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《有色冶金概論-14講-鎳冶金(二)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、2造锍熔煉2.1造锍熔煉概述造锍熔煉是有色金屬冶煉中一個(gè)重要的冶金過程。尤其是銅、鎳、鈷等金屬的火法冶金，一般來說，不能直接從精礦或焙砂中煉出金屬，而是需要通過一個(gè)造锍的中間過程。即將硫化物精礦、部分氧化焙燒的焙砂、返料及適量溶劑等物料，在一定溫度下（1200—1300℃）進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出兩種互不相溶的液相―熔锍和熔渣。這種熔煉過程稱為造锍熔煉。造锍熔煉的原理是基于主體金屬對(duì)硫的化學(xué)親和力大于其對(duì)氧的化學(xué)親和力，從而使金屬與硫或幾種金屬硫化物之間相互溶合為锍。造锍反應(yīng)的目的是將爐料中的待提取的有色金屬和貴金屬聚集于锍中。2.1.1原料原礦和精礦都可
2、以進(jìn)行造锍熔煉，但不同爐型進(jìn)行造锍熔煉時(shí)對(duì)物料的要求也不同，如：自然爐、鼓風(fēng)爐可以直接處理原礦，有的需要對(duì)原礦進(jìn)行加工處理，如：閃速爐、電爐。2.1.2產(chǎn)物造锍熔煉的產(chǎn)物為低鎳锍、爐渣、煙氣、煙塵等。2.2鎳锍熔煉的理論基礎(chǔ)2.2.1主要礦物在熔煉過程中發(fā)生的主要反應(yīng):進(jìn)行造锍熔煉時(shí)，投入熔煉爐的爐料有銅鎳硫化礦和溶劑等，即：（Ni,Fe）9S8；Fe7S8；CuFeS2;FeS2；Fe3O4；MgO；CaO；Al2O3和SiO2等。這些物料在爐中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，最終形成煙氣和互不相溶的鎳锍和爐渣，其中主要的化學(xué)反應(yīng)如下：A、高價(jià)硫化物的
3、分解Fe7S8＝7FeS+1/2S22CuFeS2=Cu2S+2FeS+S23(FeNi)S2=3FeS+Ni3S2+S2（Ni,Fe）9S8＝2Ni3S2+3FeS+S2FeS2＝FeS＋1/2S2這些反應(yīng)的結(jié)果，使得物料的組成簡(jiǎn)單化了，生成比較簡(jiǎn)單而穩(wěn)定的化合物。B、低價(jià)硫化物的氧化2FeS＋3O2=2FeO+2SO2Ni3S2+3O2=3NiO+2SO2C、造锍反應(yīng)3FeS＋3NiO=Ni3S2+3FeO+0.5S2D、造渣反應(yīng)爐子中產(chǎn)生的FeO在SiO2存在的條件下，將按下列反應(yīng)形成爐渣：10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO23Fe
4、3O4+FeS＋5SiO2=5（2FeO.SiO2）+SO22FeO＋SiO2=2FeO.SiO2CaO＋SiO2=CaO.SiO2MgO＋SiO2=MgO.SiO22.2.2其它少量元素在造锍熔煉過程中的行為鎳精礦中除鎳元素外，還有少量的有價(jià)金屬。如銅，鈷及貴金屬等。另外還含有雜質(zhì)金屬，如鋅、鉛、砷、銻等。精礦中銅、鈷都以低價(jià)硫化物的形式進(jìn)入鎳锍。少部分被氧化成氧化物，這些氧化物在熔煉爐中與鐵的硫化物進(jìn)行交互反應(yīng)，生成硫化物，進(jìn)入鎳锍。因?yàn)橛羞@類反應(yīng)的存在，才得以將絕大部分的有價(jià)金屬回收到锍中，實(shí)現(xiàn)造锍熔煉的最終目的。其中：銅：在1350℃的熔
5、煉溫度下，有Cu2O+FeS=Cu2S+FeO鈷：CoO+FeS=CoS+FeO鋅：原料中總鋅量的50-80%以氧化物形態(tài)進(jìn)入爐渣，8-10%蒸發(fā)與爐氣一道從爐內(nèi)排出。其發(fā)生的反應(yīng)為：ZnS+3/2O2=ZnO+SO2ZnS+FeO=ZnO+FeSZnO+2SiO2=ZnO.2SiO2ZnO+SiO2=ZnO.SiO2ZnO+ZnS=3Zn(g)+SO2鉛：PbS氧化在FeS后，在Cu2S前。生成的PbO容易與SiO2造渣，PbS的揮發(fā)性很強(qiáng)，隨爐氣揮發(fā)的鉛達(dá)爐料總含鉛量的20%。在熔煉精礦時(shí)，則大部分鉛進(jìn)入鎳锍。砷和銻：砷和銻在爐料中以硫化物和
6、氧化物的形態(tài)存在，硫化銻在焙砂和熔煉時(shí)的變化與方鉛礦相似，但更易揮發(fā)。金銀等貴金屬主要以金屬狀態(tài)溶入鎳锍。實(shí)踐證明，經(jīng)造锍熔煉后有99%的金、銀、鉑等貴金屬進(jìn)入锍中50%以上的砷、銻、鋅等雜質(zhì)進(jìn)入渣中，60%以上的鉛、鉍、硒、碲等金屬以氧化物形式揮發(fā)除去。2.2.3鎳锍的組成及其性質(zhì)熔煉硫化礦所得各種金屬的锍是很復(fù)雜的硫化物共熔體，但基本上是由金屬的低級(jí)硫化物所組成，其中富集了所提煉的金屬及貴金屬。例如鎳锍中主要是Ni3S2、FeS、Cu2S，它們所含鎳、鐵和硫的總和占鎳锍總量的80-90%。2.2.4鎳在爐渣中的損失A、化學(xué)損失B、物理損失C、
7、機(jī)械損失A、化學(xué)損失是指鎳以NiO.SiO2的形態(tài)造渣。在一般情況下，鎳以造渣形態(tài)損失是很小的，因?yàn)闋t料中有足夠數(shù)量的硫和硫化物存在時(shí)，形成鎳的氧化物的可能性很小。B、物理損失物理損失是指鎳以Ni3S2的形態(tài)溶解于渣中。這種損失有時(shí)很大。正確地選擇爐渣成份是減少鎳的物理損失的主要措施。為了降低硫化物在爐渣中的溶解度，應(yīng)盡可能選擇酸度較大的爐渣。C、機(jī)械損失機(jī)械損失是指鎳以鎳锍小液珠的形態(tài)機(jī)械地混入爐渣。在正常熔煉的情況下，機(jī)械損失是鎳的最大損失。造成這種損失的主要原因是由于鎳锍很難與爐渣完全分離。其原因：a、爐渣的性質(zhì)不良。b、爐渣與鎳锍的澄清分
8、離條件不良。c、操作不當(dāng)，d、鎳锍珠被SO2氣體漂起。2.3硫化鎳礦的造锍熔煉硫化鎳礦的造锍熔煉分為閃速熔煉電爐熔煉2.3.1.1閃速熔
