第四次课硫化镍矿的火法冶金2
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炉子的四角，炉壁附近及电极下面的区域，这些地方 就易生成炉结。
16 Nickel Metallurgy
镍冶金
四、电炉熔炼产物
电炉熔炼硫化铜镍精矿时，其产品有 低镍锍：冶炼的中间产品，低镍锍主要由硫化镍
（Ni3S2 ）、硫化铜（Cu2S）、硫化铁（ FeS）所组成， 此外低冰镍中还有一部分硫化钴、贵金属和一些游离金属 及合金。在低镍锍中还溶解有少量磁性氧化铁。要送至转 炉工序进一步富集。 炉 渣：含贵金属很低而废弃。 烟 气：烟气经收尘、制酸后排入大气。 烟 尘： 收得的烟尘则返回电炉熔炼。
汤普森公司 15—17
2
48—50 25—27
金川公司 12—18 6—9 0.4
46—50 24—27
18 Nickel Metallurgy
镍冶金
从上表中可以看到，铜镍硫化矿石和精矿电 炉熔炼得到的低镍锍，其含镍量波动在7%-18%范围内。
三、电炉熔炼的基本原理
电炉熔炼实质上可分为两个过程： 一、热工过程（如电能转换、热能分布等） 二、冶炼过程（如炉料熔化、化学反应、锍渣分离
等）。
8 Nickel Metallurgy
电炉设备示意图：
镍冶金
9 Nickel Metallurgy
镍冶金
电流通过电炉的线路有两种：
a、 由电极通过炉渣→冰镍→炉渣→电极，即 星形负载。
电极插入愈深，星形负载的电流增高，而角 形负载电流则减小。
12 Nickel Metallurgy
镍冶金
13 Nickel Metallurgy
镍冶金
热交换作用主要是炉渣的对流运动将热能从热处带到冷 处而发出的。
炉渣的对流是由于渣池各部分的热量不同造成的。
最大的热量产于电极―炉渣的接触区，在此区域内，靠 近电极表面的渣层已大为过热，其温度可达1500— 1700℃或更高，由于渣中含有大量气泡，其膨胀的结果， 使它的比重大大减小，因此，靠近电极表面的炉渣和远 离电极的炉渣比重便产生了差别。
电炉按电能转换为热能的方式不同，可分为：电阻 炉、电弧炉、感应炉、复合式电炉（这种炉即有电阻炉 的性能，又有电弧炉的特点）。
铜镍冶金中所用的电炉属于复合式电炉，因这种电 炉多用wk.baidu.com熔炼矿石和精矿，故又称为：矿热电炉。
6 Nickel Metallurgy
镍冶金
7 Nickel Metallurgy
镍冶金
比重小的过热炉渣在靠近电极处不断上升而至熔池
表面，并在熔池表面向四周扩散。
14 Nickel Metallurgy
镍冶金
过热炉渣在其运动过程中与漂浮着的料坡相遇，使沉入 熔池的料坡下部表面熔化。
运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后，在渣池中向 下沉降，达到电极下端附近，一部分炉渣流向电极，在 电极―炉渣接触区内被过热，重新上升至熔池表面；
镍冶金
镍冶金
Nickel Metallurgy
Nickel Metallurgy
镍冶金
第二节 硫化镍矿的火法冶金
1 Nickel Metallurgy
镍冶金
硫化镍矿常伴生有硫化铜矿，所以常称“铜镍硫化 矿”。其熔炼理论与实践几乎与硫化铜矿精矿熔炼相同， 也采用鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉等几种熔炼方法。
2 Nickel Metallurgy
镍冶金
一、硫化镍矿电炉熔炼的炉料准备
电炉熔炼的炉料水份必须降至3%以下，不然容易 引起料堆崩塌和强烈爆炸，危及人身和设备安全。 炉料准备可用烧结或焙烧方法。
烧结可降低电炉熔炼的电能消耗，但脱硫率低。 焙烧可用制粒焙烧、沸腾炉焙烧、回转窑焙烧等 方法。 其中沸腾炉焙烧具有脱硫率高的特点，宜作为高 硫精矿的炼前准备。
另一部分炉渣则继续下降至对流运动非常薄弱的渣池下 层，在这里冰镍和炉渣进行分离。
15 Nickel Metallurgy
镍冶金
热渣在向远离电极方向的流动过程中，将自己的多余 热量传给熔池的较冷部分，从而维持了这一部分熔池 的热平衡。
而那些热渣很少流动的部位，或者说温度较低的部位， 则热量不足，温度只有1250~1350℃。
17 Nickel Metallurgy
镍冶金
各厂电炉熔炼的低镍锍成分 ％
企业名称
Ni
Cu
Co
Fe
S
贝辰加公司 7—13 4.5—11 0.3—0.5 50—54 25—27
北镍公司 7—13 4.5—11 0.3—0.5 50—53 25—27
诺里尔斯克公司12—16 9—12 0.4—0.55 47—49 22—26
3 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
b、 由一根电极通过炉渣流向另一根电极，即 角形负载。
10 Nickel Metallurgy
镍冶金
11 Nickel Metallurgy
镍冶金
当电极之间的距离不变时，星形负载和角形负 载的大小取决于电极插入渣层的深度、渣层的厚 度和炉内料坡的大小。
当电极插入深度不大时，角形负载可达总负 载的70%；随着电极插入深度的增加，角形负载 逐渐降低，电极插入很深时，为30~40%。
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。
以用廉价的耐火粘土砖砌筑。
4 Nickel Metallurgy
镍冶金
电炉熔炼缺点
A、电能消耗大，电费较高时，加工费高。 B、对炉料含水分要求严格（不高于3%）。 C、脱硫率低（16-20%），处理含硫高的物料时，应在
熔炼前采取必要的脱硫措施。
5 Nickel Metallurgy
镍冶金
二、硫化镍矿的电炉熔炼
16 Nickel Metallurgy
镍冶金
四、电炉熔炼产物
电炉熔炼硫化铜镍精矿时，其产品有 低镍锍：冶炼的中间产品，低镍锍主要由硫化镍
（Ni3S2 ）、硫化铜（Cu2S）、硫化铁（ FeS）所组成， 此外低冰镍中还有一部分硫化钴、贵金属和一些游离金属 及合金。在低镍锍中还溶解有少量磁性氧化铁。要送至转 炉工序进一步富集。 炉 渣：含贵金属很低而废弃。 烟 气：烟气经收尘、制酸后排入大气。 烟 尘： 收得的烟尘则返回电炉熔炼。
汤普森公司 15—17
2
48—50 25—27
金川公司 12—18 6—9 0.4
46—50 24—27
18 Nickel Metallurgy
镍冶金
从上表中可以看到，铜镍硫化矿石和精矿电 炉熔炼得到的低镍锍，其含镍量波动在7%-18%范围内。
三、电炉熔炼的基本原理
电炉熔炼实质上可分为两个过程： 一、热工过程（如电能转换、热能分布等） 二、冶炼过程（如炉料熔化、化学反应、锍渣分离
等）。
8 Nickel Metallurgy
电炉设备示意图：
镍冶金
9 Nickel Metallurgy
镍冶金
电流通过电炉的线路有两种：
a、 由电极通过炉渣→冰镍→炉渣→电极，即 星形负载。
电极插入愈深，星形负载的电流增高，而角 形负载电流则减小。
12 Nickel Metallurgy
镍冶金
13 Nickel Metallurgy
镍冶金
热交换作用主要是炉渣的对流运动将热能从热处带到冷 处而发出的。
炉渣的对流是由于渣池各部分的热量不同造成的。
最大的热量产于电极―炉渣的接触区，在此区域内，靠 近电极表面的渣层已大为过热，其温度可达1500— 1700℃或更高，由于渣中含有大量气泡，其膨胀的结果， 使它的比重大大减小，因此，靠近电极表面的炉渣和远 离电极的炉渣比重便产生了差别。
电炉按电能转换为热能的方式不同，可分为：电阻 炉、电弧炉、感应炉、复合式电炉（这种炉即有电阻炉 的性能，又有电弧炉的特点）。
铜镍冶金中所用的电炉属于复合式电炉，因这种电 炉多用wk.baidu.com熔炼矿石和精矿，故又称为：矿热电炉。
6 Nickel Metallurgy
镍冶金
7 Nickel Metallurgy
镍冶金
比重小的过热炉渣在靠近电极处不断上升而至熔池
表面，并在熔池表面向四周扩散。
14 Nickel Metallurgy
镍冶金
过热炉渣在其运动过程中与漂浮着的料坡相遇，使沉入 熔池的料坡下部表面熔化。
运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后，在渣池中向 下沉降，达到电极下端附近，一部分炉渣流向电极，在 电极―炉渣接触区内被过热，重新上升至熔池表面；
镍冶金
镍冶金
Nickel Metallurgy
Nickel Metallurgy
镍冶金
第二节 硫化镍矿的火法冶金
1 Nickel Metallurgy
镍冶金
硫化镍矿常伴生有硫化铜矿，所以常称“铜镍硫化 矿”。其熔炼理论与实践几乎与硫化铜矿精矿熔炼相同， 也采用鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉等几种熔炼方法。
2 Nickel Metallurgy
镍冶金
一、硫化镍矿电炉熔炼的炉料准备
电炉熔炼的炉料水份必须降至3%以下，不然容易 引起料堆崩塌和强烈爆炸，危及人身和设备安全。 炉料准备可用烧结或焙烧方法。
烧结可降低电炉熔炼的电能消耗，但脱硫率低。 焙烧可用制粒焙烧、沸腾炉焙烧、回转窑焙烧等 方法。 其中沸腾炉焙烧具有脱硫率高的特点，宜作为高 硫精矿的炼前准备。
另一部分炉渣则继续下降至对流运动非常薄弱的渣池下 层，在这里冰镍和炉渣进行分离。
15 Nickel Metallurgy
镍冶金
热渣在向远离电极方向的流动过程中，将自己的多余 热量传给熔池的较冷部分，从而维持了这一部分熔池 的热平衡。
而那些热渣很少流动的部位，或者说温度较低的部位， 则热量不足，温度只有1250~1350℃。
17 Nickel Metallurgy
镍冶金
各厂电炉熔炼的低镍锍成分 ％
企业名称
Ni
Cu
Co
Fe
S
贝辰加公司 7—13 4.5—11 0.3—0.5 50—54 25—27
北镍公司 7—13 4.5—11 0.3—0.5 50—53 25—27
诺里尔斯克公司12—16 9—12 0.4—0.55 47—49 22—26
3 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
b、 由一根电极通过炉渣流向另一根电极，即 角形负载。
10 Nickel Metallurgy
镍冶金
11 Nickel Metallurgy
镍冶金
当电极之间的距离不变时，星形负载和角形负 载的大小取决于电极插入渣层的深度、渣层的厚 度和炉内料坡的大小。
当电极插入深度不大时，角形负载可达总负 载的70%；随着电极插入深度的增加，角形负载 逐渐降低，电极插入很深时，为30~40%。
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。
以用廉价的耐火粘土砖砌筑。
4 Nickel Metallurgy
镍冶金
电炉熔炼缺点
A、电能消耗大，电费较高时，加工费高。 B、对炉料含水分要求严格（不高于3%）。 C、脱硫率低（16-20%），处理含硫高的物料时，应在
熔炼前采取必要的脱硫措施。
5 Nickel Metallurgy
镍冶金
二、硫化镍矿的电炉熔炼