有色冶金概论-14讲-镍冶金(二)

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1、2造锍熔炼2.1造锍熔炼概述造锍熔炼是有色金属冶炼中一个重要的冶金过程。尤其是铜、镍、钴等金属的火法冶金，一般来说，不能直接从精矿或焙砂中炼出金属，而是需要通过一个造锍的中间过程。即将硫化物精矿、部分氧化焙烧的焙砂、返料及适量溶剂等物料，在一定温度下（1200—1300℃）进行熔炼，产出两种互不相溶的液相―熔锍和熔渣。这种熔炼过程称为造锍熔炼。造锍熔炼的原理是基于主体金属对硫的化学亲和力大于其对氧的化学亲和力，从而使金属与硫或几种金属硫化物之间相互溶合为锍。造锍反应的目的是将炉料中的待提取的有色金属和贵金属聚集于锍中。2.1.1原料原矿和精矿都可

2、以进行造锍熔炼，但不同炉型进行造锍熔炼时对物料的要求也不同，如：自然炉、鼓风炉可以直接处理原矿，有的需要对原矿进行加工处理，如：闪速炉、电炉。2.1.2产物造锍熔炼的产物为低镍锍、炉渣、烟气、烟尘等。2.2镍锍熔炼的理论基础2.2.1主要矿物在熔炼过程中发生的主要反应:进行造锍熔炼时，投入熔炼炉的炉料有铜镍硫化矿和溶剂等，即：（Ni,Fe）9S8；Fe7S8；CuFeS2;FeS2；Fe3O4；MgO；CaO；Al2O3和SiO2等。这些物料在炉中发生一系列物理化学变化，最终形成烟气和互不相溶的镍锍和炉渣，其中主要的化学反应如下：A、高价硫化物的

3、分解Fe7S8＝7FeS+1/2S22CuFeS2=Cu2S+2FeS+S23(FeNi)S2=3FeS+Ni3S2+S2（Ni,Fe）9S8＝2Ni3S2+3FeS+S2FeS2＝FeS＋1/2S2这些反应的结果，使得物料的组成简单化了，生成比较简单而稳定的化合物。B、低价硫化物的氧化2FeS＋3O2=2FeO+2SO2Ni3S2+3O2=3NiO+2SO2C、造锍反应3FeS＋3NiO=Ni3S2+3FeO+0.5S2D、造渣反应炉子中产生的FeO在SiO2存在的条件下，将按下列反应形成炉渣：10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO23Fe

4、3O4+FeS＋5SiO2=5（2FeO.SiO2）+SO22FeO＋SiO2=2FeO.SiO2CaO＋SiO2=CaO.SiO2MgO＋SiO2=MgO.SiO22.2.2其它少量元素在造锍熔炼过程中的行为镍精矿中除镍元素外，还有少量的有价金属。如铜，钴及贵金属等。另外还含有杂质金属，如锌、铅、砷、锑等。精矿中铜、钴都以低价硫化物的形式进入镍锍。少部分被氧化成氧化物，这些氧化物在熔炼炉中与铁的硫化物进行交互反应，生成硫化物，进入镍锍。因为有这类反应的存在，才得以将绝大部分的有价金属回收到锍中，实现造锍熔炼的最终目的。其中：铜：在1350℃的熔

5、炼温度下，有Cu2O+FeS=Cu2S+FeO钴：CoO+FeS=CoS+FeO锌：原料中总锌量的50-80%以氧化物形态进入炉渣，8-10%蒸发与炉气一道从炉内排出。其发生的反应为：ZnS+3/2O2=ZnO+SO2ZnS+FeO=ZnO+FeSZnO+2SiO2=ZnO.2SiO2ZnO+SiO2=ZnO.SiO2ZnO+ZnS=3Zn(g)+SO2铅：PbS氧化在FeS后，在Cu2S前。生成的PbO容易与SiO2造渣，PbS的挥发性很强，随炉气挥发的铅达炉料总含铅量的20%。在熔炼精矿时，则大部分铅进入镍锍。砷和锑：砷和锑在炉料中以硫化物和

6、氧化物的形态存在，硫化锑在焙砂和熔炼时的变化与方铅矿相似，但更易挥发。金银等贵金属主要以金属状态溶入镍锍。实践证明，经造锍熔炼后有99%的金、银、铂等贵金属进入锍中50%以上的砷、锑、锌等杂质进入渣中，60%以上的铅、铋、硒、碲等金属以氧化物形式挥发除去。2.2.3镍锍的组成及其性质熔炼硫化矿所得各种金属的锍是很复杂的硫化物共熔体，但基本上是由金属的低级硫化物所组成，其中富集了所提炼的金属及贵金属。例如镍锍中主要是Ni3S2、FeS、Cu2S，它们所含镍、铁和硫的总和占镍锍总量的80-90%。2.2.4镍在炉渣中的损失A、化学损失B、物理损失C、

7、机械损失A、化学损失是指镍以NiO.SiO2的形态造渣。在一般情况下，镍以造渣形态损失是很小的，因为炉料中有足够数量的硫和硫化物存在时，形成镍的氧化物的可能性很小。B、物理损失物理损失是指镍以Ni3S2的形态溶解于渣中。这种损失有时很大。正确地选择炉渣成份是减少镍的物理损失的主要措施。为了降低硫化物在炉渣中的溶解度，应尽可能选择酸度较大的炉渣。C、机械损失机械损失是指镍以镍锍小液珠的形态机械地混入炉渣。在正常熔炼的情况下，机械损失是镍的最大损失。造成这种损失的主要原因是由于镍锍很难与炉渣完全分离。其原因：a、炉渣的性质不良。b、炉渣与镍锍的澄清分

8、离条件不良。c、操作不当，d、镍锍珠被SO2气体漂起。2.3硫化镍矿的造锍熔炼硫化镍矿的造锍熔炼分为闪速熔炼电炉熔炼2.3.1.1闪速熔