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以含硫化镍的矿物为原料经高炉熔炼(以含硫化镍的矿物为原料,经高炉熔炼得到含)

以含硫化镍的矿物为原料经高炉熔炼(以含硫化镍的矿物为原料,经高炉熔炼得到含) 镍闪速熔炼的炉料组成和主要反应

通常,干精矿、粉状熔剂、煤粉和混合烟灰用作闪速炉的材料。浓缩物必须干燥,直到水含量低于0.3%。当含水量超过0.5%时,由于反应塔中水的快速汽化,精矿容易被水蒸气膜包围,阻碍硫化物氧化反应的快速进行,导致物料落入沉淀池。

在金川公司,水分低于0.3%,超过0.5%时,精矿进入反应塔的高温气氛中,由于水分迅速汽化,容易被水蒸气膜包围,阻碍硫化氧化反应的快速进行,导致生料落入沉淀池。金川公司通过短窑(带煤粉燃烧室)、鼠笼式分散机和流动管道快速干燥含水率8%-10%的硫化铜镍精矿,得到含水率小于0.3%、-0.074mm粒度大于80%的干精矿。干精矿的组成(%)为:镍6.62,铜3.07,钴0.20,铁41.25,硫28.31,氧化钙0.97,氧化镁6.09,二氧化硅7.12。根据试验,60%的镍为Ni3S2,40%的镍为Ni5Fe4S8,精矿中80%的铜为CuFeS2,20%的Cu2S为黄铜矿。钴是Co3S4。除了硫结合成上面提到的硫化物,剩下的硫是Fe7S8。剩余的铁是Fe3O4。它以碳酸钙形式存在,镁以蛇纹石形式存在。金川闪速炉混合烟尘的成分(%)为:Ni6.80,Cu3.14,Co0.21,Fe39.70,S3.3,CaO 1.12,MgO 6.86,SiO2 17.68。混合烟尘的硫含量低于相应的铜冶炼烟尘的硫含量。应时的熔剂(%)为二氧化硅95.65,氧化钙0.39,氧化镁0.26,铁1.47,H2O 0.08。在应时,钙和镁以碳酸盐形式存在,铁以Fe2O3形式存在。

石英石的加工主要是将含水量小于5%、粒径小于12mm的石英石与加热煤粉产生的热烟气一起引入干燥球磨机。研磨石英粉时,将其干燥,得到含水量小于1%,粒度为-0.246mm,90%的石英粉,用压缩空气体送至闪顶石英粉仓。煤粉:一般要求含水量小于1%,粒径-0.074mm的煤粉大于90%。将含水量小于5%、粒度小于12mm的原煤加热干燥至含水量小于1%,并研磨至精矿干燥和熔剂加工所需的粒度。铜精矿和应时熔剂混合物的矿物组成一般包括:(Ni,Fe)9S8,CuFeS2,Fe7S8,Fe2O3,FeS2,MgO,SiO2,CaO等。其中,反应器中的高价硫化物在高温下发生离解反应和部分氧化反应。镍闪速炉熔炼的高温氧化性气氛下,镍(铜)硫化精矿冰铜熔炼利用铁对氧的亲和力大于镍和铜(尤其是铜)对氧的亲和力,铁优先发生氧化反应,导致精矿[如金川公司精矿典型成分(%)为:7.6,Cu 38,Fe 38,S 27]被硫和铁氧化(高温分解后主要以FeS形式存在);氧化的硫产生SO2。

进入烟气;熔剂中含有脉石和氧化物的氧化铁渣。通过在闪速熔炼中严格控制氧/料比,可以精确地防止部分FeS被氧化,剩余的FeS将与Ni3S2(Cu2S)形成具有设定成分的镍(铜)锍[如金川公司典型的镍锍成分(%):Ni 31,Cu 14,Fe 28,S 24]。可见,冰铜熔炼是一种主要金属镍和铜的火法富集工艺。当氧势较高且SiO2助熔剂不足时,FeS和部分形成的FeO可能被进一步氧化生成Fe3O4:3 FeS+5 O2 = Fe3O4+3 so 23 FeO+1/2 O2 = fe3o 4高熔点(1597℃)和高密度(-5g/cm3)的fe3o 4,使炉渣和镍在高温下冰铜,fe3o 4可被3Fe3O4+FeS = 10FeO+SO2 Fe3O4+C生成的FeS: FeO的固体碳还原2FeO+SiO2=2FeO。SiO2在炉内有适量的石子,是阻止Fe3O4析出的主要物质。当Ee3O4含量过高时,可以通过及时加入生铁来降低:Fe3O4+Fe=4FeO黄铜矿(CuFeS2)在熔炼时被部分CuFeS2和FeS直接氧化生成SO2和FeO。2FeS2+1/2O2 = Cu2S。FeS+2so 2+fefefes+3/4 O2 = 1/2 FeS+1/2 FeO+1/2so 2与SiO2反应生成炉渣。少量硫化铜被氧化成氧化物。当有足够的FeS存在时,它与之反应,生成硫化物成为镍锍。只有少量的铜以氧化物的形式溶解在炉渣中。除了离解反应外,还有少量(Ni3S2)被氧化成渣:2Ni3S2+7O2=6NiO+4SO2反应塔中约5% ~ 7%的镍随NiO进入沉淀池,因此沉淀池渣中镍含量高达0.8% ~ 1.2%。30%-40%的钴在反应塔的高温强氧化气氛中被氧化成CoO,其余进入镍锍。

镍精矿中的脉石除SiO2外,还有碳酸钙和碳酸镁,它们在高温下发生离解反应生成CaO、MgO和SiO2结渣,反应如下:CaCO3 = CaO+CO2 MGC O3 = MgO+CO2 2 MgO+SiO 2 = 2 MgO。SiO2 2cao+SiO2 = 2cao。据测定,MgO含量超过8%时,炉渣中MgO含量每增加1%,炉渣温度就上升35 ~ 40℃。

 
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