重金属冶金技术-镍冶金-2
镍冶炼与提纯技术
02
03
重力分选法
浮选法
利用不同成分的密度差异进行分 离，常用于去除镍矿中的轻质杂 质。
利用不同成分表面的润湿性差异 进行分离，适用于去除镍矿中的 疏水性杂质。
化学提纯法
酸浸法
01
用酸溶解镍矿石，再通过去除不溶杂质和重金属离子，达到提
纯目的。
碱浸法
02
用碱溶解镍矿石，再通过去除不溶杂质和重金属离子，达到提
纯目的。
溶剂萃取法
03
利用有机溶剂将镍离子从水相提取到有机相，再通过反萃取实
现镍离子的回收。
电解提纯法
电解还原法
在电解过程中，利用阴极还原反应将镍 离子还原为金属镍，同时去除杂质元素 。
VS
电解沉积法
在电解过程中，利用不同成分在电极上的 沉积电位差异，使镍离子优先沉积为金属 镍，达到提纯目的。
05
生物冶金技术
利用微生物或其代谢产物来提取和分离镍，具有环境友好、资源 利用率高的优点。
化学浸出技术
通过化学反应将镍从矿石中提取出来，具有较高的提取率和纯度， 但需注意化学试剂的环保问题。
离子交换技术
利用离子交换剂将镍离子从溶液中分离出来，具有较高的选择性， 但需处理大量的废水和废渣。
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镍冶炼与提纯的环境影响与可持 续发展
镍冶炼与提纯的环境影响
空气污染
镍冶炼过程中会产生大量的烟尘和废 气，其中包含硫氧化物、氮氧化物等 有害物质，对空气质量造成严重影响 。
水污染
土壤污染
冶炼过程中产生的废渣和废弃物若不 妥善处理，会污染土壤，影响土地的 可持续利用。
镍冶炼过程中产生的废水含有重金属 离子和有害化学物质，如不妥善处理 ，会对周边水体造成严重污染。
重金属冶金- 镍冶金
氧气顶吹旋转炉吹炼
卡尔多转炉能一次吹炼出金属镍： 一是纯氧吹炼使炉温能达1650 ℃； 二是操作时炉子不断绕轴线旋转，在熔池得到良好搅拌的情 况下，保持【S】和【Ni】在整个熔池中均匀分布，避免了 NiO的大量形成。
4.4 氧化镍矿的湿法冶炼
氧化镍矿的湿法冶炼占氧化矿提镍的16%，通常 采用还原焙烧氨浸和高压酸浸的流程处理。世界上共 有八个氧化镍矿的湿法冶炼厂，其中除古巴毛阿湾镍 厂采用热压酸浸外，其余均采用还原-氨浸法。
浮选和磁选得三种产物：
硫化镍精矿：镍的质量分数为62~63%，铜的质量分数为 3.3~3.6%, 几乎不含贵金属. 经焙烧-还原熔炼为金属镍阳极或直接铸成硫化镍阳极 硫化铜精矿：硫化铜精矿中,铜的质量分数为69~ 71%, 镍的 质量分数为3.4~3.7%. 送铜冶炼处理 磁性铜镍合金： 铜镍合金中,镍的质量分数为60%, 铜的质量 分数为17%, 其中夹杂少量硫化物,富集了高镍锍中的贵金属， 送电炉单独进行硫化熔炼
硫化矿 约占20%，主要为镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8和镍磁黄铁矿(NiFe)7S8。 含有铜、钴和铂族元素。硫化矿为主要炼镍原料，矿石品位为 0.3%~1.5%，冶炼前需经选将品位提高到4%~8%。
镍黄铁矿
镍磁黄铁矿
硫化矿主要集中在一些北部国家，加拿大、前苏联、中国；氧
化矿主要沿南北回归线分布，特别集中于两个地带，即新卡里 多尼亚、印度尼西亚、菲律宾一带和古巴、多米尼加一带。 中国镍储量约800万吨，世界第七位，以硫化矿为主，其中金 川镍矿548万吨，新疆喀拉通克镍矿约40万吨，吉林镍矿约25万 吨，此外，四川会理、青海化隆、云南金平也有少量镍矿。氧 化矿主要集中在云南省。 世界产量约100万吨，中国约5万吨。 中国主要生产厂家：金川有色金属公司、吉林镍业公司、成都 电冶厂、重庆冶炼厂、会理镍矿、新疆喀拉通克铜镍矿。
重金属冶金技术-镍冶金-2
镍锍吹炼的原料是什么？
镍锍吹炼得到的产物是什么?
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主讲教师：张公子
（1）吹炼的原理 低镍锍吹炼只有造渣期而没有造金属期 ，造渣期反应不重复，当低镍锍吹炼到含铁 2%-4%时吹炼结束。 硫化物的氧化反应可用下列通式表示: MeS+2O2=MeSO4 MeS+1.5O2=MeO+SO2 MeS+O2=Me+SO2 这里输入课程名称或课题名称
（ 3） 在现代强化熔炼炉中，炉料往往很快地就进 入高温强氧化气氛中，所以硫化物除发生离解反 应外，还会被直接氧化。主要的氧化反应有： 2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S· FeS)+FeO+2SO2 2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g) 这里输入课程名称或课题名称 10Fe2O3 (s)+FeS(l)= 7Fe3O4(s)+SO2(g) 主讲教师：张公子 Ni3S2 +3O2=3NiO+ 2SO2
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主讲教师：张公子
1.炉料准备
由于疏松易碎且水分含量很高， 不宜直接装入鼓风炉中熔炼，需要 。现 时主要的炼前准备有 和 两种方法。 烧结法在生产中使用的最为普遍，优点： （1）不需要预先干燥； （2）烧结块多孔，透气性好，强度高，可 这里输入课程名称或课题名称 保证鼓风炉得到较高的生产率。
主讲教师：张公子
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在吹炼后期，可发生下列反应： Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2 4Cu + Ni3S2 = 3Ni + 2Cu2S Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2 第三个反应向右进行的原因是由于金属铜的 生成将金属镍溶解的缘故。
镍冶金-总结
含镍的矿物： 含镍的矿物：
硫化镍矿：硫化镍矿占镍储量的 硫化镍矿：硫化镍矿占镍储量的13%。 。 主要矿物为：镍黄铁矿 和镍磁黄铁矿(FeNi)7S8， 主要矿物为：镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8和镍磁黄铁矿 品位一般为0.3～ ％，选矿后得到4～ ％的精矿，含镍3％ ％，选矿后得到 品位一般为 ～1.5％，选矿后得到 ～8％的精矿，含镍 ％ 以上的富矿可直接冶炼。 以上的富矿可直接冶炼。 氧化镍矿：氧化镍矿占镍储量的 氧化镍矿：氧化镍矿占镍储量的87%。 。 硅镁镍矿：含镍 ～ ％； 硅镁镍矿：含镍0.5～1.5％； 红土镍矿：含镍 ％左右，含铁40～ ％。 红土镍矿：含镍1％左右，含铁 ～50％。 世界镍的生产，约有 ％产自硫化镍矿， ％ 世界镍的生产，约有70％产自硫化镍矿，30％产自氧化镍 矿。金川镍矿属于罕见的、高品级的硫化镍矿床。 金川镍矿属于罕见的、高品级的硫化镍矿床。
重金属冶金 —— 镍冶金
3.1 吹炼的主要化学反应
低镍锍中的铁以FeS形态存在，与氧发生反应生成FeO，并 形态存在，与氧发生反应生成 低镍锍中的铁以 形态存在 ， 进一步与熔剂造渣。 进一步与熔剂造渣。 FeS＋3/2O2 ＝FeO＋SO2＋Q ＋ ＋ ＋ 2FeO＋ SiO2 ＝2FeO•SiO2＋Q ＋ ＋
重金属冶金 —— 镍冶金
低 镍 锍 转 炉 吹 炼
重金属冶金 —— 镍冶金
3. 低镍硫的吹炼
吹炼的原因：火法炼镍流程中电炉、 吹炼的原因：火法炼镍流程中电炉、闪速炉等冶炼设备产 生的低镍锍，由于其成份组成不能满足精炼工序的处理要求， 生的低镍锍，由于其成份组成不能满足精炼工序的处理要求， 因此必须进行低镍锍的进一步处理。 因此必须进行低镍锍的进一步处理。 吹炼：是向转炉内熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的石 吹炼：是向转炉内熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的石 熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的 英熔剂，将低镍锍中的铁以及与之化合的硫和其它杂质被氧 熔剂，将低镍锍中的铁以及与之化合的硫和其它杂质被氧 化后与石英造渣，部分硫和其它一些挥发性杂质氧化后随烟 化后与石英造渣，部分硫和其它一些挥发性杂质氧化后随烟 尘排出，从而得到含有价金属（ 、 、 等 较高的高镍 尘排出，从而得到含有价金属（Ni、Cu、Co等）较高的高镍 和含有价金属较低的转炉渣。 转炉渣 锍和含有价金属较低的转炉渣。
重有色金属冶金生产技术与管理手册镍钴卷
重有色金属冶金生产技术与管理手册镍钴卷重有色金属冶金生产技术与管理手册镍钴卷在当今工业发展迅猛的时代，随着科技的不断进步，有色金属冶金生产技术也得到了前所未有的发展。
其中，镍钴作为重要的有色金属，在现代工业生产中扮演着举足轻重的角色。
本篇文章将系统地介绍重有色金属冶金生产技术与管理手册中的镍钴卷部分，并提供一些个人观点和理解。
1. 镍钴卷的基本概念和应用领域镍钴卷是一种具有高温抗氧化性能和耐腐蚀性能的有色金属制品，广泛用于航空航天、电子、化工等领域。
其具有良好的物理性能和化学性能，能够满足复杂工况下的需求，成为高端制造业中不可或缺的一部分。
2. 镍钴卷的生产工艺与技术要点2.1 原料选择与准备在镍钴卷的生产过程中，正确的原料选择和准备是确保产品质量的关键一步。
优质的镍钴合金原料能够保证制品的力学性能和耐腐蚀性能。
2.2 熔炼镍钴卷的熔炼是整个生产过程中的关键环节之一。
通过合理的熔炼工艺与参数控制，可以保证合金的成分均匀一致，从而获得具备高性能的镍钴卷。
2.3 热加工与精加工对于镍钴卷的生产过程中，热加工和精加工是不可或缺的环节。
通过热加工和精加工的过程，可以对镍钴卷的形状和结构进行塑性变形，从而使其具备更好的力学性能和成形性。
3. 镍钴卷生产的管理手册与质量控制3.1 生产流程与工艺规范镍钴卷生产的管理手册应包含详细的生产流程和工艺规范，以确保产品的质量稳定。
其中，生产流程需要明确各环节的责任，工艺规范需要规范每个步骤的操作要求和控制参数。
3.2 质量控制与检测手段质量控制是镍钴卷生产中至关重要的一环。
通过建立完善的质量控制体系和使用可靠的检测手段，可以及时发现并纠正生产中的问题，确保产品质量符合要求。
4. 个人观点和理解镍钴卷作为一种有色金属制品，在现代工业生产中具有广泛的应用前景。
其耐高温、耐腐蚀的特性，使其能够满足航空航天、电子、化工等领域的高端需求。
在镍钴卷的生产过程中，熔炼、热加工和精加工等环节的合理控制，以及生产管理手册和质量控制的规范应用，都对镍钴卷的质量发挥着重要的作用。
镍冶金技术——精选推荐
镍提取发明专利(13 条)记录号申请号专利名称1 97103519.9 从矿石中水冶提取铜、镍、钴的简易方法及其装置2 96115950.2 从镍、铁氯化物废液中提取镍的方法3 96194455.2 从硫化物矿中采用氯化物辅助水冶法提取镍和钴4 99108701.1 由硫化镍精矿中提取镍、铜、钴、镁及制造镍铁的工艺5 99114737.5 用稀酸从钼镍共生矿提取钼和镍盐的方法6 99114736.7 用弱碱从钼镍共生矿提取钼和镍盐的方法7 01134730.9 一种从含铜低的硫化镍物料提取镍的方法8 02122502.8 铂族金属硫化矿或其浮选精矿提取铂族金属及铜镍钴9 200410081234.X 一种火法提取镍的生产方法10 96115957.X 一种从镍、铁氯化物废液中提取铁的处理方法11 200310110839.2 蛇纹石中氧化镍硫酸浸出提取法12 85106849 钴镍合金废料的综合处理法13 93101155.8 磁化电极法回收铝镍钴磁钢废料以下收集文献总量120 篇。
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镍冶金基础知识讲义(ppt 490页)_8126
• D.镍的热电性与铁、铜、银、金等金属 不同，较铂为负，所以在冷端的电流由 铂流向镍，因此，以镍作为热电元件时 可产生高的电动势。
A.在大气中不易生锈以及能抵抗苛性碱的 腐蚀。大气实验结果，99%纯度的镍在 20年内不生锈痕，无论在水溶液或熔盐 内镍抵抗苛性碱的能力都很强，在50% 沸腾苛性钠溶液中每年的腐蚀性速度不 超过25微米，对盐类溶液只容易受到氧 化性盐类（如氯化高铁或次氯酸铁盐） 的侵蚀。镍能抵抗所有的有机化合物。
镍冶金基础知识讲义(ppt 490页)
金 属及其分类
一：黑色金属 铁、铬、锰
二：有色金属 1：轻金属 镁、铝、钾、钠、锂等 2：重金属 镍、铜、钴、铅、锌等 3：稀有金属 钛、钼、锆、铪、稀土金属等 4：贵金属 金、银、 铂族金属等
镍冶金
1 镍冶金的一般知识
• 1.1 概 述
• 镍在世界物质文明发展中十分重要的作用。人类发 现镍的时间不长，但使用镍的时间可一直追溯到公 元前300年左右。我国至迟在春秋战国时期就已经 出现了含镍成分的兵器及合金器皿。古代云南出产 的一种“白铜”中，也含有很高的镍。1751年，瑞 典科学家克朗斯塔特首次制取到了金属镍。直到十 九世纪末，由于产量有限，镍被人们视为贵金属， 用以制作首饰。二十世纪以来，人们发现了镍的多 种用途及其在改善钢的性能方面所具有的独特功能， 现代镍工业由此诞生并得到了迅速发展。镍是一种 银白色的金属。在公元前我国就知道使用镍锌、镍 铜合金。
1.2.1 金属镍的性质
• 1.2.1.1 物理性质 • 1.2.1.2 化学性质
镍铁冶金技术及设备
镍铁冶金技术及设备镍铁冶金技术及设备镍铁冶金技术是指通过炉内垂直喷吹氧气的方式，将镍铁矿石还原成精炼镍铁合金的生产工艺。
镍铁合金是一种非常重要的金属材料，用途广泛，尤其在电子、航空、核能等高科技领域有着不可替代的地位。
因此镍铁冶金技术和设备的研发改进具有重要的意义。
镍铁冶金技术的原理是在一定温度下，通过喷吹含氧气体（如空气或纯氧气）来在炉内反应，使得镍铁矿石被还原成精炼镍铁合金。
为了满足不同设备的要求，镍铁矿石还要进行预处理，以获得最佳反应效果，如经过粉碎、磨矿、浮选、烘干等工艺。
镍铁冶金技术的关键在于氧气的喷吹和温度的控制。
因此，现代镍铁冶金设备一般都采用自动化控制系统，监测和控制整个生产过程。
氧气的吹送量、温度控制和燃料的消耗量都能够精确地调节，以确保生产出高质量的镍铁合金。
现代镍铁冶金设备一般分为两类：转炉和电炉。
转炉是一种将原料装入旋转式炉膛的设备，通过旋转来保证反应均匀。
电炉则是使用电流加热来提高温度的设备，特别适合处理高品质的镍铁矿石。
另外，还有一些新型的镍铁冶金设备正在研发中，如氧气顶吹炉、高温好氧还原炉等。
镍铁冶金设备的设计和生产需要考虑到诸多因素，如原料特性、生产规模、环保因素、安全等。
特别是在炉前预处理和产品精炼方面，设备的高效性、节能性和环保性成为了必须考虑的因素。
目前，有许多制造商提供定制化的镍铁冶金设备，以适应不同用户的生产需求。
总体来说，镍铁冶金技术及设备的发展已经取得了很大的进展，但仍然存在一些问题，如高成本、能源消耗较高、废气处理难度大等。
因此，未来的重点是进一步提高设备的高效性、降低成本、完善环保设备和工艺，以应对日益严格的环境法规要求，同时满足各行业领域对于高品质的镍铁合金的需求。
镍冶炼技术
硫化镍精矿的火法冶炼
01
02
03
熔炼过程
硫化镍精矿在高温下与空 气或氧气进行反应，通过 熔炼除去硫和部分杂质元 素，得到镍铁或镍锍。
还原过程
在熔炼过程中加入还原剂 （如焦炭、石油焦等）， 将镍铁或镍锍中的镍还原 成金属镍。
渣锍分离
通过磁选、浮选等方法将 金属镍与渣锍分离，得到 含镍较高的金属镍产品。
氧化镍矿的火法冶炼
氧化镍矿的预处理
氧化镍矿需经过破碎、磨 细、选矿等预处理，以提 高其冶炼利用率。
熔融还原
在高温下将氧化镍矿与碳 质还原剂和熔剂一起熔融 ，使镍还原成金属镍。
渣锍分离
与硫化镍精矿的火法冶炼 类似，通过磁选、浮选等 方法将金属镍与渣锍分离 。
含镍渣的火法处理
STEP 02
STEP 01
镍冶炼技术的发展历程
初级阶段
现代化阶段
早期的镍冶炼技术主要采用从镍矿石 中提取的方法，该过程需要大量的手 工劳动，效率低下。
近年来，随着环保要求的提高和新能 源的兴起，镍冶炼技术也在不断改进 ，以实现绿色、低碳、循环发展。
革新阶段
随着科技的发展，人们开发出了更为 高效的镍冶炼技术，如电炉熔炼法和 高压酸浸法等，这些方法提高了镍的 提取率和纯度。
竞争格局
了解国际镍冶炼市场的竞争格局 ，分析竞争对手的优势和劣势， 制定针对性的竞争策略，提升企 业的竞争力。
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镍冶炼技术的分类
火法冶炼
通过高温熔炼将镍矿石中 的镍还原出来，该方法具 有较高的提取率，但能耗 和污染较大。
湿法冶炼
利用化学反应将镍从矿石 中提取出来，该方法较为 环保，但工艺流程较长。
电化学法
有色金属冶金学——镍冶金
0.5Fe2SiO3 + 4CO + SO3 = FeS + 0.5SiO2 + 4CO2 3NiO + 2FeS + Fe = Ni3S2 + 3FeO 3NiSiO3 + 2FeS + Fe =Ni3S2 + 1.5Fe2SiO4 + 1.5SiO2 NiO + Fe = FeO + Ni 2NiSiO3 + 2F = 2Ni + Fe2SiO4 + SiO2
有色金属冶金学——镍冶金
► 在硫化矿中都伴生有黄铜矿、 少量钴的硫化 物及铂族金属。脉石中存在大量镁的化合物， 难熔。现代产量的70%产自硫化镍矿。镍精 矿的品位为4~8%。
► 氧化矿中镍约占总储量的60~70%，主要有 硅镍矿、蛇纹石和红土矿。
► 硫化矿主要集中在一些北部国家，加拿大、前 苏联、中国；氧化矿主要沿南北回归线分布， 特别集中于两个地带，即新卡里多尼亚、印度 尼西亚、菲律宾一带和古巴、多米尼加一带。
► 中国镍储量约800万吨，世界第七位，以
有色金属冶金学——镍冶金
硫化矿为主，其中金川镍矿548万吨， 新疆喀拉通克镍矿约40万吨，吉林镍矿 约25万吨，此外，四川会理、青海化隆、 云南金平也有少量镍矿。氧化矿主要集 中在云南省。 ►世界产量约100万吨，中国约5万吨。 ►中国主要生产厂家：金川有色金属公司、 吉林镍业公司、成都电冶厂、重庆冶炼 厂、会理镍矿、新疆喀拉通克铜镍矿。
有色金属冶金学——镍冶金
2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2
NiO + CO + 1/2S2 = NiS + CO2
《镍冶金》目录 彭容秋
镍冶金目录内容简介目录作者：彭容秋主编出版社：中南大学出版社出版时间：2005-9-1版次：1页数：248字数：405000 印刷时间：2005-9-1开本：纸张：胶版纸印次：I S B N：9787811051605包装：平装为了适应有色冶金技术发展形势的需要，培养大批既能动脑又能动手、具有较高的知识层次和较强的创新能力的新型人材，是一项迫切的任务。
为此，中国有色金属学会重有色金属冶金学术委员会组织编写了这套重有色金属冶金工厂技术培训教材。
本书共分17章，除镍冶金的一般知识、从镍冶金过程综合回收钴、综合回收贵金属、再生镍的生产、镍盐的生产、镍冶金生产过程中的“三废”处理等6章单独列章外，其余10章的主要内容，涵盖了镍锍和镍铁的主要生产方法和高镍锍的各种分离精炼方法。
其中镍的火法冶金处理包括：镍造锍熔炼的基本原理、硫化铜镍矿的闪速熔炼、镍的鼓风炉熔炼和电炉熔炼、硫化铜镍矿的熔池熔炼以及镍锍的吹炼等5章。
高镍锍的分离精炼方法包括：磨浮分离、硫化镍阳极电解精炼———镍电解阳极液的净化、高镍锍的不同湿法提取方法以及镍的气化冶金等5章。
对于含镍红土矿的处理，有关火法冶金方法生产镍铁并入电炉熔炼章中介绍，有关湿法冶金处理则单独列章简要介绍。
在教学培训过程中，可根据教学要求及工厂具体情况适当选择增删。
我国金川公司是世界著名的特大型镍冶金企业。
历年来，该公司领导在狠抓发展的同时，高度重视职工培训工作，在出版镍钴冶金专著、组织编写培训教材等方面进行了大量的卓有成效的工作，也为本书的出版积累了丰富的经验，创造了诸多方面的有利条件，在此，重有色金属冶金工厂技术培训教材编委会谨向金川公司、吉镍公司等企业的有关领导、工程技术人员和培训部门的老师们表示衷心感谢。
由于参编人员水平有限，书中难免出现某些缺点和错误，敬请批评指正，竭诚感激。
编者2005年6月这是一本镍冶金工厂职工技术培训教材。
全书共分17章，涵盖了镍冶金的基本原理、生产工艺与设备及操作。
重金属冶金学
18%和22%。从目前情况看，2006年除了锌合金和电池 行业对锌的需求保持稳定甚至下降以外，其他消费领域 的需求还在继续增长。估计2007年锌消费量约为400万 吨。
1.1 重金属（密度都在6.0 g/cm3以上） Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd, Hg, Sn, Sb, Bi共十种。自然
2)产物(出炉) 冰铜（铜锍）：Cu2S + FeS ,Cu 25～70% 炉渣：SiO2—FeO—CaO(实际组成更为复杂，后述） 烟气：SO2 烟尘：烟气夹带的细粒物料，. 以及易挥发元素和化合27物
2.2 造锍熔炼过程的物理化学变化
2.2.1火法炼铜的总反应（以黄铜矿为例）：
CuFeS2 + (4+X)/2 O2 = Cu + 2SO2 + FeOx A)实际炼铜工艺常包括造锍熔炼（产出冰铜，完成铜与
铜矿石（0.4～2%Cu）——浮选——铜精矿(15～
30%Cu)—— 造 锍 熔 炼 —— 冰 铜 （ 铜 锍 25 ～
70%Cu）——吹炼——粗铜（98～99%Cu）—
—火法精炼——阳极铜（99%Cu）——电解精
炼 —— 电 铜 (99.95-99.98%Cu)(GB466-
82,GB/T1385-92)
渣或挥发。含锌高的硫化铜矿不宜加入密闭鼓风炉处理，不然会使渣的流动性变
.
10
坏，且产生横隔膜。
1.1.3铜精矿（浮选硫化铜精矿）
表1-2 硫化铜精矿典型成分
45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
铜精矿1 铜精矿2 铜. 精矿3 铜精矿4
Cu Fe S Zn pb As Sb Bi Ag MgO Al2O3 SiO2 C1a1O
镍铁冶金技术及设备
镍铁冶金技术及设备镍铁冶金技术及设备简介镍和铁是常用的金属材料，广泛应用于各种行业和领域。
镍铁冶金技术是把这两种金属材料按照一定的比例加热、冶炼、分离、提纯等工艺过程，制成不同含量的镍铁合金材料。
镍铁合金材料广泛应用于冶金、化工、电子、石化、航空、航天等领域。
本文主要介绍镍铁冶金技术及设备。
技术流程镍铁冶金技术主要分为熔炼、精炼、炉外加料和聚合四个过程。
1. 熔炼熔炼是将镍铁原料加入炉中进行熔融的过程。
在熔炼过程中，应确保原料比例精准，温度和时间控制恰当。
根据所需的镍铁比例，可以有不同的熔炼方法，如电弧炉、感应炉、转炉等。
2. 精炼精炼是将合金中杂质去除，提高镍铁合金纯度的过程。
精炼方法主要有氧化法、还原法、脱硫法、脱碳法等。
其中，氧化法是常用的精炼方法，其过程为将合金放入反应器中，加入氧化剂进行氧化反应，通过过滤和干燥等工序得到纯净的镍铁合金。
3. 炉外加料炉外加料是在合金冶炼过程中向炉外加入加料，以调整合金成分和冶炼工艺的过程。
炉外加料可以分为预报加料和实时加料。
预报加料是将计算出的合金成分在合金冶炼前一次性加入；实时加料是在合金冶炼过程中根据实时监测的合金成分，通过计算机控制系统进行加料调整。
4. 聚合聚合是将精炼后的镍铁合金进行压制、烧结、冷却过程，制成不同形状、不同含量的镍铁合金材料的工艺过程。
聚合工艺可以根据形状和成分要求选择压模、挤压、热轧、挤出、铸造等方法。
设备介绍在镍铁冶金过程中，需要使用不同的设备来完成不同的工艺过程。
常见的设备有炉子、反应器、喷铁机、热风炉、烤箱、压辊机、挤压机、铸造机等。
1. 炉子炉子是应用最广泛的设备，主要有电弧炉、感应炉、转炉和氧弧炉。
电弧炉是在炉内产生高温的电弧，将原料加热熔融；感应炉是使用感应电磁场产生磁通，使导电材料产生涡流，从而产生加热；转炉是使用工人将炉内原料得以充分熔解和相互混合；氧弧炉将镍铁原料和灰铬矿通过氧气氧化，得到含镍铁的精矿进入电弧炉中。
重金属冶金技术-镍冶金
4.3.2 硫化镍矿的湿法冶金
基本原理
一段常压浸出的目的是生产比较纯净的硫酸镍、钴 溶液，同时浸出物料中的部分Ni、Co。高镍锍中的主要 矿物是Ni3S2和硫化铜Cu2S以及Ni、Cu合金。常压浸出过 程中，合金相中的镍、钴、铁大部分被酸溶解或铜离子 置换， Ni3S2部分溶解，通入空气后，合金相中的铜被氧 化，溶液中的铁离子被氧化后水解沉淀而进入渣，当pH ＞3.9时，溶液中的铜离子会生成碱式硫酸铜沉淀，当pH ＞6.2时，即可得到符合要求的硫酸镍溶液。
该工艺流程的缺点： A、能耗较高； B、镍钴回收率低； C、液固分离设备容积大，厂区占地面积大。
4.3.1 氧化镍矿的湿法冶金
1.还原焙烧 还原焙烧的目的是使镍钴氧化物还原成易溶于 NH3-CO2-H2O系溶液中的金属镍钴或镍钴铁合 金仅少，量同为时金使属铁铁的。高价氧化物大部分还原成Fe3O4, 还原焙烧采用沸腾焙烧炉。 还原焙烧过程发生的主要反应：
标准电位比氢为正的金属，只要在溶液中有一定的离 子浓度，便可用氢使之还原析出。然而对于标准电位比氢 为负的金属，要使氢还原反应能够实现，必须创造条件才 可进行。
镍氢还原的条件：（1）提高溶液PH值和增大氢分压 ，以降低氢的电位；（2）增大溶液中金属离子的浓度， 以提高金属的电位。
镍的氢还原是在高压釜中进行的。氢还原是一个周期 性作业，每个周期包括晶种制备、镍粉长大和结疤浸出等 三个步骤。
Fe3O4(s) + H2= 3FeO (s) + H2O(g) Fe3O4(s) + CO= 3FeO(s) + CO2 FeO(s) + H2= Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + CO= Fe(s) + CO2
浅谈镍冶金工艺
浅谈镍冶金工艺韩瑞富引言金属在我们生活中占有着非常重要的地位，金属的高硬度、高延展性、还有其特有的金属光泽使其在我们的生活中起到了其他材料代替不了的位置，我们生活中常见的金属有铝、铁、铜等，常用的合金有各种钢材，铜锌合金、铜汞合金等。
镍并不像金、银、铜、铁等这些常见金属一样被人们所熟知，但是镍在我们生活中用处却非常广泛。
1、金属镍简述金属镍并不是我们在日常生活中就比较熟悉的金属，但是金属镍在我们日常生活中的应用却十分广泛。
首先简单的介绍一下金属镍的特性。
镍是一种金属，颜色近似银白色，镍的硬度很大，且延展性较好，而且金属镍是一种亲铁元素，具有铁磁性。
金属镍的耐磨性非常好，它能够接受高度磨光，并且具有较强的抗腐蚀性。
金属镍主要存在于地核中，以镍铁合金的形式存在。
所以当我们需要纯净的金属镍时，就需要用合适的冶金手法从合金中炼出纯净的金属镍。
金属镍的一大用途就是制作钢材，经常将金属镍加入到钢中，以增加钢的延展性和硬度，我们日常生活中所使用到的钢制品多数都添加了金属镍，这样也就可以说金属镍其实充满了我们的生活，无处不在。
其实金属镍的使用时间要比我们发现他的时间长得多，早在公元前三百年，春秋战国时期就有含有金属镍的兵器和金属器皿等被锻造出来，但是在1751年，金属镍才被一位瑞典的科学家首次提取出来，也就是说金属镍冶金工艺才短短的二百多年。
随着镍冶金工艺的发展，人们逐渐发现金属镍的更多的用途，其在改善钢的性能方面的独特功能使其利用空间迅速扩大，如今金属镍已被应用于不锈钢行业，电池，电镀，触媒等行业，金属镍的需求量也一年多于一年。
2、镍资源概述2、1世界镍资源。
镍主要存在于硫化镍矿和氧化镍矿，以及海洋深处的含镍锰结核。
在这几种含镍物质中，储存量最丰富的就是硫化镍矿，全世界每年金属镍的产量是十分巨大的，在全部的金属镍的产量中，约有百分之七十的金属镍来源于硫化镍矿，这些金属镍均是在硫化镍矿中提取而来。
由目前数据可知，全世界已发现的陆地镍储量为5800万吨，储量基础为1.23亿吨，海洋锰结核矿的镍资源约有689万吨。
镍冶炼 作用
镍冶炼作用
镍冶炼的作用主要体现在以下几个方面：
1. 镍冶炼能够得到纯度高、杂质含量少的精炼镍，这种镍具有广泛的用途，涉及不锈钢、新能源、高温合金、电镀等行业领域。
2. 在不锈钢行业，镍是重要的原料之一。
欧美国家主要使用废不锈钢与镍板作为原料冶炼不锈钢，而在中国和印尼，更具经济性的镍生铁(NPI)则成为了不锈钢中镍元素的主要来源。
3. 在新能源电池需求增长爆发前，镍矿在冶炼环节处于两条线供给的状态。
硫化镍矿经过火法冶炼生产出精炼镍，主要用作生产镍合金和高端不锈钢，少量用作生产镍盐。
红土镍矿经过火法冶炼主要用来生产镍生铁(NPI)、镍铁，终端主要用来生产不锈钢。
总的来说，镍冶炼在不锈钢、新能源等领域中都发挥着重要的作用。
第九次课镍冶金-副本资料
黄铜矿
11
镍冶金
4、羰基镍
在50~100℃下与CO形成羰基镍Ni(CO)4： Ni + 4CO = Ni(CO)4
至180~200℃时，又按逆方向分解为金属镍，这是羰基 法提镍的理论基础。
12 Nickel Metallurgy
镍冶金
三、镍的用途
镍是一种用途广泛的金属，大量的镍是用在 各种类型不锈钢、软磁合金和合金结构钢的 生产上。概括起来镍的用途可分为六类：
26 Nickel Metallurgy
镍冶金
电炉熔炼的优点
A、熔池温度易于调节，并能获得较高的温度，可处理含 难熔物较多的物料，炉渣易于过热，有利于四氧化三铁 的还原，渣含有价金属较低。
B、炉气量较小，含尘较低。完善的电炉密封，可提高烟气 二氧化硫浓度，并可加以利用。
C、对物料的质量适应范围大，可以处理一些杂料、返料。 D、容易控制，便于操作，易于实现机械化和自动化。 E、炉气温度低，热利用率达45—60%，炉顶及部分炉墙可
鼓风炉熔炼仅在一些老厂中应用，它需要经过烧 结或制团的熔炼前准备或熔炼块状的富镍硫化矿。反 射炉用于处理含MgO低于5~10%和脉石不难熔的硫化 镍精矿的场合。闪速炉熔炼是镍冶金的一项新技术， 与铜冶金中的闪速熔炼相似，可参考铜冶金的有关章 节。
由于硫化镍矿的难熔脉石含量较多，因而电炉熔 炼在硫化镍处理中应用十分普遍。
d.用于用作化学电源，是制作电池的材料。如工业上已 生产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni电池和H2-Ni密封电池。
e.制作颜料和染料。其最主要的是组成黄橙色颜料。 f.制作陶瓷和铁素体。如陶瓷上常用NiO作着色剂添加还
能增加料坯与铁素体间的粘结性，并使料坯表面光洁致 密。
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清分离。炉渣在贫主化讲炉教处师：理张后公再子 弃去。
镍闪速熔炼与铜的闪速熔炼基本相同，闪 速冶炼工厂将闪速炉与炉渣贫化炉合为一体， 反应塔尺寸（直径×高）为ф600×6400mm、 沉淀池面积为98m2。
闪速熔炼的产物为铜镍锍（低冰镍）、炉渣
Na2S形成密度较小(3300kg／m3)的熔融体浮在上层；
Ni3S2在Na2S中的溶解度小，且随温度降低而急剧
下沉降于， 底形层这成。里密静输度止较 冷入大 却课后(4程5就0名0实～称现5或0了00课铜kg题、／镍名m分3称)的离熔。融体
主讲教师：张公子
（2）
磨浮分离实质是将高镍锍由转炉倒出后，在特 定的铸模中进行缓慢冷却，高镍锍的各组分在缓冷 的过程中成为具有不同化学相的可以进行分离的颗 粒，然后用选矿的方法达到分离的目的。
氧化镍矿处理工艺的选择主要取决于其
品位和这类里型输。入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
一、鼓风炉熔炼
（还原硫化熔炼）
硅镁镍矿也可以采用外加 硫化剂的方法进行硫化熔炼 （1500～1600℃）得到镍锍， 石膏（CaSO4）是最常用的硫 化剂。造锍熔炼一般在鼓风炉 中进行，也可以用电炉。镍锍 的成分可以通过还原剂(焦粉) 和硫化剂(石膏)的加入量加以 调整。得到的低镍锍(通常含
这种熔炼这过里程输称为入课程名称。或课题名称
主讲教师：张公子
的原理是基于主体金属对 的化学亲
和力大于其对 的化学亲和力，从而使金属与硫
或几种金属硫化物之间相互溶合为锍。造锍反应
的目的是将炉料中的待提取的有色金属和贵金属
聚集于锍中。
造锍熔炼过程的主要
为：水分
蒸发，高价硫化物分解，硫化物直接氧化，造锍
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
镍闪速熔炼的
为：
（1）精矿处理量50t/h。
（2）反应塔耗油量1733kg/h，沉淀池耗油
1400kg/h。
（3）主要金属回收率为：Ni 97.16%，Cu
98.48 % ，Co 65.46%，硫回收率高于95%。
2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2 2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2
21F0FeSe2(Ol)+3这(3sO)里+2F(输ge)S入=(l2)=F课e7O程F(eg名3)O+称42(Ss)或O+S2课(Og)2题(g)名称
基
本 这里输入课程名称或课题名称
过
主讲教师：张公子
程
1. 造锍熔炼 是有色金属冶炼中一个重要的
。尤其是铜、镍、钴等金属的火法冶金，一般来 说，不能直接从精矿或焙砂中炼出金属，而是需要 通过一个造锍的中间过程。
将硫化物精矿、部分氧化焙烧的焙砂、返料及 适量熔剂等物料，在一定温度下（1200—1300℃） 进行熔炼，产出两种互不相溶的液相―熔锍和熔渣。
的亲和力这又里小输于入Ni和课S程的名亲称和力或。课题名称
主讲教师：张公子
（5） 10Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO2
3Fe3O4+ FeS＋ 5SiO2= 5（2FeO.SiO2）+SO2 2FeO ＋ SiO2 = 2FeO.SiO2 CaO＋ SiO2= CaO.SiO2 MgO＋ SiO2= MgO.SiO2
主讲教师：张公子
镍锍吹炼的原料是什么？ 镍锍吹炼得到的产物是什么?
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
（1）吹炼的原理 低镍锍吹炼只有造渣期而没有造金属期
，造渣期反应不重复，当低镍锍吹炼到含铁 2%-4%时吹炼结束。 硫化物的氧化反应可用下列通式表示:
MeS+2O2=MeSO4 MeS+1.5O2=MeO+SO2
剂化和进剂Fe一硫S等步化这。造，里渣进输，入入而锍主课其 相讲中 ，程教的 常师名：用C称张u的、公或还子C课u原2O题剂、名和N称硫iO化等剂被是硫C
氧化镍矿有哪几种 类型？
氧化镍矿的冶金工艺 有哪几种类型?
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
氧化镍矿有两种类型：一种是褐铁矿型，通常 蕴藏在氧化矿床的表层，其主要成分是含铁的氧 化矿物；另一种是硅酸盐型，通常储藏于氧化矿 床的较深层。
N中i+吹C炼o=成20高～镍30这锍%。)再里送到输转入炉 课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
1.炉料准备
由于疏松易碎且水分含量很高，
不宜直接装入鼓风炉中熔炼，需要
。现
时主要的炼前准备有 和 两种方法。
烧结法在生产中使用的最为普遍，优点：
（1）不需要预先干燥；
保证（鼓2风这）炉里烧得结输到块入较多课高孔程的，名生透称产气率或性。课好，题强名度称高，可
重金属冶金技术
这里输入冶课金与程材名料称工或程系课题名称
取精用弘 卓主尔讲不教群师：学张无公止境子 行至于善
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
4.2 镍的火法冶金
1. 硫化镍矿的火法冶金 2. 氧化镍矿的火法冶金
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
（1）鼓风炉熔炼：
鼓风炉熔炼是 的炼镍方法，我国在20世纪60~70
氧化镍矿中镍呈化学浸染状态，因而不能采取 选矿的方法进行富集。虽然处理这种低品位原料 的加工费用比较高，但其开采容易、开采费低，
从而可以这得里到输补偿入。课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
氧化镍矿石资源品质较复杂，选矿方法不 能有效地富集镍，故只有直接冶炼。
火法处理氧化镍矿的方法主要有两种： 一种是还原、硫化、熔炼，产出镍锍而 与脉石分离；另一种是还原熔炼镍铁。 其中以鼓风炉还原硫化熔炼较为普遍。
、烟气这及里烟输尘入。课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
（1）铜镍锍（低冰镍） 铜锍镍（低冰镍）主要由Ni3S2、Cu2S和FeS组
成，含少量钴的硫化物、游离金属和铂族元素。 铜镍硫的性质与铜锍大致相同，Ni+Cu的总含量 45%~50%。
（2）炉渣
熔炼 点镍为炉1这4渣7里3中K输。含入Fe主课O讲、程教C师名a：O称张、公或S子i课O2题和名大量称MgO，
这3里Fe输2O入3 +课C程O 名= 2称Fe或3O课4 +题C名O2称
2FeO +主讲Si教O师2 =：2张F公e子O·SiO2 NiO + CO + 1/2S2 = NiS + CO2
2.鼓风炉熔炼的原理
：将矿石中的镍钴和部分铁还原出来并使
之硫化，形成金属硫化物的共熔体，与炉渣分离。
进炉 由团矿或烧结块、硫化剂和熔剂组成。此
反应，造这渣里反输应入，燃课料程燃名烧称反或应课。题名称
主讲教师：张公子
（1） 目前除闪速熔炼等处理干精矿外，其他方法的入炉精
矿，水分都较高（为6%~14%）。这些精矿进入高温区后 ，矿中的水分将迅速挥发，进入烟气。
（2）
Fe7S8＝ 7FeS + 1/2S2
2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + S 2
主讲教师：张公子
氧化镍矿烧结属还原烧结，所需热量绝大部 分由焦粉燃烧供给。烧结时配入8~11% 和 25~30% ，烧结料层 1150~1200℃。硫化 剂黄铁矿可在烧结时配入以获得硫化烧结块。 烧结时发生脱水、分解、还原、造渣和硫化反应：
2Fe2O3·3H2O = 2Fe2O3 + 3H2O CaCO3 = CaO + CO2
主讲教师：张公子
（2）吹炼的主要化学反应
低镍锍中的铁以FeS形态存在，与氧发生 反应生成FeO，并进一步与熔剂造渣。
➢ FeS＋3/2O2 ＝FeO＋SO2＋Q
➢这2里FeO输＋入S课iO程2 ＝名2F称eO或•S课iO题2＋名Q称
主讲教师：张公子
在吹炼后期，可发生下列反应：
Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2 4Cu + Ni3S2 = 3Ni + 2Cu2S Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2 第三个反应向右进行的原因是由于金属铜的 生成将金属镍溶解的缘故。
这里输入M课eS+程O名2=M称e或+S课O2题名称
主讲教师：张公子
MeSO4在吹炼温度下不能稳定存在，即硫化 物不会按下式反应：
MeS+2O2=MeSO4
吹炼金属镍要达到
温度，转炉不能吹
炼出金属镍，即反应
2MeO+MeS=3Me+SO2 不能完全进行。
这里输入课程名称或为课低题镍锍名吹称炼的主
要反应。
这里输入课程名称或课题名称
主讲教师：张公子
1.镍的行为 吹炼后期当镍锍中铁含量降到8%时，镍锍 中Ni3S2的开始剧烈地氧化和造渣。 2.铜的行为 铜的硫化物较稳定不易被氧化，大部分以金
属硫化物状态存在，少部分生成金属铜。
3.铁的行为 最易氧化 2FeO＋ SiO2 ＝2FeO•SiO2 3FeO＋ 1/2O2 ＝Fe3O4
缓冷后的高镍锍由硫化镍、硫化铜和铜镍合金
三种晶体这组里成输，通入过课浮程选名和称磁或选课的题方法名进称行分离。
主讲教师：张公子
5.
吹炼过程中，随着熔锍中铁含量降低，铜、
镍和钴等有价金属部分氧化进入渣中。加上相当 数量的渣中所夹杂的锍滴，存在于渣中的有价金 属数量相当大，必须采用贫化方法加以回收。
：加入少量的还原剂、硫化剂、石 英熔剂，使炉渣中的Fe3O4还原为FeO，与石英熔