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冶金百科 | 镍冶金 - 镍冶金概述(三)

2023-10-10 10:16:32 来源:中冶有色技术网
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简介:控制镍锍品位的意义是什么? 答:所谓镍锍品位,指的是低镍锍中的镍和铜的含量的和。镍锍品位是闪速炉技术控制的一个重要的控制参数;对闪速炉、转炉、贫化电炉三个工序连续稳定,均衡生产及产品指标控制起着决定性作用。闪速炉镍锍品位越高,在闪速炉内精矿中铁和硫的氧化量越大,获得的热量也越多,可相应减少闪速炉的重油量。
控制镍锍品位的意义是什么?

答:所谓镍锍品位,指的是低镍锍中的镍和铜的含量的和。镍锍品位是闪速炉技术控制的一个重要的控制参数;对闪速炉、转炉、贫化电炉三个工序连续稳定,均衡生产及产品指标控制起着决定性作用。闪速炉镍锍品位越高,在闪速炉内精矿中铁和硫的氧化量越大,获得的热量也越多,可相应减少闪速炉的重油量。但镍锍品位越高,镍锍和炉渣的熔点越高,为保持熔体应有的流动性所需要的温度越高,不仅对炉体结构很不利,并且进入渣中的有价金属量越多,损失也越大。闪速炉镍铳品位越低,在闪速炉内铁和硫的氧化量越少,获得的热量也越少,需相应增加闪速炉的重油加入量;镍锍品位低,镍锍产率相应要增大,转炉吹炼过程中,冷料处理量增大,但渣量也要增大,给贫化电炉生产将带来困难,生产难以连续均衡进行。在实际生产中,镍锍品位的控制是通过调整每吨精矿耗氧量来进行。

渣型Fe/SiO2如何控制?

答:闪速炉熔炼过程要求所产生的炉渣有良好的渣型,具体表现为:有价金属在渣中溶解度低,即进入渣中的有价金属少;镍锍与炉渣的分离良好,流动性好,易于排放和堵口。

渣型的控制是通过对渣的Fe/SiO₂的控制来实现的,即通过调整熔炼过程中加入的熔剂量来进行控制的。在生产过程中,通常控制渣Fe/SiO2,为1.15~1.25控制反应塔熔剂/精矿量为0.23~0.25。贫化区熔剂量根据返料加入量成分的不同适当加入。

电炉熔炼的优缺点是什么?

答:电炉熔炼的优点为:(1)熔池温度易于调节,并能获得较高的温度。可处理含难熔物较多的物料,炉渣易于过热,有利于四氧化三铁的还原,渣含有价金属较低。(2)炉气量较小,含尘较低。完善的电炉密封,可提高烟气二氧化硫浓度,并可加以利用。(3)对物料的质量适应范围大,可以处理一些杂料、返料。(4)容易控制,便于操作,易于实现机械化和自动化。(5)炉气温度低,热利用率达45%~60%,炉顶及部分炉墙可以用廉价的耐火黏土砖砌筑,节约成 控炼缺点为:(1)电能消耗大,电费较高时,加工费高。(2)对炉料含水分要求严格(不高于3%)。(3)脱硫率低(16%~20%),处理含硫高的物料时,应在熔炼前采取必要的脱硫措施。

电炉熔炼的产物成分是什么?

答:电炉熔炼硫化镍精矿时,其产品有:

(1)低镍锍。冶炼的中间产品,低镍锍主要由硫化镍(Ni₃S₂)、硫化铜(Cu₂S)、硫化铁(FeS)所组成,此外低镍锍中还有一部分硫化钴、贵金属和一些游离金属及合金。在低镍锍中还溶解有少量磁性氧化铁,要送至转炉工序进一步富集。

(2)炉渣。电炉熔炼产出的炉渣主要由以下五个主要成分构成:SiO₂、FeO、MgO、Al₂O₃和CaO,它们的总和约占总量的97%~98%。此外还含有少量Fe₃O₄铁酸盐以及金属的氧化物和硫化物。炉渣因含贵金属很低而废弃。

(3)烟气。烟气经收尘、制酸后排入大气。

(4)烟尘。收得的烟尘则返回电炉熔炼。

低镍锍的产出率的影响因素有哪些?

答:低镍锍的产出率取决于入炉物料的含硫量和电炉熔炼过程脱硫率。入炉物料含硫量越高,低镍锍的产率越大,低镍锍中有价金属的含量(低镍锍品位)越低。在电炉熔炼过程中,并不是所有入炉物料中的硫都生成低镍锍,而是有一部分应生成气体SO2被脱除,脱除和溶解在炉渣中的硫量越多,则电炉熔炼过程中脱硫率越高,这时低镍锍的产率越小,低镍锍中有价金属的含量(低镍锍品位)越高。

炉渣成分对炉渣性质及金属损失的影响是什么?

答:(1)SiO₂:渣中含SiO₂通常为38%~45%。在相同温度下,随SiO₂含量增高,炉渣导电性下降,黏度升高同时热容量增大,炉料熔化的耗电量增加;随着SiO₂含量增高,Ni₃S₂、Cu₂S和CoS在炉渣中溶解度下降,但黏度增加,也加大了机械夹杂损失。因此,在电炉熔炼中,为降低金属损失,炉渣中SiO₂含量制在38%~41%比较合适。

(2)FeO:氧化亚铁能大大改变炉渣性质,尤其是导电性。随着FeO含量增高,炉渣的导电性升高,熔点降低(高铁渣流动性好),但是密度大,低镍锍和炉渣界面上的表面张力降低,低镍锍与炉渣分离条件恶化,导致金属损失增加此外,高铁渣能很好地溶解硫化物,同样会增加金属损失。在熔炼过程中,渣氧化亚铁的最佳含量为25%~32%。

(3)MgO:渣含MgO高,是硫化铜镍矿电炉熔炼的一个特点。当渣含MgO低于10%时,对炉渣性质没有很大影响。随着MgO含量增高至超过14%时,炉渣熔点迅速上升,黏度增大,单位电耗增大。炉渣中含MgO高于22%时,炉电导率增大。随着MgO升高和FeO下降,渣中含有价金属降低。电炉熔炼的炉渣中氧化镁的最佳含量为10%~12%。

(4)CaO:电炉渣含氧化钙不高,一般为3%~8%,这种含量对炉渣的性质不产生重大影响。随着CaO含量增高到18%,炉渣导电增大1~2倍,渣密度和黏度降低,硫化物(特别是Co)在渣中溶解度减小。

(5)Al₂O₃:渣中含Al₂O₃5%~12%。如同氧化钙一样,少量的氧化铝存在对炉渣性质不产生重大影响。随氧化铝含量增加,炉渣黏度和金属损失增大。

什么是低镍锍吹炼?

答:将低镍锍中的铁以及与之化合的硫和其他杂质被氧化后与石英造渣,部分硫和其他一些挥发性杂质氧化后随烟尘排出,从而得到含有价金属(Ni、CuCo等)较高的高镍锍和含有价金属较低的转炉渣。高镍锍和转炉渣由于它们各自的密度不同而进行分层,密度小的转炉渣浮于上层被排出。高镍锍中的NiCu大部分仍然以金属硫化物状态存在,少部分金属以合金状态存在,低镍锍中的贵金属和部分钴也进入高镍锍中。

什么是高镍锍?

答:在镍锍的吹炼过程中,通过向转炉内熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的石英熔剂,使FeS氧化造渣,除去铁和部分硫,产出主要由Ni₂S和Cu₂S组成并富集了贵金属的镍锍,即为高镍锍。

一般高镍锍含Ni+Cu的总和为70%~75%,含硫为18%~24%。

低镍锍吹炼的特点是什么?

答:低镍锍吹炼只有造渣过程:

2Fe +O₂+SiO₂=2FeO·SiO2 (6-4)

2FeS + 3O₂+SiO₂=2FeO·SiO2+2SO₂ (6-4)

吹炼直到产出高镍锍为止,而没有造金属过程。因为反应(6-6)要在1773K高温才能进行,而空气吹炼温度为1623K。

Ni₃S₂+4NiO=7Ni+2SO₂ (6-6)

铜、镍、钴、铁的硫化次序是什么?

答:吹炼过程中铁最易与氧结合,其次为钴,再其次为镍,铜最难与氧结合。金属的硫化次序与氧化次序正好相反,即首先被硫化的是铜,其次是镍,再其次是钴,最后是铁。由于铁与氧的亲和力最大,与硫的亲和力最小,所以铁最先被氧化造渣除去。在铁氧化造渣除去以后,接着被以后造渣除去的按氧化和硫化次序应该是钴,但因为钴的含量少,在钴氧化除去的时候,镍也开始氧化造渣除去,正因为这样,吹炼过程就必须控制在铁还没有完全氧化造渣除去之前,就结束造渣吹炼,目的是不让钴、镍造渣除去。但也有少部分钴、镍进入渣中,也就导致了吹炼过程中有价金属的损失,但可以通过其他方法回收。
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