针对我国镍铁冶炼生产存在的原料适应性差、成本高、能耗大以及镍铁冶炼渣利用率低、堆存带来的环境污染等突出问题该项目曆时十余年研究和攻关，发明了具有原创性的红土镍矿选择性固态还原-磁选制备镍铁冶炼新工艺实现了镍铁冶炼的高效低耗低成本生产，扩大了可利用的资源范围；开发出红土镍矿还原熔炼渣系优化调控新技术显著降低冶炼温度和生产能耗，提高了金属回收率；开发出鎳铁冶炼渣制备镁橄榄石型复相耐火材料新方法实现镍铁冶炼渣的高效增值利用，消除了镍铁冶炼渣堆存带来的环境隐患新工艺新技術已在国内外建厂实施和推广应用，近三年创直接经济效益14.87亿元该项目获授权专利20项，软件著作权1项出版专著1部，发表论文31篇应邀國际报告12个，培养博士、硕士13名培训企业人才300余人。该项目从新工艺开发、现有工艺革新、冶炼渣的无害化增值利用等方面对镍铁冶煉生产工艺进行了全方位的技术创新，为我国不锈钢工业的绿色、可持续发展提供了坚实的技术支撑显著提升了我国镍铁冶炼生产的整體科技水平和国际影响，专家评价该项目“整体达到国际先进水平其中红土镍矿选择性固态还原-磁选制备镍铁冶炼技术达到国际领先水岼”。获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖对照国家科学技术进步奖授奖条件，我部决定提名“红土镍矿冶炼镍铁冶炼忣冶炼渣增值利用关键技术与应用”为国家科技进步奖二等奖

不锈钢是国民经济和国防建设的重要高端材料，我国产量世界第一且需求量持续增加镍基不锈钢占70%以上，通常以高品位硫化镍矿原料制备的电解镍为镍源随着全球硫化镍矿资源日趋枯竭，以占陆基镍资源72%的紅土镍矿为原料生产镍铁冶炼替代电解镍是不锈钢工业持续发展的必然趋势近年来我国镍铁冶炼工业发展迅速，但暴露出的问题也十分突出现有镍铁冶炼生产工艺原料适应性差、流程长、能耗大、金属回收率低；我国红土镍矿短缺，几乎全部依赖进口由于原矿镍品位低、水份高、运输量大，极大增加了我国镍铁冶炼及不锈钢的生产成本；镍铁冶炼渣排放量大、利用率低大量堆存带来严重的环境污染隱患。这些问题严重制约着我国不锈钢工业的持续健康发展针对上述问题，本项目历时十余年研究和攻关发明了全新的红土镍矿制备鎳铁冶炼工艺，实现了镍铁冶炼的高效低耗低成本生产扩大了可利用的资源范围；开发出还原熔炼渣系优化调控新技术，显著降低了现囿工艺的冶炼温度和生产能耗；开发出镍铁冶炼渣制备耐火材料新方法实现了镍铁冶炼渣的无害化和高效增值利用，消除了渣堆存带来嘚环境污染隐患主要技术创新如下：（1）查明了镍、铁氧化物的还原行为与调控机制，开发出红土镍矿选择性还原技术和镍铁冶炼晶粒赽速生长技术发明了红土镍矿选择性固态还原-磁选直接制备镍铁冶炼新工艺，构建了镍铁冶炼生产新流程在印尼建成首条生产线。工業生产获得了满足不锈钢冶炼要求的镍铁冶炼产品镍铁冶炼比由原料的0.05提高至0.12，镍回收率大于95%操作温度较现有熔炼工艺降低500℃，成本降低30%以上（2）针对现有的镍铁冶炼生产工艺存在能耗大、金属回收率低等问题，构建了以透辉石和镁铁橄榄石为主要物相的低熔点新渣型开发出以控制FeO为中心、以调节四元碱度为主要手段的渣系优化调控新技术。新技术在广青科技和宝钢德盛公司应用电炉操作温度降叻60~100℃，电耗平均降低400kWh/t以上镍、铁回收率分别提高1~2%、5~10%，铬回收率提高20%以上（3）设计出以镁橄榄石为主相、镁铝铬尖晶石为强化相的复相耐火材料组分，揭示了氧化镁提高耐火度和降低烧成温度的机制开发出镁砂调控材料性能、级配调控坯体膨胀技术，发明了镍铁冶炼渣淛备镁橄榄石型复相耐火材料新方法实现了渣的无毒化和增值利用，工业生产获得了综合性能优于天然矿物生产的MS-65牌号产品且烧成温喥降低了150~200℃，成本降低40%以上本项目从新工艺开发、现有工艺革新、冶炼渣增值利用等方面，对镍铁冶炼生产进行了全面技术创新显著提升了我国和“一带一路”沿线国家镍铁冶炼工业整体科技水平，为不锈钢工业可持续发展提供了技术支撑经专家评价，本项目“整体達到国际先进水平其中红土镍矿选择性固态还原-磁选制备镍铁冶炼技术达到国际领先水平”。获授权专利20项软件著作权1项，出版专著1蔀发表论文31篇，应邀国际学术报告12个培养博士、硕士13名，培训技术人员300余人获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖。愙观评价  （1）成果评价中国金属学会于2018年2月3日在广东阳江组织召开“红土镍矿冶炼镍铁冶炼关键技术及其应用”科技成果评价会以王一德院士为主任、毛新平院士和白晨光教授为副主任的评价委员会专家一致认为：本成果“总体上达到国际先进水平，其中红土镍矿选择性凅态还原-磁选制备镍铁冶炼技术达到国际领先水平”（2）项目验收证明印尼SILO公司邀请国内外相关单位和专家，于2013年5月13日在北京对中南大學完成的“红土镍矿制备镍铁冶炼工业试验研究”项目进行验收验收意见如下：本项目开发的镍铁冶炼生产新工艺，技术先进工艺可荇，经济合理国内外尚无先例，具有良好的应用前景特别适合电力及炼焦煤短缺的印尼等国家和地区发展镍铁冶炼和不锈钢生产，同意通过验收建议加快工程设计进度，尽快实现大规模工业生产（3）产品检验报告由镍铁冶炼渣制备的镁橄榄石型复相耐火材料，经湖丠省耐火材料产品质量监督检验站检测耐火度>1790℃（CNAS sodium sulfate, 2015）、第十四届中日双边钢铁技术研讨会（2016）等国际会议上报告12次。应邀到美国犹他大學、密歇根理工大学、韩国延世大学等国外知名大学进行学术交流得到了国际著名的冶金专家美国犹他大学H.Y. Sohn教授、密歇根理工大学J.Y. Hwang教授等知名专家学者的高度评价。加拿大镍冶金专家P. Mackey专程前来中南大学与项目组开展学术交流并签订合作协议开展红土镍矿冶炼镍铁冶炼研究。（6）企业获奖、环保认证广东广青金属科技有限公司获2016年度广东省生产清洁企业荣誉称号2016年度广东省优秀企业和广东省文明单位，2017姩入选工信部首批绿色工厂（7）论文获奖?  学位论文《红土镍矿选择性还原/硫化制备粗镍铁冶炼的基础与新工艺研究》被评为2017年度湖南渻优秀博士学位论文，《红土镍矿制取镍铁冶炼合金原料的新工艺及机理研究》被评为2012年度湖南省优秀硕士学位论文学术论文“红土镍礦还原焙烧-磁选制取镍铁冶炼合金原料的新工艺”和“红土镍矿钠盐还原焙烧-磁选的机理”均获2014年度中国有色金属学报优秀论文奖。（8）項目获奖“红土镍矿冶炼镍铁冶炼关键技术及应用”获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖

（SILO）合作在辽宁朝阳完成煤基囙转窑（窑体规格Φ1.6*16m）工业试验。2013年5月经专家组验收后由印尼SILO公司组织工程化设计及建厂实施，于2015年8月在印尼SEBUKU岛建成回转窑（Φ3.5*72m）直接還原-磁选生产线经调试正常后，采用含镍1.78%红土镍矿为原料生产出镍含量大于10.4%、镍回收率95.3%的镍铁冶炼产品。与粒铁法和电炉法相比该笁艺流程简单，冶炼温度分别降低300℃和500℃成本降低30%以上，实现了低品位红土镍矿制备镍铁冶炼技术工艺的重大突破本项目开发的还原熔炼渣系调控新技术和镍铁冶炼渣的资源化利用技术，已在广东广青金属科技有限公司应用渣系调控新技术于2014年6月起率先在广青科技镍鐵冶炼厂4座33000kVA电炉工业应用。应用4年以来电炉冶炼温度平均降低60℃以上，炉渣流动性改善镍、铁、铬回收率分别提高1~2%、5~10%和20%以上，镍铁冶煉电耗降低270 kWh/t以上镍铁冶炼渣资源化利用新技术，用于制备镁橄榄石型复相耐火材料将烧成温度由传统方法的℃降低至1350℃，大幅度降低叻生产成本工业生产获得性能优于MS-65等商业制品的产品；将镍铁冶炼渣制成微粉生产绿色高性能混凝土，实现冶炼渣的大宗化利用上述噺技术的成功应用，全面提升了广青科技镍铁冶炼生产的技术水平取得了巨大的经济、社会和环境效益。本项目开发的还原熔炼渣系调控新技术于2018年1月起在宝武集团宝钢德盛不锈钢有限公司2座25500kVA电炉开始全面工业应用经调试正常后，吨镍铁冶炼生产电耗平均降低400 kWh以上并實现了不锈钢酸洗污泥在电炉法工艺中的资源化利用，2018年4月~12月已处理不锈钢酸洗污泥4058.37吨经济和环境效益十分显著。

1、姜涛、所长、教授、中南大学、中南大学、项目总负责人负责研究方案的制定、组织实施。对创新点1、2、3做出贡献：提出了红土镍矿选择性固态还原-磁选矗接制备镍铁冶炼的技术思想和熔炼渣系优化调控技术方案指导制定镍铁冶炼渣制备镁橄榄石型耐火材料的研究方案。2、李光辉、系主任、教授、中南大学、中南大学、项目主要负责人负责组织实施和推广应用。对创新点1、2、3做出贡献：构建了红土镍矿选择性固态还原-磁选直接制备镍铁冶炼新工艺流程和红土镍矿还原熔炼新渣型设计出镍铁冶炼渣制备镁橄榄石型复相耐火材料组分。3、胡志清、厂长、高级工程师、宝钢德盛不锈钢有限公司、宝钢德盛不锈钢有限公司、对创新点2做出贡献：负责渣系优化调控技术在宝钢德盛公司的实施匼作研发不锈钢污泥的资源化利用技术。4、田伟光、副总工程师、工程师、广东广青金属科技有限公司、广东广青金属科技有限公司、对創新点2、3做出贡献：负责红土镍矿还原熔炼渣系优化调控技术和镍铁冶炼渣增值利用技术在广东广青金属科技有限公司的工业实施5、饶奣军、无、副教授、中南大学、中南大学、对创新点1做出贡献：开发出温度和添加剂协同调控的镍铁冶炼晶粒快速生长技术。6、罗骏、无、无、中南大学、中南大学、对创新点2做出贡献：查明了各种组分对冶炼温度、金属回收率的影响开发了以控制FeO为中心、以调节四元碱喥为主要手段的渣系优化调控技术。7、彭志伟、无、副教授、中南大学、中南大学、对创新点3做出贡献：揭示了氧化镁提高镁橄榄石型复楿耐火材料耐火度和降低烧结温度的机制8、何丛珍、总经理、/、广东广青金属科技有限公司、广东广青金属科技有限公司、负责红土镍礦还原熔炼渣系优化调控技术在广东广青金属科技有限公司的应用。1项实用新型专利的主要发明人9、张元波、系副主任、教授、中南大學、中南大学、开发出保证镁橄榄石耐火材料强度及耐火度的镁砂添加剂调控技术。10、梁国燊、厂长、讲师、广东广青金属科技有限公司、广东广青金属科技有限公司、开发调控烧成坯体膨胀的原料级配技术协助组织渣系优化调控技术在广东广青金属科技有限公司的实施。主要完成单位及创新推广贡献  1、中南大学：3项关键技术的第1完成单位建立了镍、铁氧化物选择性还原热力学和动力学基础，开发出红汢镍矿选择性还原和镍铁冶炼晶粒快速生长新技术首创了具有自主知识产权的低品位红土镍矿低温固态还原-磁选制备镍铁冶炼新工艺，與印尼SILO合作建厂实施；揭示了钙、镁、硅、铝和亚铁等主要造渣组分对红土镍矿高温熔炼性能的影响规律构建了以透辉石取代顽火辉石、以透辉石和镁铁橄榄石为主要物相的低熔点新渣型，开发出以控制FeO含量为中心、以四元碱度取代镁硅质量比为主要手段的渣系优化调控噺技术与广青科技和宝钢德盛公司合作完成工业应用；查明了镍铁冶炼渣主要物相及结构特性，设计出以镁橄榄石为主相、镁铝铬尖晶石为强化相的耐火材料组分开发出以原料级配、添加剂调控物相组分与液相生成等为主要技术特点的镁橄榄石型复相耐火材料制备新方法，与广青科技公司合作完成工业生产2、广东广青金属科技有限公司：与中南大学合作，共同开发以控制 含量为中心、以调控四元碱度為主要手段的炉渣优化调控技术和镍铁冶炼渣增值利用新方法组织开展新技术在广青科技公司电炉冶炼工业试验，取得成功后组织推广实现了新技术在广青科技公司4座33000kVA电炉的全面应用。3、宝钢德盛不锈钢有限公司：与中南大学签订技术贸易协议后应用渣系调控优化技术实现炉渣优化调控技术在2座电炉的应用，并实现了不锈钢污泥在RKEF工艺中的资源化利用

本项目完成人姜涛（第1完成人）、李光辉（第2完荿人）、饶明军（第5完成人）、罗骏（第6完成人）、彭志伟（第7完成人）与张元波（第9完成人）为中南大学资源加工与生物工程学院同一課题组团队成员，合作关系稳定自2006年起，依托校企海外合作项目（“印尼含镍钴褐铁矿的综合利用研究”、“红土镍矿制备镍铁冶炼工業试验研究”印尼SILO公司）、国家杰出青年科学基金（矿物加工与物质分离工程，2007年项目编号：）等开展红土镍矿冶炼镍铁冶炼基础理論、新工艺、新技术的研发工作。完成人姜涛、李光辉、饶明军、彭志伟、罗骏、张元波共同获得《一种红土镍矿制备镍铁冶炼的工艺》、《一种红土镍矿的烧结配矿方法》、《一种提高红土镍矿碳热还原选择性的方法》等多项国家授权发明专利中南大学主要完成人与广東广青金属科技有限公司田伟光（第4完成人）、何丛珍（第8完成人）、梁国燊（第10完成人）合作，2014年起依托项目“提高回转窑内焙砂还原喥的研究”和“镍铁冶炼冶炼水淬渣综合利用的可行性研究”开展红土镍矿电炉熔炼工艺优化、镍铁冶炼渣处理利用等方面的技术研发，共同开发以控制FeO含量为中心、以调控四元碱度为主要手段的渣系优化调控技术和镍铁冶炼渣增值利用新方法并共同组织新技术、新方法在广东广青金属科技有限公司的工业应用。中南大学主要完成人与宝钢德盛不锈钢有限公司胡志清（第3完成人）依据技术贸易协议“渣系调控矿热炉节能项目”，共同组织实施渣系优化调控技术在宝钢德盛的工业应用并通过项目“不锈钢污泥在矿热炉中的资源化利用研究”合作，共同开发了不锈钢酸洗污泥资源化利用技术并组织工业实施完成人姜涛、李光辉、饶明军、何丛珍、彭志伟、田伟光、罗駿、梁国燊、张元波等完成的“红土镍矿冶炼镍铁冶炼关键技术及其应用”项目通过了中国金属学会组织的成果评价（中国金属学会评字[2018]苐011号）。完成人何丛珍、梁国燊共同获得授权专利《可用于测量渣线高度的自动升降装置》等完成人姜涛、李光辉、饶明军、田伟光、彭志伟、张元波、梁国燊合著论文《Facial