第四次课硫化镍矿的火法冶金2.ppt
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1、镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy 镍镍 冶冶 金金Nickel Metallurgy镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy1第第二二节节硫化镍矿的火法冶金硫化镍矿的火法冶金镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy2 硫化镍矿常伴生有硫化铜矿,所以常称硫化镍矿常伴生有硫化铜矿,所以常称“铜镍硫化矿铜镍硫化矿”。其熔炼理论与实践几乎与硫化铜矿精矿熔炼相同,也采用其熔炼理论与实践几乎与硫化铜矿精矿熔炼相同,也采用鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉等几种熔炼方法。等几种熔炼方法。鼓风炉熔炼鼓风炉熔炼仅在一些老厂中应用,它需要经过烧结或仅在一些老厂中应用
2、,它需要经过烧结或制团的熔炼前准备或熔炼块状的富镍硫化矿。制团的熔炼前准备或熔炼块状的富镍硫化矿。反射炉反射炉用于处理含用于处理含MgO低于低于510%和脉石不难熔的硫和脉石不难熔的硫化镍精矿的场合。化镍精矿的场合。闪速炉熔炼闪速炉熔炼是镍冶金的一项新技术,与铜冶金中的闪是镍冶金的一项新技术,与铜冶金中的闪速熔炼相似,可参考铜冶金的有关章节。速熔炼相似,可参考铜冶金的有关章节。由于硫化镍矿的难熔脉石含量较多,因而由于硫化镍矿的难熔脉石含量较多,因而电炉熔炼电炉熔炼在在硫化镍处理中应用十分普遍硫化镍处理中应用十分普遍。镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy3一、硫化镍矿电炉熔炼的炉料准备
3、一、硫化镍矿电炉熔炼的炉料准备 电炉熔炼的炉料电炉熔炼的炉料水份必须降至水份必须降至3%以下以下,不然容易,不然容易引起料堆崩塌和强烈爆炸,危及人身和设备安全。引起料堆崩塌和强烈爆炸,危及人身和设备安全。炉料准备可用炉料准备可用烧结或焙烧烧结或焙烧方法。方法。烧结烧结可降低电炉熔炼的电能消耗,但可降低电炉熔炼的电能消耗,但脱硫率低脱硫率低。焙烧焙烧可用制粒焙烧、沸腾炉焙烧、回转窑焙烧等可用制粒焙烧、沸腾炉焙烧、回转窑焙烧等方法。方法。其中其中沸腾炉焙烧沸腾炉焙烧具有具有脱硫率高脱硫率高的特点,宜作为高的特点,宜作为高硫精矿的炼前准备。硫精矿的炼前准备。镍冶金镍冶金Nickel Metallur
4、gy电炉熔炼的优点 A、熔池温度易于调节,并能获得较高的温度,可处理含难、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,熔物较多的物料,炉渣易于过热炉渣易于过热,有利于四氧化三铁的,有利于四氧化三铁的还原,渣含有价金属较低。还原,渣含有价金属较低。B、炉气量较小,含尘较低炉气量较小,含尘较低。完善的电炉密封,可提高烟气。完善的电炉密封,可提高烟气二氧化硫浓度,并可加以利用。二氧化硫浓度,并可加以利用。C、对物料的质量适应范围大对物料的质量适应范围大,可以处理一些杂料、返料。,可以处理一些杂料、返料。D、容易控制容易控制,便于操作,便于操作,易于实现机械化和自动化易于实现机械化
5、和自动化。E、炉气温度低炉气温度低,热利用率达,热利用率达45-60%,炉顶及部分炉墙可,炉顶及部分炉墙可以用廉价的耐火粘土砖砌筑。以用廉价的耐火粘土砖砌筑。4镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy电炉熔炼缺点 A、电能消耗大电能消耗大,电费较高时,加工费高。,电费较高时,加工费高。B、对炉料含水分要求严格(、对炉料含水分要求严格(不高于不高于3%)。)。C、脱硫率低脱硫率低(16-20%),处理含硫高的物料时,应在),处理含硫高的物料时,应在熔炼前采取必要的脱硫措施。熔炼前采取必要的脱硫措施。5镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy二、硫化镍矿的电炉熔炼二、硫化镍矿的电炉熔炼
6、 电炉按电能转换为热能的方式不同,可分为:电炉按电能转换为热能的方式不同,可分为:电阻电阻炉、电弧炉、感应炉、复合式电炉炉、电弧炉、感应炉、复合式电炉(这种炉即有电阻炉(这种炉即有电阻炉的性能,又有电弧炉的特点)。的性能,又有电弧炉的特点)。铜镍冶金中所用的电炉属于铜镍冶金中所用的电炉属于复合式电炉复合式电炉,因这种电,因这种电炉多用于熔炼矿石和精矿,故又称为:炉多用于熔炼矿石和精矿,故又称为:矿热电炉矿热电炉。6镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy7镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy三、电炉熔炼的基本原理电炉熔炼实质上可分为两个过程:电炉熔炼实质上可分为两个过程:一、一
7、、热工过程热工过程(如电能转换、热能分布等)(如电能转换、热能分布等)二、二、冶炼过程冶炼过程(如炉料熔化、化学反应、锍渣分离等(如炉料熔化、化学反应、锍渣分离等)。)。8镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy电炉设备示意图:9镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy电流通过电炉的线路有两种:a a、由电极通过由电极通过炉渣炉渣冰镍冰镍炉渣炉渣电极电极,即,即星形负载星形负载。b b、由一根电极通过由一根电极通过炉渣流向另一根电极炉渣流向另一根电极,即,即角形负载角形负载。10镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy11镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy 当电极
8、之间的距离不变时,当电极之间的距离不变时,星形负载和角形负星形负载和角形负载的大小取决于电极插入载的大小取决于电极插入渣层的深度、渣层的厚度渣层的深度、渣层的厚度和炉内料坡的大小和炉内料坡的大小。当当电极插入深度不大电极插入深度不大时,时,角形负载角形负载可达总负可达总负载的载的70%;随着;随着电极插入深度的增加电极插入深度的增加,角形负载角形负载逐逐渐降低,电极插入很深时,为渐降低,电极插入很深时,为3040%。电极插入愈深,电极插入愈深,星形负载星形负载的电流增高的电流增高,而角,而角形负载电流则减小。形负载电流则减小。12镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy13镍冶金镍冶金N
9、ickel Metallurgy热交换作用主要是热交换作用主要是炉渣的对流运动将热能从热处带到冷炉渣的对流运动将热能从热处带到冷处而发出的处而发出的。炉渣的对流是炉渣的对流是由于渣池各部分的热量不同造成的由于渣池各部分的热量不同造成的。最大的热量产于最大的热量产于电极电极炉渣的接触区炉渣的接触区,在此区域内,靠,在此区域内,靠近电极表面的渣层已大为过热,其温度可达近电极表面的渣层已大为过热,其温度可达15001700或更高,由于或更高,由于渣中含有大量气泡渣中含有大量气泡,其,其膨胀的结果膨胀的结果,使它的使它的比重大大减小比重大大减小,因此,因此,靠近电极靠近电极表面的炉渣和表面的炉渣和远远
10、离电极离电极的炉渣比重便产生了的炉渣比重便产生了差别差别。比重小的过热炉渣比重小的过热炉渣在靠近电极处不断上升而至熔池在靠近电极处不断上升而至熔池表面,并表面,并在熔池表面向四周扩散在熔池表面向四周扩散。14镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy过热炉渣过热炉渣在其运动过程中在其运动过程中与与漂浮着的漂浮着的料坡相遇料坡相遇,使沉入,使沉入熔池的料坡下部熔池的料坡下部表面熔化表面熔化。运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后,在渣池中运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后,在渣池中向向下沉降下沉降,达到电极下端附近,达到电极下端附近,一部分炉渣流向电极一部分炉渣流向电极,在,在电极电极炉渣接
11、触区内被炉渣接触区内被过热过热,重新上升至熔池表面;,重新上升至熔池表面;另一部分炉渣另一部分炉渣则则继续下降至对流运动非常薄弱的渣池下继续下降至对流运动非常薄弱的渣池下层层,在这里,在这里冰镍和炉渣冰镍和炉渣进行进行分离分离。15镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy热渣热渣在向远离电极方向的流动过程中,将自己的多余热在向远离电极方向的流动过程中,将自己的多余热量传给熔池的较冷部分,从而维持了这一部分熔池的量传给熔池的较冷部分,从而维持了这一部分熔池的热热平衡平衡。而那些而那些热渣很少流动的部位热渣很少流动的部位,或者说温度较低的部位,或者说温度较低的部位,则则热量不足热量不足,温度
12、只有,温度只有12501350。炉子的四角,炉壁附近及电极下面的区域,这些地方就炉子的四角,炉壁附近及电极下面的区域,这些地方就易生成易生成炉结炉结。16镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy四、电炉熔炼产物 电炉熔炼硫化铜镍精矿时,其产品有电炉熔炼硫化铜镍精矿时,其产品有低镍锍低镍锍:冶炼的中间产品,低镍锍主要由:冶炼的中间产品,低镍锍主要由硫化镍(硫化镍(Ni3S2)、)、硫化铜(硫化铜(Cu2S)、硫化铁()、硫化铁(FeS)所组成,此外低冰镍中所组成,此外低冰镍中还有一部分还有一部分硫化钴、贵金属和一些游离金属及合金硫化钴、贵金属和一些游离金属及合金。在低。在低镍锍中还溶解有镍
13、锍中还溶解有少量磁性氧化铁少量磁性氧化铁。要送至转炉工序进一步。要送至转炉工序进一步富集。富集。炉炉 渣渣:含贵金属很低而废弃。:含贵金属很低而废弃。烟烟 气气:烟气经收尘、制酸后排入大气。:烟气经收尘、制酸后排入大气。烟烟 尘尘:收得的烟尘则返回电炉熔炼。收得的烟尘则返回电炉熔炼。17镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy各厂电炉熔炼的低镍锍成分 企业名称企业名称 Ni Cu Co Fe S贝辰加公司贝辰加公司 713 4.511 0.30.5 5054 2527北镍公司北镍公司 713 4.511 0.30.5 5053 2527诺里尔斯克公司诺里尔斯克公司1216912 0.40
14、.55 4749 2226汤普森公司汤普森公司 1517 2 4850 2527金川公司金川公司 121869 0.4 4650 2427 18镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy从上表中可以看到,铜镍硫化矿石和精矿电从上表中可以看到,铜镍硫化矿石和精矿电炉熔炼得到的低镍锍,其含镍量波动在炉熔炼得到的低镍锍,其含镍量波动在7%-7%-18%18%范围内。范围内。电炉熔炼产出低镍锍中电炉熔炼产出低镍锍中各种金属的含量各种金属的含量,取取决于它们在决于它们在入炉物料中的含量、入炉物料中的含量、低镍锍的产低镍锍的产出率出率以及各种金属在电炉熔炼过程中以及各种金属在电炉熔炼过程中进入低进入低
15、镍锍镍锍的回收率的回收率。19镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy炉渣的成分炉渣的成分电炉熔炼产出的炉渣主要由以下电炉熔炼产出的炉渣主要由以下五个五个主要成份构成:主要成份构成:SiO2、FeO、MgO、Al2O3和和CaO,它们的总和约,它们的总和约占总量的占总量的9798%。此外还含有少量。此外还含有少量Fe3O4,铁酸盐,铁酸盐以及金属的氧化物和硫化物。以及金属的氧化物和硫化物。炉气和烟尘炉气和烟尘由于电炉在生产时由于电炉在生产时吸入大量冷空气吸入大量冷空气,使烟气中,使烟气中SO2浓度低至浓度低至0.10.3%。烟气含尘在熔炼块料时为。烟气含尘在熔炼块料时为0.30.5g/m
16、3,在熔炼粉料时,在熔炼粉料时3g/m3,炉气经沉尘室和,炉气经沉尘室和电收尘后放空。电收尘后放空。20镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy五、铜冰镍的吹炼和吹炼产物的分离1、铜冰镍的吹炼、铜冰镍的吹炼 火法炼镍流程中电炉、闪速炉等冶炼设备产生火法炼镍流程中电炉、闪速炉等冶炼设备产生的的低镍锍低镍锍,其,其铜镍含量多为铜镍含量多为1317%。由于其成份。由于其成份组成不能满足精炼工序的处理要求,因此必须进组成不能满足精炼工序的处理要求,因此必须进行低镍锍的进一步处理,这一过程大都在行低镍锍的进一步处理,这一过程大都在卧式转卧式转炉中炉中进行。进行。21镍冶金镍冶金Nickel Met
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