硫化铜镍矿的熔池熔炼优化方案

熔池熔炼所使用的瓦纽科夫熔池是一个具有固定炉床、横断面为矩形的竖炉，其结构如图2.2.7所示。炉缸、熔锍池和炉渣虹吸池以及炉顶下部的一段围墙用铬镁砖砌筑，其他的侧墙、端墙和炉顶均为水套结构，外部用架支承。风口设在两侧墙的下部水套上。有的炉子每侧有两排风口。端墙外一端为熔锍虹吸池，设有排放熔锍的放出口和安全口，另一端端墙外为熔渣虹吸池，设有排放熔渣的渣口和安全口。大型炉的炉膛中设有水套隔墙，将炉膛分隔为熔炼区和贫化区的双区室。隔墙与炉顶之间留有烟气通道，炉底之间留有熔体通道，炉子烟道口有的设在炉顶中部，有的设在靠渣池端的炉顶上，在熔炼区炉顶上设有两个加料口，贫化区炉顶上设有一个加料口。

图2.2.7　瓦纽科夫熔池炼炉的示意

1—铜锍虹吸道；2—熔炼室；3—烟道；4—渣虹吸道；5—耐火砖砌体；6—空气—氧化风管；7—水套；8—风口

为了更充分地搅拌熔池，两侧墙风口的直线距离较小，仅为2.0～2.5 m；炉子的长度因生产能力不同而变化，为10～20 m不等；炉底距炉顶的高度为5.0～6.5 m，熔体上空高度为3～4 m，有利于减少带出的烟尘量。风口中心距炉底1.6～2.5 m，风口上方渣层厚为400～900 mm；渣层厚度和铜锍层厚度则由出渣口和出铜口高度来控制，一般为1.80 m和0.8 m；为防止粉末状炉料被带入烟道，加料口通常远离烟道口。炉料从炉顶的加料口连续加入熔炼区，被鼓入的气流搅拌迅速熔入以炉渣为主的熔体中。炉子上部的熔体被称为炉渣—熔锍乳化相，其中包括90%～95%（体积）炉渣和5%～10%（体积）硫化物或金属微粒。由于强烈搅拌，金属或硫化物相液滴相互碰撞合并，微粒聚结成大小为0.5～5 mm的小粒，从上层鼓泡层落入并下沉到底相。低于风口水平面的区域为湍动较弱的区域，在此下部平静的区域内，不同液相珠滴会按密度差迅速分离。

处理硫化矿时，瓦纽科夫过程的基本反应是硫化铁的氧化反应。富氧空气直接鼓入熔渣中，首先发生如下反应：

渣中Fe3O4用（Fe3O4）表示的作用是传递氧使熔体的FeS和碳氧化：(www.xing528.com)

除上述反应式外，还有部分直接氧化熔体中的FeS（用[FeS]表示）：

炉料中的高价硫化物（FeS2、CuS、CuFeS2等）离解成元素硫和低价硫化物，产生的元素硫与渣中的Fe3O4和鼓风中的氧发生反应：

进入熔锍中的FeS（用[FeS]表示）有一部分熔入渣中：[FeS]→（FeS）瓦纽科夫炉中相界面大，搅拌强度高，有利于上述硫和氧之间的交互反应，这样就阻止了炉渣被鼓风中氧按反应式过氧化。瓦纽科夫炉的操作经验表明，在正常熔锍（含Cu约60%）生产时，渣中Fe3O4含量不超过10%。

这和闪速熔炼不同，闪速熔炼是以固体颗粒或液滴的形式在气流中进行氧化，瓦纽科夫过程氧化的结果是炉渣中硫化铁浓度下降。同时搅动的乳化相中锍相不是主要的，这也决定了锍在矿渣的损失处于最低水平。

在俄罗斯梁赞的半工业试验炉（1.5～2.1 m2），日处理量为25～75 t/d，处理Cu-Ni精矿，精矿典型成分为（%）：Cu2.79，Ni 5.17，Co 0.16，S 25.9，Fe 37.5，CaO 3.13，Al2O32.4，SiO27.95，MgO 2.45。铜镍锍品位30%～70%，平均50%；锍中铜回收率92.4%，镍回收率95.8%。渣平均组成为（%）：Cu0.25，Ni 0.23，Co 0.03～0.06，SiO24.9，CaO 3.8，Fe 40，Al2O32.7，MgO 2.8。