镍的物理性质

课程设计说明书

题目名称： 10万吨镍冶炼厂工艺流程

系部：机械工程系

专业班级：冶金技术12-1班

学生姓名：周进

学号：2012232076

指导教师：赵宝平

完成日期：2014.6.27

新疆工程学院

课程设计评定意见

设计题目10万吨镍冶炼厂工艺流程

系部___机械工程系__ 专业班级冶金技术12-1班学生姓名____周进_______ 学生学号2012232076 评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）：2014年6月27日

新疆工程学院

机械工程系(部)课程设计任务书

2013—2014学年2 学期2014年 6 月20 日

教研室主任（签名）系（部）主任（签名）

目录

摘要: (1)

第二章镍的综述 (2)

2.1镍的性质，用途： (2)

2.1.1镍的性质 (2)

2.1.2镍的用途： (2)

2．1．3不锈钢中镍的作用及需求 (2)

2.2硫化镍矿的分类和冶炼方法 (2)

2.2.1硫化镍矿的分类 (2)

2.2.2硫化镍精矿的火法冶炼 (3)

2.2.3 镍硫的吹炼 (4)

2.2.4 高镍硫缓冷工序的目的 (4)

2.3 硫化镍的电解精炼 (5)

2.3.1 工艺原理 (6)

2.3.2 羰化反应时各元素的行为 (6)

2.3.3羰基法生产镍的实践 (6)

2.4 硫化镍精矿的湿法冶炼 (7)

2.4.1 硫化镍精矿的加压氧氨浸出 (7)

2.4.2 硫化镍精矿的硫酸化焙烧-浸出法： (8)

2.5 氧化镍矿（红土矿）的湿法浸出： (8)

2.5.1 红土矿的还原-氨浸 (8)

2.5.2 红土矿的热压酸浸： (9)

第三章镍火法冶炼电炉熔炼 (9)

3.1设计的冶炼方法 (9)

3.2 物料的熔化 (9)

3.3 熔炼反应及产物 (11)

3.3.1熔炼反应 (11)

3.3.2熔炼产物 (11)

第四章镍冶炼的冶金计算 (14)

4.1硫化铜镍精矿流态化焙烧冶金计算 (14)

4.1.1 精矿物相组成计算 (14)

4.1.2 焙烧矿产量及脱硫率计算 (15)

4.1.3焙烧矿物相组成计算 (16)

4.1.4 焙烧反应及物料量 (17)

摘要:

目前，由于不锈钢产业的迅猛发展，全球对金属镍的需求不断增加，然而硫化镍矿资源日益匮乏，使得镍产量的扩大将主要来源于红土镍矿。红土镍矿大致分为铁含量高的褐铁矿型和腐植土型两类，前者镍含量较低，宜采用高压酸浸湿法冶金工艺处理，而对于镍含量较高的腐植土型红土镍矿，电炉还原熔炼是其主流工艺。采用电炉还原熔炼工艺从红土镍矿中提取用于制造不锈钢的镍铁合金，研究了还原剂(焦粉)用量、熔剂(石灰石)用量、熔炼温度和熔炼时间对合金中镍的品位和金属回收率的影响

在自然界中，镍主要以硫化镍矿和氧化镍矿状态存在。由于元素亲氧及亲硫性的差异，在熔融岩浆中，当有硫元素存在时，镍能优先形成硫化矿物，并富集形成硫化物矿床。硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形态存在，有相当一部分以类质同象赋存于磁黄铁矿中。部分氧化镍矿是由硫化镍矿岩体风化浸淋蚀变富集而成，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶或不结晶的氧化铁)形式存在。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩经长期风化产生的矿石，在风化过程中，镍自上层浸出，而后在下层沉淀，NiO取代了相应硅酸盐和氧化铁矿物

晶格中的MgO和FeO。

第二章镍的综述

2.1镍的性质，用途：

2.1.1镍的性质

镍是一种银白色的铁磁性金属。镍的熔1453±1℃，沸点约2800℃。比重为8.9g/cm3。具有良好的导电导热性。具有良好的延展性，可制成很薄的镍片（厚度小于0.02mm）。镍能与许多金属组成合金，这些合金包括耐高温合金、不锈钢、结构钢、磁性合金和有色金属合金等。

化学性质：

镍能抗氧锈蚀，因为其表面生成致密薄膜，能阻止进一步氧化。也能抗强碱腐蚀，它在稀盐酸和硫酸中溶解很慢，但稀硝酸能与之作用。镍与氧生成三种化合物，即氧化亚镍(NiO)，四氧化三镍(Ni3O4)和三氧化二镍(Ni2O3)，只有NiO 在高温下稳定；镍与硫生成四种化合物，即NiS2, Ni6S5,Ni3S2和NiS，在冶炼高下只有Ni3S2稳定。冶金上最有意义的是镍与CO生成的羰基镍Ni(CO)4，它是挥发性化合物，沸点为43℃，分解温度为180℃。

2.1.2镍的用途：

(1)作金属材料。镍具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并能在

表面形成致密的氧化镍膜，因此具有很高的化学稳定性，是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造包括不锈钢、耐热合金钢、合金结构钢等3000多种合金，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等领域。

(2)用作镀镍，主要是在钢材及其他金属材料的基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表面层，其防腐蚀性要比镀锌层高20～25％。

(3)用作催化剂，应用于石油化工的氢化等过程。

(4)用作化学电源，如工业上已生产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni等电池和H2-Ni 密封电池。这类电池充电性能好，理论比能量较高，价格较便宜。

(5)制作颜料和染料，其最重要的是制作一种以钛酸镍为主要组分的黄橙色颜料，该颜料覆盖能力强，不易被其他颜料污染且化学性能稳定。

(6)镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业等领域。2．1．3不锈钢中镍的作用及需求

镍对钢的性能有良好的影响，钢中加入镍后，强度显著提高。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构——从体心立方(BCC)结构(铁氧体)

转变为面心立方(FCC)结构(奥氏体)，从而改善不锈钢的主要性能：可成形

性、焊接性、韧性、耐腐蚀性、光泽和高温性能等，因此镍被称为奥氏体形成元素，成为不锈钢中必不可少的添加元素

2.2硫化镍矿的分类和冶炼方法

2.2.1硫化镍矿的分类

硫化镍矿约占20%，主要为镍黄铁矿和镍磁黄铁矿。含有铜、钴和铂族元素。