚者完全分手，变成金属铁（Fe）。此刻，我们称经回转窑出来的镍（Ni）和小伙伴们为之焙砂。焙砂经料罐转运至矿热炉保温料仓，然后经过下料管进入矿热炉内。
矿热炉是一种将电能通过电阻热和电弧热两种方式转变为热能的冶金设备，下面两张图为矿热炉内的实物图和示意图。 在矿热炉内，渣铁温度可达至1500~1600℃。此时我们的第二男主角碳（C）再次升级，成为了举世瞩目的国民老公，男神级别，对二氧化硅（SiO2）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）、氧化钴（CoO）、氧化镍（NiO）中的氧（O）已经具有不可抗拒的吸引力。 在矿热炉内，氧化镍（NiO）这对恋人几乎已全部彻底分手，氧化钴（CoO）也已经几乎全部分手，同时碳（C）这个国民老公也完全具备将二氧化硅（SiO2）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）的氧（O）全部夺取的能力。但人类并不想碳（C）将二氧化硅（SiO2）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）这些家庭全部破坏掉，所以在配料的时候配进去的碳（C）的数量明显小于氧（O）的数量，这样碳（C）就只能进行选择性的去夺取这些家庭中的氧（O），根据这些家庭的亲密度，先从感情脆弱的家庭入手。所以氧化镍（NiO）和氧化钴（CoO）这两对小恋人几乎全部分手，氧化铁即三氧化二铁（Fe2O3）这个家庭一部分被碳（C）彻底分手，变成单身的金属铁（Fe），另外一部分被破坏至变成氧化亚铁（FeO），而对于二氧化硅（SiO2）、氧化铬（Cr2O3）仅仅很少的一部分家庭被破坏，变成单身硅（Si）和单身铬（Cr）。这样的整个过程就是选择性还原，也就是建立在镍（Ni）和小伙伴们由于碳（C）的一次次逆袭抢夺其恋人氧（O）的爱恨情仇故事。 NiO C=Ni CO 3Fe2O3 C=2 Fe3O4 CO Fe3O4 C=3FeO CO FeO C=Fe CO SiO2 2C=Si 2CO Cr2O3 3C=2Cr 3CO 故事到此并没有结束，变成单身的镍（Ni）、钴（Co）、铁（Fe）及少量的硅（Si）、铬（Cr）又恢复至单身贵族的气质。或许是对还处于恋爱关系的二氧化硅（SiO2）、氧化亚铁（FeO）、氧化镁（MgO）、氧化铝（Al2O3）、氧化铬（Cr2O3）等心存嫉妒羡慕恨，单身贵族们决定和恋爱中的家庭分开，于是依靠重力沉降脱离这些处于恋爱的小伙伴们，便分别形成了Ni-Fe合金和炉渣，然后分别通过铁口和渣口排出。这样在人类的运筹帷幄之中，镍（Ni）和小伙伴们的爱恨情仇故事结束了，其红土镍矿小王国也变成了对人类大有用途的Ni-Fe合金和暂时还没有效利用的炉渣。 广青镍铁RKEF工艺流程 最后，让我们再次根据广青RKEF工艺来回顾一下镍和小伙伴们在RKEF工艺中的爱恨情仇。（1）镍和小伙伴们经过筛分、破碎后首先进入干燥窑，在干燥窑里，最不亲密的小伙伴水被脱除至22~25%；（2）在配料站内，为了使在矿热炉内单身的镍和单身的其它小伙伴更容易离开还处于恋爱状态的家庭，所以需要使不同的红土镍矿混合在一起，调整镍（Ni）和小伙伴们的比例。同时，在配料站里加入了本故事的第二男主角—碳（C），尽管碳（C）目前还是屌丝一个；（3）在回转窑内，第二男主角—碳（C）经过两次华丽的变身，成为了高富帅，镍（Ni）的女朋友氧（O）开始对碳（C）投怀送抱，同时铁（Fe）的女朋友氧（O）也开始对碳（C）投怀送抱，所以在回转窑内已经出现了单身的镍（Ni）和单身的铁（Fe）；同时最不亲密的小伙伴水和有机物几乎被全部脱除；镍和小伙伴们的温度被提高至700~800℃；（4）在矿热炉内，我们的第二男主角碳（C）最次转变为国民老公，几乎对所有的氧（O）都具备了不可抗拒的吸引力，但人类配入的碳（C）量明显小于氧（O）的数量，所以国民老公碳（C）进行了有选择性的先破坏感情较弱的家庭，即把镍（Ni）的女朋友氧（O）几乎全部抢走，同时抢走部分铁（Fe）的女朋友，使镍（Ni）和部分铁（Fe）重新变为单身。然后单身的小伙伴们嫉妒羡慕恨还处于恋爱状态的家庭，变分离开来，分别形成了Ni-Fe合金和炉渣。 |
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