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硫化镍矿鼓风炉熔炼(鼓风炉炼镍工艺实践)

硫化镍矿鼓风炉熔炼(鼓风炉炼镍工艺实践) 闪速炉镍锍熔炼车间的设计

镍锍闪速炉熔炼装置的设计以干燥、精细的硫化镍精矿为原料,添加粉状应时熔剂和回收料,向闪速炉内注入预热空气体和富氧空气体进行熔炼,生产出吹炼用低镍锍。设计内容包括:工艺流程、备料、燃料及鼓风系统、炉渣处理、烟气处理、主要设备及车间配置、技术经济指标。简史1959年,芬兰utokumpu公司首次采用立式闪速炉处理硫化镍精矿。到20世纪90年代初,世界上有五座冶炼镍的闪速炉。1993年,中国第一座镍冶炼闪速炉在金川有色金属公司冶炼厂设计、建造并投产。1976年,加拿大国际镍公司采用卧式纯氧闪速炉冶炼镍精矿,取得了满意的效果。该公司对其CopperCliff冶炼厂的原镍冶炼车间进行了水平氧气闪速熔炼改造。闪速熔炼工艺是将含水量小于0.3%的硫化镍精矿、其它粉状炉料和预热空气体(或富氧空气体或工业纯氧)按比例送入精矿喷嘴,混合后喷入闪速炉反应塔,悬浮在塔空中,以高氧化率熔炼生成镍。卧式闪速炉镍锍品位为30% ~ 40% (Cu+Ni),渣中镍铜总量为0.5% ~ 0.6%,不经稀释处理。奥托-普闪速炉的镍锍品位通常为45% ~ 50%。最近改为生产高镍锍。炉渣含1% ~ 1.5%的镍和铜,需用稀释电炉处理回收铜、镍和钴。

闪速熔炼具有生产能力大、能耗低、脱硫率容易控制、烟气中二氧化硫浓度高、环境污染轻、自动化程度高等优点。它能处理各种硫化镍精矿,但精矿中MgO含量一般不应高于8%。炉料需要深度烘干,发烟率高,炉渣含镍铜。闪速炉的原料包括镍精矿、熔剂和返尘。装药的水分含量不能高于0.3%,必须深度干燥。这些方法包括回转窑干燥、气流干燥、蒸汽干燥、流化和喷雾干燥。喷雾干燥可将含水量为25% ~ 30%的精矿浆一次降到0.3%。闪速炉使用的熔剂通常是应时,含水量小于0.5%,粒度90%为-0.246毫米。并有燃料鼓风系统。卧式闪速炉采用工业纯氧鼓风,可自热。一般情况下,奥托昆普镍闪速炉需要补充燃料。早期的奥托昆普闪速炉都使用重油作为燃料。后来逐渐被煤取代。现在澳大利亚的镍闪速炉燃料已经超过50%,博茨瓦纳的镍闪速炉燃料全部是煤。奥托-昆普镍闪速炉有两种吹炼制度:低温高富氧和中温低富氧。

(1)芬兰采用低温高富氧鼓风。反应塔鼓风温度200℃,氧含量40%以上。空气体由余热锅炉产生的饱和蒸汽加热,设备简单可靠。鼓风含氧量高时,烟量低,烟气中SO2浓度高,可节省烟气处理和制酸装置设备投资。(2)澳大利亚采用中温低富氧鼓风。反应塔风温450℃,氧含量小于30%,采用燃煤空煤气预热炉预热空煤气。较高的鼓风温度可以减少反应器中的燃料量,但是空气体的加热过程比较复杂。中国金川镍闪速炉反应塔空气温度为210℃,富氧浓度为42%。一般采用电炉稀释加焦炭还原的方法处理奥托昆普闪速渣。当使用单独的稀释电炉时,通常将闪速炉渣和转炉渣一起稀释。而贫化电炉生产的镍锍硫含量低,金属化程度高,出锍困难。澳大利亚采用了稀释电炉和闪速炉相结合的炉型,克服了这一缺点,中国金川有色金属公司冶炼厂也采用了这种炉型。烟气处理奥托昆普镍闪速炉烟气经过余热锅炉,温度从1400℃降至400℃,再通过电收尘器和排烟装置送至制酸厂生产硫酸。前苏联利用闪速炉烟气生产元素硫,使烟气在闪速炉中还原。通常,上升烟道必须加高以保持还原时间。向上升烟道内喷入轻油、天然气或煤粉,控制还原烟气与氧化烟气的体积比为2: 1。还原后的烟气经过余热锅炉和电除尘器后送至硫磺厂。为防止还原性烟气的再氧化,余热锅炉和电除尘器应严格防止漏风。奥托昆普闪速炉烟气制酸时,烟气中硫回收率可达98%,尾气中SO2含量低于0.05%。烟气制硫时,硫回收率在85%左右,尾气中含有相当于1% ~ 1.5% SO2的硫化物,达标后才能排放。国际镍公司卧式闪速炉烟气中含有75% ~ 80%的SO2,烟气量小。净化后,产生液体SO2。

主要设备及车间配置奥托昆普闪速炉由立式反应塔、沉淀池和上升烟道三部分组成。澳大利亚卡尔古利工厂扩建沉淀池,插入电极完成炉渣稀释(见图)。国际镍公司卧式闪速炉的反应室和沉淀池是一体的。镍闪速炉的设备计算和车间配置与铜闪速炉基本相同(见闪速炉铜锍熔炼车间设计)。

技术指标主要技术经济指标有:

 
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