喷雾热分解炉：盐酸体系（含 NiCl₂ 溶液）高温热解
盐酸体系镍水高温分解
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工艺路线
① 前端：红土镍矿盐酸常压浸出 → 萃取/硫化沉淀提取镍钴 → 富 Mg-Fe-Ni 母液
② 浓缩：蒸发至 Cl⁻ 250–350 g/L
③ 雾化干燥：210–380 ℃ 喷雾塔，得到含水氯化物固体
④ 高温水解焙烧：
• 炉型：回转窑或闪速炉（连续）
• 温度制度：
– 第一段 680 ℃，氧化气氛，FeCl₃ → Fe₂O₃
– 第二段 800 ℃，弱还原气氛，NiCl₂ → NiO、MgCl₂ → MgO，同时生成 HCl↑
• 停留时间：20–40 min
⑤ 尾气处理：800 ℃ 热 HCl 经换热器→吸收塔，再生 28–31 % 盐酸返回浸出。 -
关键化学反应
NiCl₂(s) + H₂O(g) → NiO(s) + 2 HCl(g) ΔG₈₀₀℃ ≈ –40 kJ/mol
MgCl₂(s) + H₂O(g) → MgO(s) + 2 HCl(g)
2 FeCl₃(s) + 3 H₂O(g) → Fe₂O₃(s) + 6 HCl(g) -
炉管材质
• 首选：ZG40Ni35Cr25Nb（HK-40 改进）离心铸管，壁厚 12–20 mm，800 ℃ 湿 HCl 腐蚀速率＜0.2 mm/a
• 高要求：Inconel 600/601 无缝管或 HK-40 内衬 3 mm Inconel 复合层，寿命提高一倍以上。 -
操作注意
• 必须控制弱还原气氛（掺 10–20 % 煤粉），防止 NiO 再氯化；
• 尾气冷却器用石墨或 PTFE 衬里，吸收塔用 FRP+PVDF 材质；
• 全流程热平衡：焙烧放热可满足蒸发/干燥所需热量的 60–70 %，整体蒸汽消耗≈1.1 t/t-镍。
在盐酸体系（含 NiCl₂ 溶液）里，如果采用“高温水解-炉气再生”工艺，工业上通常把沉镍后的母液先雾化干燥成固体氯化物，再送入高温炉焙烧。典型工艺参数如下：
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雾化干燥
• 将母液（Cl⁻ 总量 250–350 g/L）在 210–380 ℃ 喷雾干燥，得到含不同结晶水的 MgCl₂／FeCl₃／NiCl₂ 混合固体。 -
高温焙烧（分解）
• 炉型：回转窑或闪速焙烧炉，内衬耐酸耐火材料。
• 操作温度：两段控制
– 先 680 ℃、氧化气氛，使低价铁氧化为 Fe₂O₃；
– 再 800 ℃、弱还原气氛，促使氯化物发生高温水解：
NiCl₂ → NiO + 2 HCl↑
MgCl₂ + H₂O → MgO + 2 HCl↑
2 FeCl₃ + 3 H₂O → Fe₂O₃ + 6 HCl↑
• 热源：炉料内掺 10–20 % 煤粉/焦炭粉，利用其燃烧热维持 800 ℃ 左右即可充分水解，减少外加燃料。 -
尾气回收
• 800 ℃ 热 HCl 炉气经换热器冷却后用水吸收，生成 28–31 % 再生盐酸，返回前端浸出工序，实现盐酸闭路循环。
酸体系镍水处理工艺中，高温炉的实际分解温度定为 800 ℃ 即可使 NiCl? 等氯化物完全水解，生成 NiO 并回收 HCl。
高温分解炉炉管
盐酸体系镍水溶液（NiCl?-HCl-H?O）在高温炉（~800 ℃）分解时，炉管必须同时承受800 ℃ 左右的氧化-还原交替气氛，氯化氢（HCl）及水蒸汽的强烈腐蚀。
因此，碳钢、普通不锈钢（304/316L）均无法长期安全运行。工业上常用的炉管材质及结构如下：
1、高镍-铬铸造合金（最常用）
典型牌号：ZG40Ni35Cr25Nb（HK-40 改进型）
Ni 33–37 %、Cr 23–27 % 的高镍铬比，形成致密 Cr?O?-NiO 复合氧化膜，在 800 ℃、HCl+H?O 气氛中腐蚀速率＜0.2 mm/a。
加入 0.7–1.5 % Nb 形成 NbC、NbCr? 等碳化物，提高 800 ℃ 持久强度（σ???h≈40 MPa）。
铸造管壁厚 12–20 mm，可整体离心铸造或静态铸造后机加工。
2、镍基变形合金（高腐蚀裕量要求时选用）
Inconel 600 / 601（Ni≥72 %，Cr 14–17 %）
– 在 800 ℃、湿 HCl 中腐蚀速率＜0.05 mm/a。
– 需用壁厚 6–10 mm 的无缝管，成本约为 HK-40 的 2.5–3 倍。
3、复合结构（兼顾经济性与寿命）
外层：ZG40Ni35Cr25Nb 承压壳体；
内衬：3 mm Inconel 600 复合板或堆焊层，形成“耐蚀-承力”双层结构。
该方案可把耐蚀层寿命提高一倍以上，同时控制材料成本。
不推荐材料：
碳钢、低合金钢：800 ℃ 氧化失重大，HCl 腐蚀速率＞5 mm/a。
普通 310S：Cr 25-Ni 20 虽耐高温氧化，但在湿 HCl 中会因 Cr?O? 氯化挥发而快速减薄。
在盐酸体系镍水溶液 800 ℃ 分解炉中，ZG40Ni35Cr25Nb（HK-40 改进型） 是较经济、成熟的炉管材质；若追求更长周期或处理高氯母液，可采用 Inconel 600/601 或 HK-40+Inconel 复合结构。
ZG40Ni35Cr25Nb是一种奥氏体型耐热钢，常常被应用于高温、高压、腐蚀性强的环境中，具有优异的耐腐蚀性能和高温强度。这种材质具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性和高温机械性能，在石油、化工、制药等领域得到了广泛的应用。
ZG40Ni35Cr25Nb的化学成分如下：
碳（C）：≤0.15%
硅（Si）：0.30-0.60%
锰（Mn）：1.00-1.60%
磷（P）：≤0.04%
硫（S）：≤0.04%
镍（Ni）：34.00-38.00%
铬（Cr）：23.00-26.00%
钼（Mo）：-
硼（B）：≤0.01%
铝（Al）：-
钛（Ti）：-
铁（Fe）：余量
INCONEL601和INCONEL600都是镍-铬合金，广泛应用于需要耐腐蚀和高温性能的领域。它们之间存在一些相似之处，也有一些明显的区别。下面对它们的成分含量、特点和应用进行对比，并总结它们各自的优势。
成分含量：
INCONEL601：含有61.5%的镍、22.5%的铬、1.4%的铝、0.05%的碳、0.3%的锰、0.2%的硅和14%的铁。
INCONEL600：含有72.0%的镍、14.0-17.0%的铬、6.0-10.0%的铁、0.15%的碳、1.00%的锰、0.015%的硫和0.50%的铜。
特点：
INCONEL601：具有优异的高温氧化抗性，可保持高达2200°F的高温下高度抵抗氧化。在严酷的热循环条件下，它形成紧密附着的氧化物膜，抵御剥落。此外，合金601具有较好的高温强度、耐水性腐蚀性和可塑性，并易于成型、加工和焊接。在热处理、化学处理、航空航天、发电等领域广泛应用。
INCONEL600：设计用于服务温度从低温到高温范围内的应用，可承受高达2000°F的高温。它是非磁性的，具有优异的机械性能，同时在各种温度下具有高强度和良好的可焊性。INCONEL600由于其高镍含量，在还原条件下保持较强的抵抗能力，对有机和无机化合物的腐蚀具有抵抗性，并且对氯离子应力腐蚀开裂和碱性溶液具有优异的抵抗性。
