毕业设计---10万吨年电镍的镍电解精炼车间设计 -(终稿word)(5)

精矿的制团

同样地可将细矿与精矿用制团的方法造成块状。在硫化铜镍矿的冶炼试验实践中，至今尚没使用制团，但是已经找到：电炉熔炼精矿时，精矿制团是很合理的。若把精矿制成团可以使用造砖厂的压力机。欲从团矿中除去水分和达到团矿的一定坚固性，最好是在隧道式炉中高于200℃或是在此温度时蒸汽加热进行焙烧。

除过水的团矿湿度约1～2%，很易运输，并且在电炉和鼓风熔炼也是恰当的。在运输和熔炼团矿时，随烟尘的机械损失较之运输精矿要少得多。

（二）反射炉熔炼硫化铜镍矿与精矿的特点与对原料的要求

具有水平工作空间的冶金炉成为反射炉或火焰炉。与此相应的，反射炉内气流与焰流是顺着炉子的水平方向，而不是想鼓风炉那样的垂直方向。气流滑过炉墙附近斜坡上所置的炉料上方面不通过炉料。炉料层对气流的阻力在在这里是不存在的，由此得出，实际上反射炉与鼓风炉的第一个重要区别是：在反射炉里可能熔炼细料。因此当选矿上发明了浮选的方法，并向冶金工厂大量输送细粒精矿时起，反射炉熔炼就得到了很大的发展。

此外，反射炉与鼓风炉的传热方法也不同，这也是用气体运动特性来解释的。在鼓风炉里，矿块是与热气流直接触而被加热的，热气是由下向上穿过料柱的。此时，热是由红热的气体用对流和辐射传导给炉料的。在反射炉里，最热的气流从炉顶用辐射的方法将大量的热传送给炉料，正是因为这一点把炉子叫做反射炉。

反射炉熔炼硫化矿和精矿历史的特征是逐渐地有尺寸不大的炉子向现代的长达40米，宽达10米的反射炉发展，同时随着反射炉尺寸的增加，其供热系统也日趋完善。由不能保证炉内高温的筛条式燃烧室燃烧烟煤应用燃烧液体和

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气体燃料大量的燃料和自动控制炉内高温。

在反射炉中熔炼的炉料应该精心准备。块矿，熔剂和返渣要破碎4～6毫米。含硫量不高时，炉料要在多机械炉中进行焙烧，当含硫量不高时，可直接熔炼生成炉料而不用预先焙烧。

（三）鼓风炉熔炼硫化铜镍矿与成块精矿的特性及对原料的要求 烧结或制团后的大块硫化铜镍矿及精矿可以在鼓风炉中熔炼。石灰石和石英做熔剂，返料是本身所产之富渣、壳、转炉渣和电解镍车间的铁镍滤渣。焦炭做为烘料。

所以加入鼓风炉的物料，除滤渣外，应预先破碎至50～100毫米并与细末分离。加入鼓风炉的细末量不允许超过加入炉料的10～15%。熔炼是在送入大量空气的情况下进行的，因而具有氧化特性。因此，矿石与精矿中所有的硫化物能够被氧化。

熔炼所必须之大部分热量是燃烧硫化铁与按所列出反应或氧化亚铁造渣结果所放出的。其余部分热量则是由于焦炭燃烧所放出的。炉料中硫的含量越多，焦炭消耗越少。

鼓风炉熔炼铜镍矿时，硫化铁被氧化的反应有重要用途。进行此氧化反应时放出很多的热，同时生成渣的主要组成部分—亚铁硅酸盐，没被氧化之硫化铁转入锍中并使锍贫化，而这是获得贫锍的主要条件。铜和镍在炉渣中的含量与硫化铁被氧化反应的发展有关。当硫化铁被氧化过份时获得富锍，而铜与镍在渣中的损失也上升。当其氧化不足时可能获得粘稠难熔的渣，同样地导致铜与镍的损失。

大块的硫化矿含硫高而少镁的矿最适于鼓风炉熔炼。含氧化镁高而含硫少之矿若溶解难熔脉石，需往鼓风炉中加入大量的转炉返渣，并大量的消耗焦炭。所以在鼓风炉中熔炼这种矿石不经济。

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（四）电炉熔炼硫化铜镍矿及精矿的熔炼条件

最近二十年以来，在电炉中熔炼矿石与精矿得到了推广。

矿石与精矿的电炉熔炼在具有足够量的廉价电能的地区内推行。但是电熔炼的一系列优点允许我们研究关于它的更广泛应用以及在我国的其他经济地区内推行。但是电熔炼的一系列优点允许我们研究关于它的更广泛应用以及在我国的其他经济地区内用它来代替鼓风炉和反射炉熔炼的问题。

在电炉内熔炼矿石与精矿的优点很多。电炉可以熔炼实际上任何成分的矿石与精矿，这一点对熔炼硫化铜镍矿非常重要，因为它们的脉石熔点高。

电炉中可不加大量的熔剂而熔炼难熔的矿石，亦即进行无溶剂熔炼，着在反射炉和鼓风炉中是不能实现的。

电炉中可以保证粘稠渣的必要过热而获得金属含量低的炉渣。因此电炉熔炼时金属在渣中的损失比反射炉或鼓风炉熔炼时少。

电炉不燃烧料，因此产生的炉气量不多。所以由电炉炉气带出之烟气，亦即金属在炉烟中的损失不大。金属在渣中和烟气中不大的损失和金属在锍中的高回收率是电熔炼最重要的优点。

电炉中电能向热能的转变在炉渣熔池中发生。热量在备料层覆盖的炉渣熔池的集中以及没有火焰的存在，保证在电炉内获得仅为热至400～500℃的炉气。电炉内炉气温度低是电炉内的巨大优点，它使炉顶和部分炉墙可以用廉价的粘土砖来砌，增加炉子的使用期限和减少修炉与停炉的次数，减少炉顶散发到炉顶操作台上去的热量和改善加料工的劳动条件。低的温度和不多的炉气量保证热量和改善加料工的劳动条件。低的温度和不多的炉气量保证热量利用系数的大大提高，在电炉到45～60%，而且有可能提高到70～80%。

电炉炉气中二氧化碳的含量到6～12%，这与矿石的含硫量有关。这样的炉气可以用来生产硫酸或液态二氧化硫。

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与反射炉不同，电炉没有庞大的排气结构，因此不需要建筑巨大容积的厂房。由于炉气温度低没有必要在电炉之后建立发热锅炉电路在车间内的分布紧凑，而且建筑电炉用的基建投资不大。电炉的功率达到25000千伏安。

脱硫率低和获得贫的锍应算作是电熔炼的缺点。电熔炼时只有在硫化矿物分解时析出的那部分硫被氧化。有时这个缺点变为优点。

电炉熔炼时禁止使用水分高的原料，因为湿料的加入导致物料的喷出，这有时会产生炉顶的部分崩落。水分的允许含量为3～3.5%。

在电炉内熔炼含镍不少于1.5%的铜锍矿和含镍不少于3.5%的精矿是合理的。精矿最好先制成块。上面提到过，矿石与精矿在电炉中可不加熔剂进行熔炼，但在电熔炼时炉料成份的混匀也是必须的，因为所得炉渣的温度不应高于1420～1450℃。在炉料难熔和熔剂价廉时应适当的加入熔剂以降低渣的熔点和电能消耗。

铜镍锍的吹炼工艺

熔炼硫化铜矿与精矿时得到由三种硫化物（硫化镍、硫化铜和硫化铁）和磁性氧化铁组成的锍。

由第一个冶金工序，即在鼓风炉，反射炉或电炉中获得液态熔融的镍鋶，向此镍鋶吹以压缩空气的过程称为吹炼。镍鋶的吹炼是在专门设备—转炉中进行。吹炼液态镍鋶的目的在于制取更为富镍的产品。过程的实际是用空气中氧氧化杂质，挥发或者是用氧化硅使氧化物造渣，之后再除掉渣和炉气。

由镍鋶中必须除掉一部分硫和几乎全部的铁。铁是鼓风炉熔炼时转到镍鋶中来的。镍鋶中约含40%以镍铁形式存在而不与硫相化合的游离镍和铁。

液态铜镍鋶在转炉中加石英吹炼处理。用经过转炉风口鼓入的空气吹炼，空气中的氧使硫化铁氧化。此时硫氧化成二氧化硫而转入气体中，而铁生成氧化亚铁与熔剂的二氧化硅结合而转入渣中。镍和铜与氧的亲和力比铁小，因而被氧化的程度小并呈硫化物状留在转炉内。如果硫化铜部分地被氧化，则生成

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的氧化铜与硫化铁相互作用而从新变成硫化物。硫化镍的行为与此相似。硫化铜与硫化镍的合金称为高鋶。

除了镍和铜的硫化物之外，在高鋶中还含有金属状态的镍和铜，并且有2～4%铁和0.5～1.0%钴。

在吹炼铜镍鋶时只有一个周期－空气中的氧使硫化铁氧化而获得高鋶。使高鋶过吹至Ni+Cu的含量大于80%是不利的，因为此时生成并留于鋶中的难熔的氧化镍鋶使鋶的熔点升高，因此在包子里要留有大量的厚壳。

吹炼的主要过程可用下列反应： a 硫化物的氧化： FeS+0.5O2=FO+SO2； CU2S+0.5O2=Cu2O+SO2； b氧化亚铁的造渣： 2FeO+SiO2=2FeO.SiO2

硫化物的氧化和氧化亚铁的造渣析出大量的热，使得吹炼能在不消耗外来燃料下进行。

部分生成的氧化亚铁氧化成磁性氧化铁： 3FeO+0.5O2=Fe3O4。

转炉温度越高和其中二氧化硅越多，则生成磁性氧化铁的反应进行得越少。 此外，还有下列反应： Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2 4Cu+Ni3S2=3Ni+2Cu2S

后三个反应说明在转炉渣中有磁性氧化铁和在高硫中有铜镍合金存在。在吹炼铜镍鋶的实际例子中我们碰到了一个有趣的理论规律：参加到吹炼过程中的金属按其与硫和氧生成化合物的趋向排成一定的顺序。铁最易放出硫而与氧结合；铜则相反，最难放出硫和最难与氧结合。镍和钴处于中间位置上。

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