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硫化镍矿闪速熔炼技术

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:闪速熔炼有奥托昆普闪速炉和因科纯氧闪速炉两种形式。目前,国内外有5种奥托昆普型镍闪速炉在运转,见表2.2.1。图2.1.1镍的生产方法表2.2.15家镍厂闪速炉的投产年份及产能①指投产时的年产量。图2.2.1闪速熔炼法熔炼产生的熔体在沉淀池贫化区回收镍锍后,上层矿渣经过端墙上的渣口放出,水淬后废弃。1)有关闪速熔炼过程说明精矿干燥。图2.2.2金川公司炼镍闪速炉结构返料。

硫化镍矿闪速熔炼技术

闪速熔炼法是火法炼镍的新技术,它克服了传统炼镍方法不能充分利用粉状精矿的巨大表面积和矿物燃料的缺点,大大减少了能源消耗,提高了硫的利用率,减少环境污染,如图2.2.1所示。

闪速熔炼有奥托昆普闪速炉和因科纯氧闪速炉两种形式。目前,国内外有5种奥托昆普型镍闪速炉在运转,见表2.2.1。因科型闪速炉仅做过试生产,由于在硫渣两相分配比较低(约为65%),故一直未进行工业应用。

图2.1.1 镍的生产方法

表2.2.1 5家镍厂闪速炉的投产年份及产能

①指投产时的年产量。

闪速熔炼系统包括闪速熔炼、转炉吹炼等高温熔炼主系统和物料制备、配料、氧气制取、供水、供风、供电、供油以及炉渣贫化等辅助系统。甘肃金川公司闪速熔炼系统不单设炉渣贫化电炉,而是在闪速炉沉淀池中插入电极通电加热炉渣。这种炉型不仅简化了设备配置和工艺操作,而且还可以降低能源消耗,如图2.2.2所示。闪速炉的反应塔采用锻造、钻孔的铜砖和优质烙镁砖砌筑,炉壁强化冷却效果好,有利于挂渣保护内衬。反应塔内熔炼温度的控制范围高达1 650℃,提高了生产能力,保证生产顺利进行。由于沉淀池通过插电极辅助加热,实现了深熔池、高渣层操作,使得炉渣与镍锍的分离澄清时间延长,有利于提高冶炼回收率

图2.2.1 闪速熔炼法

熔炼产生的熔体在沉淀池贫化区回收镍锍后,上层矿渣经过端墙上的渣口放出,水淬后废弃。下层低镍锍用包子运至转炉吹炼成镍高锍。烟气经过余热回收和捕集烟尘,送去生产硫酸。炉体主要结构参数为:反应塔Φ6 m×6.4 m,沉淀池面积98 m2,精矿喷嘴4个,沉淀池放锍口7个,反应塔鼓风含氧42%,贫化区电极6根,变压器容量4 000 kW×2,电极直径800 mm,炉渣层厚度800 mm,镍锍层厚度500 mm。

1)有关闪速熔炼过程说明

精矿干燥。入炉镍精矿需要干燥至含水量0.3%以下,通过精矿喷嘴自反应塔顶喷入炉内。金川公司的精矿干燥采用“三段式”干燥方式,即回转窑、鼠笼、气流三段干燥。并要求粒度为0.074 mm的大于80%以上。

粉煤与熔剂的制备。粉煤与熔剂的制备设备大致相同,煤经粗碎后,进球磨机并通入热风,磨细的煤由热风吹出分级后使用,不合格的粗粒返回再磨。石英熔剂加入球磨机后不通热风,直接用机械转换的热能把水分烘干破碎即可。

图2.2.2 金川公司炼镍闪速炉结构

返料。闪速炉系统的自产冷料块经破碎、圆锥破碎后分别送闪速炉贫化区和转炉进行处理,以回收其中的有价金属以及控制转炉温度。

氧气制备。采用高氧鼓风可减少燃料的消耗,甚至实现自热熔炼。金川公司闪速炉配备了两台产量(标)为6 500 m3/h(氧纯度为90%)和一台产量为1 400 m3/h(氧纯度为99.8%)的制氧机

供水。闪速炉采用水冷技术以延长炉子寿命。硬度大的水应经软化制备后使用。

供风。供风分一次风和二次风。一次风为雾化重油和吹散精矿用风。二次风为保证燃料完全燃烧。还有用来控制仪表动作的仪表风和转炉吹炼的高压风、空压风等。

供电。供电系统分通用电、高压电、专用电和直流电等。(www.xing528.com)

2)镍精矿闪速熔炼反应过程

硫化镍精矿中的主要矿物为磁黄铁矿(Fe7S8)、镍黄铁矿[(Ni,Fe)9S8]和黄铜矿(CuFeS2)。镍精矿与溶剂随富氧空气一起喷入反应塔后,立即被分散在高温氧化性气流中,同时发生一系列熔炼反应:

Fe3O4熔点高,密度大,使炉渣与镍锍分离不好,造成金属损失,且易在陆地析出使生产空间变小,炉处理能力降低。在高温条件下,Fe3O4被FeS和C还原:

生成FeO和SiO2造渣反应:

黄铜矿(CuFeS2)在熔炼过程中除发生离解反应外,部分(CuFeS2)和FeS直接氧化产生SiO2,FeO。

镍的硫化物除离解反应外,有少量Ni3S2被氧化进入炉渣中。

反应产物中的Cu2S、Ni3S2和FeS融合组成低镍锍,氧化物和脉石等生成炉渣,SO2进入烟气。

图2.2.3 闪速熔炼工艺原则流程

3)镍闪速熔炼的主要技术指标

处理镍精矿量50 t/h

反应塔耗油量1 733 kg/h,沉淀池耗油1 400 kg/h

镍精矿含(%)Ni 7、Cu4、Co 0.18、S 27

贫化炉渣耗电160 kWh/t,烟尘率12.3%

炉渣含镍0.2%~0.5%,脱硫率80.2%

低镍锍含(%)Ni 30.9、Cu17.2、Co 0.54、S 24

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