冶炼流程课件讲座大学生.ppt

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1、内内 容容精炼厂概况精炼厂概况镍电解精炼镍电解精炼铜电解精炼铜电解精炼金川集团公司是集采选冶配套的大型有色金川集团公司是集采选冶配套的大型有色冶金和化工联合企业，是中国最大的镍钴铂冶金和化工联合企业，是中国最大的镍钴铂族金属生产企业，族金属生产企业，被誉为中国的被誉为中国的“镍都镍都”。目。目前，金川的镍金属储量在世界排第三位，生前，金川的镍金属储量在世界排第三位，生产金属镍量在世界排在第四位，产金属镍量在世界排在第四位，铜产量位于铜产量位于国内第三位。国内第三位。金川集团有限公司简介金川集团有限公司简介 工艺流程简介工艺流程简介浓缩浓缩过滤过滤 铜镍铜镍矿石矿石 磨磨 矿矿工艺流程图工艺流程

2、图选矿选矿 公司目前处理的铜、镍原料分为自产矿和公司目前处理的铜、镍原料分为自产矿和外购矿两种，自产的低氧化镁（含镍外购矿两种，自产的低氧化镁（含镍 6%）镍精矿镍精矿由闪速炉处理，高氧化镁由闪速炉处理，高氧化镁（含（含 镍镍6%）精矿由富氧顶吹炉处理，外购的标准精矿由富氧顶吹炉处理，外购的标准铜精矿铜精矿由由合成炉处理，合成炉处理，含镍的铜精矿含镍的铜精矿进自热炉系统处理，进自热炉系统处理，外购的紫杂铜由倾动炉处理。外购的紫杂铜由倾动炉处理。冶炼系统简介冶炼系统简介 通常，从矿石中提取铜、镍的冶炼工艺包通常，从矿石中提取铜、镍的冶炼工艺包括火法和湿法两部分，金川括火法和湿法两部分，金川利用火

3、法冶炼技术利用火法冶炼技术处理铜、镍精矿，生产出铜、镍阳极板。利用处理铜、镍精矿，生产出铜、镍阳极板。利用湿法工艺将铜阳极板和镍高锍阳极板电解生产湿法工艺将铜阳极板和镍高锍阳极板电解生产电解铜和电解镍。电解铜和电解镍。冶炼系统简介冶炼系统简介 公司镍生产流程的演变：公司镍生产流程的演变：1963196319651965年、镍精矿年、镍精矿-鼓风炉鼓风炉-转炉转炉-高冰镍高冰镍-出售。出售。19661966年、镍精矿年、镍精矿-矿热电炉矿热电炉-转炉转炉-高冰镍高冰镍-电解电解-电镍。电镍。19931993年、镍精矿年、镍精矿闪速炉闪速炉-转炉转炉-高冰镍高冰镍-电解电解-电镍。电镍。20082

4、008年、镍精矿年、镍精矿富氧顶吹炉富氧顶吹炉-转炉转炉-高冰镍高冰镍-电解电解-电镍。电镍。冶炼系统简介冶炼系统简介n 镍矿热电炉生产系统主体工艺流镍矿热电炉生产系统主体工艺流程为：镍铜硫化精矿精矿程为：镍铜硫化精矿精矿 回转回转窑焙烧窑焙烧 矿热电炉熔炼矿热电炉熔炼 转炉吹炼转炉吹炼 高镍锍高镍锍一、矿热电炉系统一、矿热电炉系统 2000年根据生产格局的调整，公司将电年根据生产格局的调整，公司将电炉系统转产改为炼铜，在该系统新建两台炉系统转产改为炼铜，在该系统新建两台110t阳极精炼炉和一台圆盘浇铸机，生产能阳极精炼炉和一台圆盘浇铸机，生产能力达到力达到9万吨铜阳极板。万吨铜阳极板。镍矿热

5、电炉生产系统主体工艺流程为：标准镍矿热电炉生产系统主体工艺流程为：标准铜精矿配料铜精矿配料回转窑焙烧回转窑焙烧 矿热电炉熔炼矿热电炉熔炼 转炉吹炼转炉吹炼阳极炉精炼阳极炉精炼 圆盘浇铸圆盘浇铸阳极板阳极板 2004年公司在该系统进行了扩建，使其年公司在该系统进行了扩建，使其生产能力达到生产能力达到25万吨铜阳极板的生产规模。万吨铜阳极板的生产规模。金川集团公司冶炼厂 铜合成炉生产系统主体工艺流程为：铜精矿-铜合成炉熔炼-转炉吹炼-回转式阳极炉精炼-圆盘浇铸 铜阳极板。合成炉炼铜工艺的特点及优势合成炉炼铜工艺的特点及优势（1）更高的生产效率，可直接生产贫化弃渣；（2）更强的控制灵活性；（3）更好

6、的环保；（4）更低的能耗物耗；（5）更低的投资。干精矿、石英粉、混合烟尘、煤干精矿、石英粉、混合烟尘、煤粉等物料经计量配料后，与预热粉等物料经计量配料后，与预热的富氧空气参混喷入合成炉反应的富氧空气参混喷入合成炉反应塔，在高温、悬浮状态下迅速完塔，在高温、悬浮状态下迅速完成熔炼过程，炉渣和铜锍在沉淀成熔炼过程，炉渣和铜锍在沉淀池完成分离。产出的炉渣由火车池完成分离。产出的炉渣由火车外运堆放；铜锍送转炉吹炼；烟外运堆放；铜锍送转炉吹炼；烟气经余热锅炉回收余热、电除尘气经余热锅炉回收余热、电除尘器收尘后制酸系统。器收尘后制酸系统。n n生产过程简述生产过程简述生产过程简述生产过程简述铜精矿经配料后

7、送往精矿干燥系统，产出含水小于铜精矿经配料后送往精矿干燥系统，产出含水小于0.3%的干精矿的干精矿,由仓式泵吹送到干燥厂房顶部的干精矿仓备由仓式泵吹送到干燥厂房顶部的干精矿仓备用。用。2.4 2.4 铜精矿成分及中间产品成分铜精矿成分及中间产品成分铜精矿成分及中间产品成分铜精矿成分及中间产品成分铜合成炉熔炼系统主要品种及成分和中间产品成分见表：铜合成炉熔炼系统主要品种及成分和中间产品成分见表：原料名称原料名称原料名称原料名称i i i i2 2 2 2铜精矿铜精矿铜精矿铜精矿1 1 1 10.050.050.050.0525.325.325.325.3242424240.60.60.60.60

8、.270.270.270.275.225.225.225.2233333333铜精矿铜精矿铜精矿铜精矿2 2 2 20.080.080.080.0819.519.519.519.530.830.830.830.80.770.770.770.770.950.950.950.951.11.11.11.138383838铜精矿铜精矿铜精矿铜精矿3 3 3 30.070.070.070.0733.833.833.833.820.420.420.420.41.051.051.051.050.450.450.450.453.613.613.613.6132323232配料后平均成分配料后平均成分配料后平均

9、成分配料后平均成分0.070.070.070.0725.625.625.625.6272727271.021.021.021.020.610.610.610.615.615.615.615.6133.733.733.733.7冰铜冰铜冰铜冰铜0.080.080.080.0857.457.457.457.416.416.416.416.423232323转炉粗铜转炉粗铜转炉粗铜转炉粗铜0.130.130.130.13999999990.020.020.020.020.020.020.020.02铜阳极板铜阳极板铜阳极板铜阳极板0.110.110.110.1199.499.499.499.40.0

10、040.0040.0040.0043 3 3 3铜锍经转炉吹炼，产出粗铜和吹炼渣。粗铜送阳极铜锍经转炉吹炼，产出粗铜和吹炼渣。粗铜送阳极炉精炼；吹炼渣送往电炉贫化；烟气经锅炉冷却、炉精炼；吹炼渣送往电炉贫化；烟气经锅炉冷却、电收尘器除尘后送往制酸系统。电收尘器除尘后送往制酸系统。在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入第一批铜锍，边旋转边吹风，吹炼数分钟后加第一批铜锍，边旋转边吹风，吹炼数分钟后加石英熔剂。石英熔剂。再吹炼一段时间，当炉渣造好后，旋转炉再吹炼一段时间，当炉渣造好后，旋转炉子，当风口离开液面后停风倒出炉渣。之子，当风口离开液面后停风倒出炉渣。之

11、后再加铜锍。依此类推，反复进行进料、后再加铜锍。依此类推，反复进行进料、吹炼、放渣，直到炉内熔体所含铜量满足吹炼、放渣，直到炉内熔体所含铜量满足造铜期要求时为止。这时开始筛炉，即最造铜期要求时为止。这时开始筛炉，即最后一次除去熔体内残留的后一次除去熔体内残留的FeS，倒出最后，倒出最后一批渣。一批渣。在造铜期，随着在造铜期，随着Cu2S的氧化，炉内熔体的的氧化，炉内熔体的体积逐渐减小，到造铜期终点出铜。体积逐渐减小，到造铜期终点出铜。出铜后迅速捅风眼，清除结块。然后装入铜出铜后迅速捅风眼，清除结块。然后装入铜锍，开始下一炉次的吹炼。锍，开始下一炉次的吹炼。吹炼低品位铜锍吹炼低品位铜锍，热量，热

12、量 充足，为了维持一定充足，为了维持一定的炉温，需要添加冷料来调节。吹炼高品位铜锍的炉温，需要添加冷料来调节。吹炼高品位铜锍时，时，热量热量 不足，不足，可适当添加一些燃料（如焦碳、可适当添加一些燃料（如焦碳、块煤等）补充热量。铜锍吹炼过程中，为了使块煤等）补充热量。铜锍吹炼过程中，为了使FeO造渣，需要造渣，需要 添加石英石添加石英石。由于转炉炉衬为。由于转炉炉衬为碱性耐火材料，熔剂含碱性耐火材料，熔剂含SiO2较高时，对炉衬腐较高时，对炉衬腐蚀加快，降低炉寿命。通常熔剂的蚀加快，降低炉寿命。通常熔剂的SiO2含量宜含量宜控制在控制在75%以下。以下。粗铜在回转阳极炉中经过氧化、还原两个阶段

13、进一步粗铜在回转阳极炉中经过氧化、还原两个阶段进一步粗铜在回转阳极炉中经过氧化、还原两个阶段进一步粗铜在回转阳极炉中经过氧化、还原两个阶段进一步除去杂质，产出精炼铜和炉渣。精炼铜经过双圆盘定除去杂质，产出精炼铜和炉渣。精炼铜经过双圆盘定除去杂质，产出精炼铜和炉渣。精炼铜经过双圆盘定除去杂质，产出精炼铜和炉渣。精炼铜经过双圆盘定量浇铸系统浇铸成阳极板，送铜电解。量浇铸系统浇铸成阳极板，送铜电解。量浇铸系统浇铸成阳极板，送铜电解。量浇铸系统浇铸成阳极板，送铜电解。铜阳极板物理规格控制铜阳极板物理规格控制铜阳极板板身尺寸为铜阳极板板身尺寸为10009601000960，铜阳极板，铜阳极板耳长耳长12

14、8012801300mm1300mm。铜阳极板单板重量为铜阳极板单板重量为380kg380kg。2.6 2.6 铜阳极板质量及控制铜阳极板质量及控制铜阳极板质量及控制铜阳极板质量及控制2.6.1 2.6.1 铜阳极板化学成分控制铜阳极板化学成分控制 金川集团公司冶炼厂 镍闪速炉生产系统主体工艺流程为：镍铜硫化精矿精矿 三段气流式干燥 闪速炉熔炼转炉吹炼高镍锍。二、闪速炉系统二、闪速炉系统闪速炉中央喷嘴 为了进一步增大主业，金川公司启动了富氧顶吹镍熔炼工程，该工程设计精矿处理能力为100万吨/年，采用了由金川集团有限公司、奥斯麦特有限公司和中国恩菲工程技术有限公司共同拥有的JAE技术。基本工艺流

15、程为：镍精矿预干燥富氧顶吹炉熔炼电炉沉降分离卧式转炉吹炼吹炼炉渣电炉贫化。三、富氧顶吹系统三、富氧顶吹系统 富氧顶吹镍熔炼工程主要处理公司自产的高镁镍精矿和一部分外购的镍原料，该系统由富氧顶吹熔炼系统、制酸系统、制氧系统组成。富氧顶吹镍熔炼工程于2008年建成投产。l l金川集团公司总体发展规划目标金川集团公司总体发展规划目标金川集团公司总体发展规划目标金川集团公司总体发展规划目标 20082008年年集集团团公公司司镍镍产产品品产产量量要要达达到到1515万万吨吨，其其中中外外购购高高镍镍锍锍含含镍镍3 3万吨，公司火法镍系统自产高镍锍含镍量需要万吨，公司火法镍系统自产高镍锍含镍量需要121

16、2万吨以上。万吨以上。l l原有火法镍冶炼生产能力不足，挖潜改造能力有限原有火法镍冶炼生产能力不足，挖潜改造能力有限原有火法镍冶炼生产能力不足，挖潜改造能力有限原有火法镍冶炼生产能力不足，挖潜改造能力有限 原原火火法法镍镍冶冶炼炼系系统统全全年年处处理理镍镍精精矿矿7575万万吨吨，高高镍镍锍锍含含镍镍量量只只有有6 6万万吨吨。如如果果对对原原有有的的电电炉炉熔熔炼炼系系统统改改造造扩扩产产，则则仍仍然然存存在在能能耗耗高高，环环境境治治理理困困难难，改改造造投投资资大大，周周期期长长的的缺缺点点不不能能从从根根本本上上解解决决镍镍冶炼生产能力不足和工艺技术水平落后的问题。冶炼生产能力不足和

17、工艺技术水平落后的问题。项目背景项目背景l镍精矿等原料数量增加、品质将会降低镍精矿等原料数量增加、品质将会降低镍精矿等原料数量增加、品质将会降低镍精矿等原料数量增加、品质将会降低 随随着着公公司司大大力力开开发发贫贫矿矿资资源源，积积极极实实施施贫贫富富兼兼采采的的矿矿产产资资源源综综合合利利用用战战略略，选选矿矿产产出出的的镍镍精精矿矿量量进进一一步步增增加加，包包括括采采购购的的国国内内外外镍镍精精矿矿，各各种种镍镍精精矿矿原原料料将将达达到到年年160160万万吨吨以以上上。另另外外公公司司贫贫矿矿资资源源开开发发选选矿矿产产出出的的镍镍精精矿矿含含镍镍平平均均品品位位低低，MgOMgO

18、达达到到14%14%，还还需需要要主主动动吸吸纳纳其其它它氧氧化化镁镁等等杂杂质质元元素素含含量量较较高高的的镍镍精精矿矿原原料料组组织织生生产产处处理，因此适应原料品质的变化也成为很重要的任务。理，因此适应原料品质的变化也成为很重要的任务。l l富氧顶吹熔池熔炼工艺特点：富氧顶吹熔池熔炼工艺特点：富氧顶吹熔池熔炼工艺特点：富氧顶吹熔池熔炼工艺特点：a a a a 原料适应性强；原料适应性强；b b b b 生产能力大；生产能力大；c c c c 节约能源；节约能源；d d d d 环保效果好。环保效果好。l l系统投资：系统投资：系统投资：系统投资：2424亿元人民币。亿元人民币。l l系统

19、规模：系统规模：系统规模：系统规模：投料量投料量147.8t/h147.8t/h；年处理精矿年处理精矿100100万万t t；产镍量；产镍量6 6万万t t。镍精矿富氧顶吹熔池熔炼难点：镍精矿富氧顶吹熔池熔炼难点：l l1.1.1.1.镍精矿顶吹浸没熔炼，世界上首次工业镍精矿顶吹浸没熔炼，世界上首次工业镍精矿顶吹浸没熔炼，世界上首次工业镍精矿顶吹浸没熔炼，世界上首次工业化应用，过程参数控制无借鉴经验，大规化应用，过程参数控制无借鉴经验，大规化应用，过程参数控制无借鉴经验，大规化应用，过程参数控制无借鉴经验，大规模生产存在技术风险；模生产存在技术风险；模生产存在技术风险；模生产存在技术风险；l

20、l2.2.2.2.镍精矿氧化镁含量高，熔炼温度高于铜镍精矿氧化镁含量高，熔炼温度高于铜镍精矿氧化镁含量高，熔炼温度高于铜镍精矿氧化镁含量高，熔炼温度高于铜精矿熔炼精矿熔炼精矿熔炼精矿熔炼150150150150，炉衬寿命、喷枪寿命、，炉衬寿命、喷枪寿命、，炉衬寿命、喷枪寿命、，炉衬寿命、喷枪寿命、炉内喷溅等需要通过试验探索和完善。炉内喷溅等需要通过试验探索和完善。炉内喷溅等需要通过试验探索和完善。炉内喷溅等需要通过试验探索和完善。创新创新:顶吹浸没喷枪镍精矿熔池熔炼工艺开发顶吹浸没喷枪镍精矿熔池熔炼工艺开发工艺开发半工业化试验研究工艺开发半工业化试验研究工艺开发半工业化试验研究工艺开发半工业化

21、试验研究合作开发：合作开发：合作开发：合作开发：JNMCJNMC、AUSMELTAUSMELT、ENFIENFI公司充分利用自公司充分利用自身的优势，联合开发身的优势，联合开发JAEJAE镍精矿熔池熔炼工艺。于镍精矿熔池熔炼工艺。于20052005年年1010月金川自热炉系统完成改造后，进行了富月金川自热炉系统完成改造后，进行了富氧顶吹浸没喷枪镍精矿熔炼和低镍锍吹炼半工业化试氧顶吹浸没喷枪镍精矿熔炼和低镍锍吹炼半工业化试验，通过控制参数模拟工业化工厂的设计要求，半工验，通过控制参数模拟工业化工厂的设计要求，半工业化试验为期业化试验为期2020天。天。试验研究的内容试验研究的内容试验研究的内容试

22、验研究的内容l l（1 1）考察喷枪炉顶加料熔炼高镁镍精矿的适应性）考察喷枪炉顶加料熔炼高镁镍精矿的适应性;l l（2 2）考察试验过程技术指标；）考察试验过程技术指标；l l（3 3）考察试验过程镍、铜、钴在低镍锍、高镍锍和渣）考察试验过程镍、铜、钴在低镍锍、高镍锍和渣中的分布；中的分布；l l（4 4）考察试验过程炉内的喷溅程度、炉体的冲刷腐蚀）考察试验过程炉内的喷溅程度、炉体的冲刷腐蚀等。等。金金川川试试验验炉炉炉炉体及喷枪体及喷枪加料皮带加料皮带喷枪风、氧、油喷枪风、氧、油炉底炉底上上升升烟烟道道喷枪喷枪烟气烟气熔熔 炼炼 炉炉渣渣低镍锍低镍锍渣渣 放放 出出口口加料口加料口镍镍 锍锍

23、 放放 出出口口半工业化试验过程炉内熔池和挂渣半工业化试验过程炉内熔池和挂渣半工业化试验过程炉内熔池和挂渣半工业化试验过程炉内熔池和挂渣熔池区域的齿形水套、放出口的位置熔池区域的齿形水套、放出口的位置炉内冷却水套配置炉内冷却水套配置顶吹炉喷枪 高冰镍高冰镍高冰镍高冰镍 镍电解镍电解镍电解镍电解镍高锍阳极板镍高锍阳极板镍高锍阳极板镍高锍阳极板高硫磨浮高硫磨浮高硫磨浮高硫磨浮自热炉系统自热炉系统自热炉系统自热炉系统镍精矿镍精矿镍精矿镍精矿二次铜精矿二次铜精矿二次铜精矿二次铜精矿一次合金一次合金一次合金一次合金二次高冰镍二次高冰镍二次高冰镍二次高冰镍高镍阳极板高镍阳极板高镍阳极板高镍阳极板 铜电解铜

24、电解铜电解铜电解l高冰镍原料的处理高冰镍原料的处理金川集团公司冶炼厂n n 铜自热熔炼生产系统主体工艺流程为：高镍锍磨浮-二次铜精矿-自热炉熔炼-卡尔多转炉吹炼-回转式阳极炉精炼-圆盘浇铸-铜阳极板。四、自热炉系统四、自热炉系统自自热热炉炉氧氧枪枪自热炉工艺配置卡尔多炉电积铜电积铜阳极装槽阳极装槽电积电解槽电积电解槽萃取池萃取池江西铜业公司德兴铜矿江西铜业公司德兴铜矿1 1、铜、镍分离系统（磨浮）、铜、镍分离系统（磨浮）2 2、镍阳极板生产系统（熔铸）、镍阳极板生产系统（熔铸）3 3、镍精炼系统（镍电解）、镍精炼系统（镍电解）4 4、铜精炼系统（铜电解）、铜精炼系统（铜电解）5 5、钴生产系统

25、（钴车间）、钴生产系统（钴车间）6 6、贵金属生产系统（贵金属）、贵金属生产系统（贵金属）7 7、加压浸出系统、加压浸出系统 精精 炼炼 厂厂 主主 要要 生生 产产 系系 统统原料原料1 1、火法生产的高冰镍、火法生产的高冰镍2 2、火法生产的粗铜、火法生产的粗铜3 3、外购原料（钴）、外购原料（钴）产品产品电镍、阴极铜、电积钴、草酸钴、海绵铂、电镍、阴极铜、电积钴、草酸钴、海绵铂、海绵钯、金锭、铑粉、饿粉、钌粉和铱粉等海绵钯、金锭、铑粉、饿粉、钌粉和铱粉等电积钴电积钴单位价格：单位价格：358000358000报价日期：报价日期：2010-9-92010-9-9包装：包装：桶装桶装(25k

26、g/(25kg/桶、桶、250kg250kg桶桶)用途：用途：纯钴用于制造纯钴用于制造X X射线管阴极和一些特殊制射线管阴极和一些特殊制品，钴几乎都用于制造合金，热强合金，硬质品，钴几乎都用于制造合金，热强合金，硬质合金、焊接合金，以及各种含钴合金钢。合金、焊接合金，以及各种含钴合金钢。产品名称：产品名称：草酸钴草酸钴单位单位：吨：吨单位价格：单位价格：139700139700报价日期：报价日期：2008-10-28252008-10-2825公斤袋公斤袋用途：用途：粉末冶金及其它用途粉末冶金及其它用途 钴钴 系系 产产 品品产品名称：硒粉产品名称：硒粉 单位价格：单位价格：435000/43

27、5000/吨吨报价日期：报价日期：2009-9-302009-9-30包装：铁桶包装包装：铁桶包装 25 25公斤桶公斤桶用途：适用于电子、玻璃、化工、医药用途：适用于电子、玻璃、化工、医药产品名称：金锭产品名称：金锭单位价格：单位价格：217.89/217.89/克克报价日期：报价日期：2009-9-142009-9-14用途：适用于以各种金原料生产的金锭。用途：适用于以各种金原料生产的金锭。产品名称：海绵铂产品名称：海绵铂单位价格：单位价格：302000/302000/公斤公斤报价日期：报价日期：2009-9-302009-9-30包装：包装：10001000克密封瓶装克密封瓶装用途：用于

28、电子、玻璃、医疗器械及日常生活用途：用于电子、玻璃、医疗器械及日常生活 贵贵 金金 属属 系系 产产 品品通常都是电镀、电铸镍的阳极材料通常都是电镀、电铸镍的阳极材料产品名称：羰基镍粉产品名称：羰基镍粉价格面议价格面议包装：透明塑料袋抽真空后过封口（每袋包装：透明塑料袋抽真空后过封口（每袋5kg5kg），），（每桶内装（每桶内装4 4袋）袋）用途：国防、宇航、化工、原子能、粉末冶金、电用途：国防、宇航、化工、原子能、粉末冶金、电子通讯、高级磁性材料等方面子通讯、高级磁性材料等方面 镍 系 产 品高冰镍高冰镍（Ni3S2、Cu2S、Cu-Ni）磨浮磨浮 镍精矿镍精矿二次合金二次合金 铜精矿铜精矿

29、一次合金一次合金镍熔铸镍熔铸 贵金属贵金属一冶炼一冶炼高硫阳极板高硫阳极板 粗铜粗铜镍电解镍电解电镍电镍钴渣钴渣钴系统钴系统草酸钴草酸钴电积钴电积钴铜电解铜电解阴极铜阴极铜硫化硫化阳极泥阳极泥阳极泥阳极泥精精炼炼厂厂工工艺艺流流程程碳酸钴CuFe渣硫酸盐硫酸盐阳极阴极阳极阴极精炼沉积例子：例子：熔化的蔗糖和沙子冻在一起，要想把蔗糖提取出来怎么办呢？方法：方法：加加一点一点水水，加一点温，使结冻的，加一点温，使结冻的蔗糖蔗糖熔化，熔化，过滤（分离）。过滤（分离）。沙子沙子成为成为滤滤渣渣，溶入水中的蔗糖成为，溶入水中的蔗糖成为滤液滤液。滤渣可以不要，但滤液还会有杂质（。滤渣可以不要，但滤液还会有

30、杂质（Mg2+、Ca2+以及未除净的沙子等）。以及未除净的沙子等）。再用物化方法使他们形成沉淀（二次渣）过再用物化方法使他们形成沉淀（二次渣）过滤除掉，滤除掉，最后得到的滤液我们提取蔗糖。可用蒸发方法提取。最后得到的滤液我们提取蔗糖。可用蒸发方法提取。镍精矿镍精矿（Cu、Fe、Ni、Co）高压浸出高压浸出萃取分离镍钴萃取分离镍钴H2SO4 c272萃取剂稀H2SO4 镍镍 电电 解解 沉沉 积积 生生 产产 工工 艺艺 流流 程程浸出渣浸出渣含钴萃取液含钴萃取液硫酸镍溶液硫酸镍溶液 除铜铁除铜铁铁铜渣铁铜渣电解沉积电解沉积电积镍电积镍 浸出液浸出液反萃取反萃取浸出浸出萃取萃取湿法冶金：湿法冶金

31、：在低温下（一般低于在低温下（一般低于100），用适当），用适当的溶剂来处理矿石、精矿或半成品，使其中要提取的金属的溶剂来处理矿石、精矿或半成品，使其中要提取的金属溶解进入溶液，从而与不溶的脉石或其它杂质分离，并随溶解进入溶液，从而与不溶的脉石或其它杂质分离，并随后从溶液中提取我们所需金属的方法。后从溶液中提取我们所需金属的方法。电解：电解：电解质在电流作用下引起氧化还原反应的过程电解质在电流作用下引起氧化还原反应的过程叫电解。叫电解。冶金名词：冶金名词：电解精炼：电解精炼：用粗金属或金属化合物做阳极，通过电解进用粗金属或金属化合物做阳极，通过电解进一步脱除杂质以得到高纯度金属的冶金方法，称为

32、电解一步脱除杂质以得到高纯度金属的冶金方法，称为电解精炼。精炼。电解液净化电解液净化：用化学或物理的方法，将电解液中的杂质：用化学或物理的方法，将电解液中的杂质金属或不溶物去除的工艺过程。金属或不溶物去除的工艺过程。二、二、镍电解精炼工艺镍电解精炼工艺镍精炼工艺的发展镍精炼工艺的发展镍精炼系统（电解、造液、净化）镍精炼系统（电解、造液、净化）为什么采用隔膜电解工艺？为什么采用隔膜电解工艺？1、粗镍阶段、粗镍阶段 20世纪初，粗镍阳极电解精炼就在工业上应用，该工世纪初，粗镍阳极电解精炼就在工业上应用，该工艺具有阳极杂质含量低（杂质约为艺具有阳极杂质含量低（杂质约为6-8%，含硫约，含硫约2%，主

33、，主金属大于金属大于75%），电耗低、阳极液净化流程简单等优点，），电耗低、阳极液净化流程简单等优点，但由于粗镍阳极的制备需要进行高镍锍的焙烧与还原熔但由于粗镍阳极的制备需要进行高镍锍的焙烧与还原熔炼过程，整个过程复杂，建设投资大，目前，加拿大某炼过程，整个过程复杂，建设投资大，目前，加拿大某精炼厂、前苏联某精炼厂采用它。精炼厂、前苏联某精炼厂采用它。镍精炼工艺的发展镍精炼工艺的发展 镍的硫化物阳极电解是对粗镍阳极电解的一大改革，取消了镍的硫化物阳极电解是对粗镍阳极电解的一大改革，取消了高镍锍的焙烧与还原熔炼过程，从而简化了流程，但硫化镍阳高镍锍的焙烧与还原熔炼过程，从而简化了流程，但硫化镍阳

34、极含硫较高（一般含硫极含硫较高（一般含硫20-25%20-25%，含镍，含镍65-75%65-75%），电耗大，残极），电耗大，残极返回量大，阳极板易破裂，同时返回量大，阳极板易破裂，同时 缓冷、选矿分离高镍锍，镍的硫化物阳极电解是缓冷、选矿分离高镍锍，镍的硫化物阳极电解是2020世纪五、世纪五、六十年代镍冶金技术的重大发展。最早采用此工艺的是加拿大六十年代镍冶金技术的重大发展。最早采用此工艺的是加拿大国际镍业公司的精炼厂，此后，该工艺被广泛应用，我国金川国际镍业公司的精炼厂，此后，该工艺被广泛应用，我国金川公司和成都电冶厂以及日本的志村精炼厂等也应用了此技术。公司和成都电冶厂以及日本的志村精

35、炼厂等也应用了此技术。2 2、镍化合物阶段、镍化合物阶段由于阳极板成份复杂，含杂质较高，为获得高质量的电解镍，由于阳极板成份复杂，含杂质较高，为获得高质量的电解镍，必须采用隔膜电解。必须采用隔膜电解。3 3、三阶段镍精炼工艺、三阶段镍精炼工艺 芬兰挪威等精炼厂分别采用芬兰挪威等精炼厂分别采用7070年代发展起来的硫酸镍溶液年代发展起来的硫酸镍溶液电积和氯化镍电积工艺，此外，电积和氯化镍电积工艺，此外，19961996年建成投产的希腊某精炼年建成投产的希腊某精炼厂采用镍铁（厂采用镍铁（Ni+Co90Ni+Co90）合金阳极电解精炼工艺。）合金阳极电解精炼工艺。4 4、发展趋势、发展趋势 尽管电解

36、法在镍冶金中应用如此广泛，但它并非是获得纯镍的尽管电解法在镍冶金中应用如此广泛，但它并非是获得纯镍的唯一途径，羰基唯一途径，羰基NiNi、高压氢还原法等也可以获得纯镍，但它们远、高压氢还原法等也可以获得纯镍，但它们远不如电解法应用范围广产品在市场适应性强。不如电解法应用范围广产品在市场适应性强。发展趋势：不溶阳极的氯化镍电积工艺将是大势所趋。发展趋势：不溶阳极的氯化镍电积工艺将是大势所趋。镍系统采用的是硫化镍阳极电解工艺，有镍系统采用的是硫化镍阳极电解工艺，有4040年的历史年的历史了，几经技术改造和革新，工艺日趋完善，了，几经技术改造和革新，工艺日趋完善，19951995年在一期年在一期生产

37、实践的基础上，建成了二期生产系统，并对一期的电生产实践的基础上，建成了二期生产系统，并对一期的电解设备、工艺都有不同程度的改进。解设备、工艺都有不同程度的改进。目前，镍的直收率由目前，镍的直收率由6060年代年代55%55%上生到上生到75%75%，回收率由，回收率由95%95%上升到上升到99.5%99.5%，电解精炼生产能力处于同类工艺的先进，电解精炼生产能力处于同类工艺的先进水平。水平。镍精炼生产系统镍精炼生产系统镍系统有三大工序：净化、电解和造液净化、电解和造液。镍精炼车间概况镍精炼车间概况原料：原料：熔铸生产的高硫阳极板任务：任务：生产电解镍工艺：工艺：电解电解 净化：净化：造液 产

38、品：产品：电解镍副产品：副产品：阳极泥阳极泥（贵金属）、铁渣、铜渣、钴渣（进入钴系统）等NiNiH2O+-Ni2+SO42-高锍阳极板高锍阳极板电镍电镍Fe2+Cu2+问题：一次铁渣量大，一次铁渣量大，杂质在大系统内循环。杂质在大系统内循环。铜渣含镍高。镍：铜铜渣含镍高。镍：铜 =2：1 净化流程反复消耗酸碱。净化流程反复消耗酸碱。生生产产车车间间生生产产技技术术概概况况隔膜袋隔膜袋阳极主要是由阳极主要是由Ni3S2Ni3S2组成的，还有少量的金属合金相及组成的，还有少量的金属合金相及CuSCuS、FeSFeS、CoSCoS等。等。NiNi6565、CuCu5%5%、Fe Fe 1.9%1.9

39、%、CoCo：0.8-1.0%0.8-1.0%、S S 25%25%、Zn Zn 0.0040.004、Pb Pb 0.0030.003 阳极过程：阳极过程：Ni3S26e 3Ni2+2 S Cu2S-4e2Cu2+S FeS-2eFe2+S CoS2eCo2+S阴极过程阴极过程 Ni2+2eNi 2H+2eH2隔膜电解精炼隔膜电解精炼 为了防止阳极溶解下来的为了防止阳极溶解下来的CoCo2+2+、CuCu2+2+、FeFe2+2+、PbPb2+2+、ZnZn2+2+等杂质等杂质离子及离子及H H在阴极上析出，在阴极上析出，镍电解精炼采用的是隔膜电解（用隔镍电解精炼采用的是隔膜电解（用隔膜袋将

40、阴极套上），将阴极和阳极隔开，经净化后的纯净电解膜袋将阴极套上），将阴极和阳极隔开，经净化后的纯净电解液（新液）从高位槽经分液管流入隔膜袋内（即阴极区），控液（新液）从高位槽经分液管流入隔膜袋内（即阴极区），控制一定量的新液流量，可使隔膜袋内的液面始终高于阳极区的制一定量的新液流量，可使隔膜袋内的液面始终高于阳极区的液面，并保持一定的液面差，使阴极液依靠静压差通过隔膜袋液面，并保持一定的液面差，使阴极液依靠静压差通过隔膜袋微孔渗出的速率大于阳极液中杂质离子在扩散及电泳作用下向微孔渗出的速率大于阳极液中杂质离子在扩散及电泳作用下向阴极区反渗透的速率，阻止阳极液进入阴极区，从而维持了隔阴极区反渗透

41、的速率，阻止阳极液进入阴极区，从而维持了隔膜袋内电解液的纯度，保证了电镍的质量。膜袋内电解液的纯度，保证了电镍的质量。为什么采用隔膜电解工艺？为什么采用隔膜电解工艺？镍的电解镍的电解原料：原料：熔铸生产的高硫阳极板任务：任务：生产电解镍工艺：工艺：净化：让Fe、Cu、Co以沉淀形式离开电解液。电解（隔膜防止杂质金属在阴极析出）电解液：H2SO4、HCl混合系。循环。阳极：高锍阳极板 （Ni3S2 -6e=3Ni2+2S）阴极：镍始极片（种板槽）（Ni2+2e=Ni）产品：产品：电解镍副产品：副产品：阳极泥阳极泥（贵金属）、铁渣、铜渣、钴渣（进入钴系统）等NiNiH2O+-Ni2+SO42-高锍

42、阳极板高锍阳极板电镍电镍Fe2+Cu2+三、三、生生产产车车间间生生产产技技术术概概况况 净化：净化：在硫化镍阳极电解过程中，随着阳极的溶解，在硫化镍阳极电解过程中，随着阳极的溶解，性质与主金属相似的其它杂质元素也全部或部分溶解性质与主金属相似的其它杂质元素也全部或部分溶解进入溶液中，这些杂质元素主要有铜、铁、钴等，电进入溶液中，这些杂质元素主要有铜、铁、钴等，电解液必须经过净化，将其金属杂质净化至合乎电镍要解液必须经过净化，将其金属杂质净化至合乎电镍要求的限度内。求的限度内。电解液的净化有有渣工艺和无渣工艺之分。电解液的净化有有渣工艺和无渣工艺之分。1 1、除铁：、除铁：除铁的方法很多，有中

43、和水解法、黄钠铁矾法、萃除铁的方法很多，有中和水解法、黄钠铁矾法、萃取法、离子交换法等。取法、离子交换法等。中和水解沉淀法实质就是利用各种金属离子的氧化还原中和水解沉淀法实质就是利用各种金属离子的氧化还原电位值不同，生成氧化物的电位值不同，生成氧化物的PHPH值及溶度积等方面的差异，创值及溶度积等方面的差异，创造不同的技术条件达到各自分离的目的。造不同的技术条件达到各自分离的目的。它适合处理含铁在它适合处理含铁在0.1-1g/l0.1-1g/l的溶液。的溶液。中和除铁：中和除铁：2Fe2Fe2+2+0.5O0.5O2 22H2H2Fe2Fe3+3+H H2 2O O 2Fe 2Fe3+3+6H

44、6H2 2O=2FeO=2Fe（OHOH）3 36H6H2 2、除铜：、除铜：铜是电解液中主要的杂质之一，其含量一铜是电解液中主要的杂质之一，其含量一般在般在0.1-1g/l0.1-1g/l之间。除铜的方法不尽相同，对于含铜对于之间。除铜的方法不尽相同，对于含铜对于1g/l1g/l，的溶液，有些厂家采用电解法除去，的溶液，有些厂家采用电解法除去80%80%以上的以上的铜，然后再用其它方法进行深度净化，对于含铜低的溶铜，然后再用其它方法进行深度净化，对于含铜低的溶液则多半采用硫化沉淀法或置换法。近年来，对于含铜液则多半采用硫化沉淀法或置换法。近年来，对于含铜在在0.1g/l0.1g/l一下的溶液

45、也采取离子交换或萃取法进行铜镍一下的溶液也采取离子交换或萃取法进行铜镍分离的。但传统用硫化沉淀或置换法分离镍铜是比较可分离的。但传统用硫化沉淀或置换法分离镍铜是比较可靠的。靠的。镍精矿取代法：镍精矿取代法：Ni Ni3 3S S2 2CuCu2+2+CuS+NiSCuS+NiS2Ni2Ni2+2+但是此反应进行缓慢，而且脱铜效率不高，为了提高但是此反应进行缓慢，而且脱铜效率不高，为了提高脱铜效率，加快反应速度，在加入镍精矿的同时必须加入脱铜效率，加快反应速度，在加入镍精矿的同时必须加入适量的硫磺（精炼厂加入适量的硫磺（精炼厂加入90%90%左右的阳极泥代替硫磺）。左右的阳极泥代替硫磺）。其反应

46、为：其反应为：Ni Ni3 3S S2 23Cu3Cu2+2+S S3CuS3CuS3Ni3Ni2+2+3 3、除钴：、除钴：中和水解除钴的基本原理与除铁相似，但中和水解除钴的基本原理与除铁相似，但CoCo2+2+较较Fe2+Fe2+难氧化，因此除钴较除铁困难，需要强氧化剂。难氧化，因此除钴较除铁困难，需要强氧化剂。其反应：其反应：2CoSO2CoSO4 4ClCl2 26H6H2 2O=2CoO=2Co（OHOH）3 32H2H2 2SOSO4 42HCl2HCl问题：一次铁渣量大，一次铁渣量大，杂质在大系统内循环。杂质在大系统内循环。铜渣含镍高。镍：铜铜渣含镍高。镍：铜 =2：1 净化流程

47、反复消耗酸碱。（净化流程反复消耗酸碱。（1.5-2 3.5-4 3.0-3.5 4 .5-5 造液：造液：在电解过程中，由于阳极杂质的影响，使得在电解过程中，由于阳极杂质的影响，使得阳极电流效率（阳极电流效率（86%)86%)低于阴极电流效率低于阴极电流效率（97%)97%)，再加之电解液在净化过程中各种渣夹带，再加之电解液在净化过程中各种渣夹带而造成的损失，使得电解液中的而造成的损失，使得电解液中的NiNi2+2+浓度不断贫浓度不断贫化，为了维持生产的正常进行，就必须维持镍离化，为了维持生产的正常进行，就必须维持镍离子的平衡，电解造液是补充电解液中镍离子的有子的平衡，电解造液是补充电解液中镍

48、离子的有效方法之一。效方法之一。氢离子在阴极上析出电位比镍正，能优先析出，所以在正常氢离子在阴极上析出电位比镍正，能优先析出，所以在正常镍电解生产中创造条件控制氢的析出，而在造液过程中则恰镍电解生产中创造条件控制氢的析出，而在造液过程中则恰恰相反，是创造条件使氢优先在阴极上析出，镍在阳极上正恰相反，是创造条件使氢优先在阴极上析出，镍在阳极上正常溶解，结果使镍的阴极电流效率远远低于阳极电流效率，常溶解，结果使镍的阴极电流效率远远低于阳极电流效率，从而使电解液中的镍离子得以富集。从而使电解液中的镍离子得以富集。造液过程是在不带隔膜的电解槽中进行的，常用铜皮做阴造液过程是在不带隔膜的电解槽中进行的，

49、常用铜皮做阴极，造液过程不仅起补充镍离子的作用，同时还有脱铜的作极，造液过程不仅起补充镍离子的作用，同时还有脱铜的作用，因为铜离子的析出电位比镍离子正，所以电解液中的铜用，因为铜离子的析出电位比镍离子正，所以电解液中的铜离子会在阴极上与氢一起析出，在阴极上析出海绵铜。离子会在阴极上与氢一起析出，在阴极上析出海绵铜。反应：反应：阴极：2H+2eH2 Cu2+2eCu（海绵铜）阳极：Ni3S26e3Ni2+2S Cu2S-4e2Cu2+S镍的电解精炼镍的电解精炼 有色金属的电化学冶金工艺可分为可溶阳极电解与不溶阳极电解：可溶阳极电解：阳极是可溶的（粗镍或合金阳极），简称电解精炼。不可溶阳极电解：阳

50、极是不可溶的（从纯镍盐水溶液中提取镍）原料：原料：一冶炼厂生产的粗铜任务：任务：生产阴极铜工艺：工艺：电解精炼（硫酸系电解液）阳极：粗铜 （Cu-2e=Cu2+Me溶解）阴极：铜始极片（Cu2+2e=Cu）产品：产品：阴极铜副产品：副产品：阳极泥、硫酸铜、硫酸镍铜电解车间铜电解车间问题：问题：阴极铜含氧高，韧性不好。产出的铜线电阻增加，阴极铜含氧高，韧性不好。产出的铜线电阻增加，导电率下降。导电率下降。三、三、生生产产车车间间生生产产技技术术概概况况 铜电解精炼：铜电解精炼：工序：工序：电解（可溶阳极电解）电解（可溶阳极电解）净化净化净化的目的？1、随着电解的进行，电解液中逐渐富集了砷锑铋镍、