镍锍的转炉熔炼技术，转炉吹炼过程

这是一种在转炉中将低镍锍吹炼成高镍锍的冶金工艺。熔炼镍精矿所得的镍锍中含有一半以上的杂质，采用吹炼是使其中的FeS氧化造渣，除去铁和部分硫，产出主要含Ni3S2和Cu2S并富集有价金属成分的高镍锍。一般高镍锍含镍、铜的总和为70%～75%，含硫为18%～24%。

1）转炉吹炼过程

低镍锍主要由FeS、Cu2S和Ni3S2组成，三者之和约占低镍锍总量的97%。当向转炉内熔融的低镍锍鼓入空气时，由于镍和铜对氧的亲和力不及铁大，且熔体中FeS占主要部分，所以FeS先被氧化，少量被氧化的Cu2S和Ni3S2在FeS存在时会再次被还原成硫化物。FeS氧化生成的氧化物与加入炉内的石英熔剂造渣除去，SO2随烟气被送入硫酸加工车间。前期吹炼炉渣返回熔炼炉处理，后期炉渣含钴较高，送综合回收处理，吹炼过程主要发生如下反应：

低镍锍转炉吹炼法只能除去铁和部分硫，所保留的镍和铜继续以Cu2S和Ni3S2的形式存在，将在下一工序进行分离。随着熔体中硫含量的降低和镍含量的增多，吹炼温度要求越来越高，如当熔体中镍的质量分数达到90%，硫的质量分数降到1%时，炉温必须提高到2 044 K以上，反应才能进行。在普通空气吹炼的转炉中达不到如此高的温度。因此，炼镍转炉技术操作程序只有造渣期，没有造金属过程，镍锍吹炼的最终产品不是金属镍而是Ni3S2与镍的合金（称为高镍锍或高冰镍）。转炉吹炼后期炉渣还富集了很多金属钴，通过电炉贫化产出钴锍后进一步回收钴。

2）转炉设备结构特点

镍锍吹炼在卧式转炉中进行。卧式转炉由炉基、炉体、送风系统、排烟系统、转动系统及石英、冷料加入系统等组成。

（1）炉基。由钢筋混凝土浇铸而成，炉基上面有地脚螺栓用来固定托轮底盘，在托轮底盘的上面沿炉体纵向两侧各有两个托轮支撑炉子的重量，并使炉子在其上面旋转。

（2）炉体。炉体由炉壳、炉衬、炉口、风管、大圈、大齿轮等组成。

（3）炉壳。是炉子的主体，由40～45 mm厚的锅炉钢板铆接或焊接而成的圆筒。离炉壳两端盖不远处各有一个大圈，大圈内侧被固定在炉壳上，外端被支承在托轮上并可进行相对滚动。此外，在炉壳上固定有一个大齿轮，它是转炉传动机构的从动轮，当主电机转动时，通过减速机带动小齿轮，小齿轮带动大齿轮，从而可以使转炉进行360°回转或随意停在任一位置。

（4）炉口。在炉壳的中部开有一个向后倾斜27.5°的炉口，其作用是便于进料、放渣、出炉、排烟和维修人员修炉等操作。炉口一般呈长方形，也有少数呈圆形，炉口面积与炉体最大水平截面积之比为0.17～0.36。这是因为炉口过小，会造成排烟不畅，不能保证烟气以8～10 m/s的正常速度排烟。炉口过大会使炉体刚度削弱，容易变形，并且增加炉内热损失和物料喷溅损失。由于炉口经常受到熔体和高温烟气的腐蚀以及清理炉口时的机械力作用，炉口容易损坏，因此，除在炉壳上开一个“死”炉口外还在“死”炉口上用螺栓固定一个可以拆装的“活”炉口，“活”炉口材质为合金质，一般使用寿命为3～6个月。(www.xing528.com)

（5）炉衬。为保护炉壳不被烧坏，在炉壳内侧砌筑耐火材料，现多用镁质或铬镁质碱性耐火材料作为转炉内衬。炉衬分为以下几个区域：风口区、上风口区、对风口区、炉肩和炉口、炉和端墙。由于各区受热、受熔体冲刷的情况不同，腐蚀程度不同，所以各区使用的耐火材料和砌体厚度也不同。各处炉衬损坏严重程度依次大致为风口区、上风口区、端墙、炉底和对风口区。

（6）风口。在转炉炉壳的一侧开有十几个至数十个风口，在风口里面安装有无缝钢管，空气由风口送入转炉熔池。风口角度对吹炼作业影响很大，因为倾角太小不仅加剧物料的喷溅，而且降低空气利用率。倾角太大对炉壁冲刷严重，影响炉寿命，同时给清理风口操作带来不便。

（7）排烟系统。为了保证良好的劳动条件，提高烟气中二氧化硫浓度以利于制酸，在转炉上方设有密封烟罩，烟罩的另一端与排烟收尘系统送制硫酸。目前通用的烟罩寿命长，黏结现象式烟罩和铸铁式烟罩。铸铁式烟罩内稀释烟气二氧化硫浓度，在烟罩的前壁下部设有一个可上下活动的密封小车，在进料、放渣、出炉时由卷扬提起，正常吹炼时放下，为排除入渣、出炉时产生的烟气，在炉体前部设有可以旋转的旋转烟罩，在放渣、出炉时，将包子、炉口罩住，将烟气排出。

（8）石英、冷料加入系统。给转炉添加熔剂的设备应保证供给及时，给料均匀，操作方便，计量准确。为了准确、均匀、方便和及时地将石英、冷料加入转炉内，金川公司采用溜槽法将石英、冷料加入炉内。溜槽法是在转炉两侧上方各安装一个下料溜槽，溜槽呈倾斜状，经过制略的石英冷料以皮带运输机送入转炉两侧后上方的料仓内，再经过转炉两侧水平安装的皮带运输机分别送入溜槽加入炉内。此种方法加料比较均匀，加料量用水平皮带运输机的运行时间或计量秤来控制。

（9）传动系统。转炉装有高温熔体，要求传动设备必须灵活可靠、平稳，并能按照需要随时可将转炉转到任何位置，而且稳定在该位置上。为了达到上述要求，在转炉传动机构中安装有涡轮涡杆装置和电磁抱闸装置，以防止炉子由于惯性而自转。此外，每一台转炉一般设有两台电动机：一台为交流电动机，另一台为直流电动机，以保证炉子的正常转动。交流电动机为正常生产时使用的工作电机，而直流电动机为事故备用电机，这两台电机都连接在同一变速箱的主轴上，一旦交流电动机无法正常运转时，直流电动机可立刻启动使风口抬离液面，从而防止风口被灌死，以保证安全生产。电动机经变速箱与联轴节和小齿轮连接，然后由小齿轮带动炉壳上的大齿轮，使炉子在托辊上转动。在转炉传动机构中还设有事故连锁装置。当转炉停风、停电或风压不足时，此装置能立即驱动炉子转动，使风口抬离液面，从而防止灌死风口。

（10）供风系统。转炉所需要的空气由高压鼓风机供给，鼓风机鼓出的高压风经总风管、支风管、联动风闸、活动转头、三角风箱、U形风管、水平风箱、弹子阀、水平风管后进入炉内，另外转炉在进行放渣、进料、出炉操作时，炉子需要停风，此时关上联动风阀，风经放风闸、排空管和消音室放风。水平风管把冷风送入炉内，在出口处往往容易发生熔体的凝结，而将风口局部堵塞，为了清理方便在水平风箱安装一个弹子阀，钢球自动回到倾斜道上下移动，平时在重力和风压的作用下，钢球恰好将钢钎的进出口堵住，当清理风口时，钢钎将钢球顶起，钎子触击黏结物或熔体，将黏结物打掉，抽出钢钎时，钢球自动回到原来位置。

（11）仪表控制。为了保证炉子的正常作业和安全生产，转炉控制室装有风压表、风量表、负压计、电流表、电压表，可供操作人员随时掌握转炉情况，以便及时发现问题并采取相应措施。

图2.2.6是卧式吹炉剖视图：

图2.2.6　卧式侧吹转炉剖视