镍铁冶金技术及设备.doc

《镍铁冶金技术及设备.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、镍铁冶金技术及设备前言：就陆地资源而言，镍的矿物资源主要是硫化镍矿和氧化镍矿。人们从硫化镍矿中提取镍金属的历史已久，工艺成熟。但地球上硫化镍矿资源日益枯竭，因而开发利用氧化镍矿已成为当今世界镍金属提取业的主流。从氧化镍矿中提取镍金属有火法和湿法之分，前者一般采用电炉或高炉生产线。1.镍冶金概述1.1镍矿资源全世界镍的矿物资源主要有硫化镍矿、氧化镍矿和深海底含镍锰结核三种。陆地资源中氧化镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%，海底含镍锰结核则是潜在的巨大镍资源。硫化镍精矿一般伴生有铜、钴、金、银和铂族金属等，在冶炼过程中可以综合回收。氧化镍矿主要分为镁质硅酸盐型、褐铁矿型和中间型三

2、大类，可综合回收的成分只有钴和铁。1.2镍的性质及用途镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的位置决定了镍及其化合物的一系列物理化学性质与钴，铁相似，在亲硫和亲氧性方面接近于铜。29镍是一种银白色金属,原子序数为28,相对原子质量为58.71,熔点为(1453±1)℃,沸点为2732℃,其在不同条件下的密度如下表1-1所示。表1-1镍的密度条件20℃1453℃1500℃铸镍电解镍镍丸化学纯密度/g·8.9087.97.768.88.98.49.04（±0.03）镍的化合物在自然界里有三种形态，即镍的氧化物、硫化物和砷化物。其氧化物有氧化亚镍（NiO）、四氧化三镍（Ni

3、3O4）及三氧化二镍（Ni2O3）。三氧化二镍仅在低温时稳定，加热至400-450℃，则离解为四氧化三镍，进一步升温则变为氧化亚镍。氧化亚镍的熔点为1650-1660℃，很容易被C或CO还原。氧化亚镍与CO和FeO一样，可形成NiO·SiO2和2NiO·SiO2两类硅酸盐化合物，但NiO·SiO2不稳定。氧化亚镍能溶于硫酸、亚硫酸、盐酸和硝酸等溶液中，形成绿色的两价镍盐。概况起来镍的用途可分为六类：（1）制作金属材料。包括制作不锈钢、耐热合金钢和多种镍合金等约3000余种金属材料，约占消费总量的70%以上。（2）用于电镀。其用量约占镍总消费量的15%。（3）在石油化工的氢化过

4、程中作催化剂。在煤气化过程中，专用CO和H2合成甲烷时发生下列反应：CO+H2→CH4+H2O（温度800℃加催化剂），常用的催化剂为高度分散在氧化铝基体上的镍复合材料（25%-27%），这种催化剂不易被H2S、SO229等毒化。（1）用作化学电源，是制作电源的材料。如在工业上已生产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni电池和H2-Ni密封电池。（2）制作颜料和染料。其最主要的是组成黄橙色颜料，该颜料由TiO2、NiO和Sb2O3的混合料在800℃以下煅烧而成，覆盖能力强，具有金红石或尖晶石结构，故化学性质稳定。（3）制作陶瓷和铁素体。如陶瓷工业上用NiO作着色剂，此外，还能增

5、加料坯与铁素体间的黏结性，并使料坯表面光洁致密。铁素体是一种较好的陶瓷材料，主要用于高频电气设备。2.镍铁冶炼用耐火材料耐火材料是能满足高温条件下使用的无机非金属材料，如热工设备中的内衬结构材料，高温容器内衬材料，高温装置中的元件、部件材料等。冶金对耐火材料的性能要求非常严格，即耐火度要高，高温强度要好，能经受熔渣、金属液的侵蚀和急剧的温度变化，有的还要求其在高真空和高温下不挥发或不发生分解，可以说，冶金工业的发展与耐火材料工业的进步是密不可分的。按其原料的化学性质，耐火材料可分为碱性、酸性和中性三类。碱性耐火材料的主要成分是MgO和CaO；酸性耐火材料的主要成分为SiO2；

6、中性耐火材料分为Al2O3质、C质和SiC质等，耐火材料成分如表2-1所示。29表2-1耐火材料的分类分类耐火材料名称主要原料主要成分酸性耐火材料黏土质耐材耐火黏土SiO2+Al2O3硅质耐材石英岩、硅石SiO2石英玻璃——SiO2中性耐火材料高铝质耐材铝矾土、蓝晶石Al2O3+SiO2刚玉质耐材工业铝氧、电熔刚玉Al2O3碳质耐材炭素材料、石墨C碳化硅质耐材碳化硅SiC碱性耐火材料镁质耐材菱镁矿、海水镁矿MgO镁碳质耐材高级镁砂、石墨MgO、C白云石质耐材白云石CaO+MgO石灰质耐材石灰、化学纯碳酸钙CaO按照使用温度，可分为普通耐火制品（耐火度为1580-1770℃）、

7、高级耐火制品（耐火度为1770-2000℃）、特级耐火制品（耐火度大于2000℃）。耐火材料具有如下重要性质：（1）耐火度和荷重软化点。耐火度是材料在高温下抵抗熔化的性能，耐火度是衡量硅酸铝系耐火材料品质的一个重要指标。熔点是纯物质的固液相平衡温度，耐火度是低于纯物质熔点的。耐火材料在使用时都承受一定负荷，如果耐火材料受热后变形，炉体必然损坏，因此荷重软化点是耐火材料的另一个重要质量指标。（2）高温抗折强度。高温强度大的砖，其抗渣性能必然好，抗急冷急热变化的能力也强，因此高温抗折强度成为许多耐材特别是碱