1 引言
镍火法冶炼过程会产生大量冶炼炉渣，仅金川公司镍冶炼系统的炉渣产出量约为，160万吨/a，除少量用于回填外，主要以堆存方式处理，不仅占用场地，污染环境，而且沉淀了大量的有价金属(主要是铁)无法有效利用[1-3]。
由于镍铜冶炼炉渣中的铁主要以硅酸铁的形式存在，难以通过直接还原或熔融还原直接提铁[2，3，4]。从提铁的角度出发，希望炉渣成分中的铁越高越好，SiO2越低越好，即铁硅比越高越好。即使不能提高渣的铁含量，采用碱性炉渣组元替代酸性的SiO2也将有利于炉渣中铁氧化物的还原。本文将沿着这一思路，对新渣型进行应用的可行性进行分析。
2 炉渣成分范围的可选择性分析
利用FactSage6.1计算了对应的FeO-SiO2-CaO-MgO四元系相图。其中MgO含量为9%的四元相图如图1所示。
由以图1可以看出，在要求炉渣熔点不高于1200℃，对氧化镁含量9%的炉渣而言，在保持炉渣中铁含量不降低或铁硅比(1.3)不变的情况下，在炉渣中氧化钙含量可提高到15%左右。如果保持渣中的氧化铁含量不变，氧化钙含量可提高到约9%的水平。在不添加氧化钙的条件下，铁硅比的极限值应为1.8左右。如能进一步提高冶炼温度，则可以将铁硅比提高到更高的水平。
图1 CaO -SiO2-FeO-MgO系相图(MgO(wt%)=9)
(注：以上各相图中绿色区域代表熔点在1100℃以下的炉渣组成，橙色区域代表熔点在1100-1200℃之间的炉渣组成。)
金川公司闪速炉入炉精矿的成分见表1，在考虑炉渣中的铁、镁、硅全部以低价氧化物存在，且不添加熔剂的情况下，原始的铁硅比应为4.52，位于图1中A点的位置，实际冶炼中不断添加熔剂SiO2，生成炉渣位于图1中B点的位置，成渣曲线如曲线AB所示，在保证铁含量不变的情况下，如果将炉渣中CaO质量分数提高到15%，其成分点应该位于图中C点的位置，则成渣曲线如曲线AC所示。可以看出，C点炉渣熔点仍然处于1200℃附近。
表1 精矿和炉渣组成
注：不添加熔剂的炉渣成分计算考虑镍铜100%还原，且未考虑添加硫化铁的影响。
相图分析表明，在镍冶炼过程适当提高炉渣中的CaO含量，同时降低炉渣中的SiO
声明：
“基于后续提铁的镍冶炼新渣型研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色网
来源：西安建筑科技大学冶金工程学院、金川集团公司镍钴研究院
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2025年05月23日 ~ 25日 
