镍的物理性质

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镍材料的物理和化学性质分析

镍材料的物理和化学性质分析

镍材料的物理和化学性质分析镍是一种重要的金属材料,常用于制造钢铁、电池、合金及其他化工产品等。

它的物理和化学性质与医疗器械、电子、航空航天等行业的发展密切相关,因此我们有必要对镍材料的性质做出进一步的了解和分析。

一、物理性质1. 密度和比热镍的密度为8.9克/立方厘米,比热为0.44焦耳/克•摄氏度。

这些参数使它具有优异的加工性能,可以轻松地制造各种形状的零件和产品。

2. 相变温度和热膨胀系数镍具有较高的相变温度和热膨胀系数,这使得它在高温环境中使用时能够维持稳定的性能和尺寸。

例如,在航空航天器制造中,镍合金常用于制造高温部件,如涡轮叶片、燃烧室等。

3. 导电性和磁性镍是一种优异的导电体,具有优异的电子传输和电流稳定性。

此外,它还是一种被广泛应用的磁性材料,常用于制造电机、变压器等电器设备。

二、化学性质1. 腐蚀和抗蚀性能镍具有良好的抗腐蚀性能,能够在高温和强酸/碱环境下保持其稳定性和性能。

这使得它被广泛用于制造化工设备、医疗器械器材以及耐高温耐腐蚀的合金材料等。

2. 氧化和还原性镍与许多元素都能形成不同的氧化物和化合物,因而也有非常广泛的领域用途。

例如,许多电池中使用的镍氢电池或锂离子电池都是以镍为正极材料,其还原反应使电池放电放能。

三、应用领域镍材料的性质决定了它在许多领域中的应用广泛。

以下是几个常见的应用领域:1. 电子设备镍的高导电和低磁阻特性使其成为一种常用的电子元件材料。

例如,镍用于制造铁氧体材料和磁铁,在计算机、手机等设备中有广泛应用。

2. 航空航天航空航天器制造需要高强度、高温及耐腐蚀的材料。

镍合金是一种常用的材料,用于制造涡轮叶片、燃烧室、喷气发动机等高温部件。

3. 医疗器械镍材料在医疗器械领域中应用广泛,包括人工假肢、人工关节、种植物等,其优异的生物相容性和耐腐蚀性都是重要的考虑因素。

4. 化工领域镍在化学反应催化剂中有广泛应用,可用于生产化肥、合成氨、氯化氢等工业原料。

在这些领域中,镍材料的物理和化学性质的差异及优异的应用性能都是非常关键的。

镍冶金

镍冶金

7.3.1.4 .3 缓冷工序的工艺原则 缓冷使相分离,并促进晶粒长大。控制从1200K到644K间的冷 却速度十分重要,特别是控制848K~793K间的冷却速度,有利 于 Cu2S和Cu-Ni合金相从固体Ni3S2基体中析出,并和已析出的 Cu2S和Cu-Ni合金相晶粒结合。冷却速度过快, Ni3S2基体中存 在Cu2S和Cu-Ni合金相的极细晶粒,不利于选矿分离。 7.3.1.4 .4 高镍硫的分离 缓冷后的高锍镍经过破碎、磨细、磁选和浮选,得到的Cu2S精 矿送铜冶炼系统处理; Ni3S2精矿经反射炉熔炼,浇铸成Ni3S2 阳极板,进行电解精炼生产电镍; Cu-Ni合金用于回收贵金属。
7.3.3 硫化镍的电解精炼 硫化镍阳极的隔膜电解工艺是我国目前主要的电解镍生产工 艺,其镍产量占总镍产量的90%以上。 电解精炼采用隔膜电解槽。用硫化镍板做阳极,阴极为镍始 极片,电解液用硫酸盐溶液和氯化盐混合溶液。 电解精炼的电极反应:
阳极
Ni3S2 – 2e = Ni2+ + 2NiS 2NiS - 4e=2Ni2++2S Ni2+ + 2e = Ni
7.1.2. 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,在冶炼高温 下只有Ni3S2稳定。
Na2CO3=Na2O+CO2 2Na2O+3S=2Na2S+SO2 Na2O+SiO2=Na2SiO3

ni的熔点

ni的熔点

ni的熔点是多少---------------------------------------------------------------------- 镍(NI)的具体熔点是1453℃。

镍的其他物理性质:1、有良好延展性,具有中等硬度。

2、镍是银白色金属,具有磁性和良好的可塑性。

有好的耐腐蚀性,镍近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素。

3、它能够高度磨光和抗腐蚀。

溶于硝酸后,呈绿色。

4、密度为8、902克每立方厘米。

5、熔点为1453摄氏度,沸点为2732摄氏度。

镍的化学特性:外围电子排布3d84s2,位于第四周期第Ⅷ族。

化学性质较活泼,但比铁稳定。

室温时在空气中难氧化,不易与浓硝酸反应。

细镍丝可燃,加热时与卤素反应,在稀酸中缓慢溶解。

能吸收相当数量氢气。

镍不溶于水,常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜,能阻止本体金属继续氧化。

在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni2+;耐强碱。

镍可以在纯氧中燃烧,发出耀眼白光。

同样的,镍也可以在氯气和氟气中燃烧。

对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应。

镍是一个中等强度的还原剂。

镍盐酸、硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的浸蚀极慢。

镍在稀硝酸缓慢溶解。

发烟硝酸能使镍表面钝化而具有抗腐蚀性。

镍同铂、钯一样,钝化时能吸大量的氢,粒度越小,吸收量越大。

镍的重要盐类为硫酸镍和氯化镍。

实验室中也常用到硝酸镍,带有结晶水,化学式为Ni(NO3)2·6H2O,绿色透明的颗粒,易吸收空气中的水蒸汽。

与铁,钴相似,在常温下对水和空气都较稳定,能抗碱性腐蚀,故实验室中可以用镍坩埚熔融碱。

硫酸镍(NiSO4)能与碱金属硫酸盐形成矾Ni(SO4)·6H2O(MI 为碱金属离子)。

+2价镍离子能形成配位化合物。

常压下,镍即可与一氧化碳反应,形成剧毒的四羰基镍(Ni(CO)4),加热后它又会分解成金属镍和一氧化碳。

镍及其主要化合物的物理化学性质

镍及其主要化合物的物理化学性质

世上无难事,只要肯攀登镍及其主要化合物的物理化学性质镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素,其在元素周期表中的位置决定了镍及其化合物的一系列物理化学特性,镍的许多物理化学性质与危钴、铁相似;由于在元素周期表中与铜毗邻,因此在亲氧和亲硫性方面又较接近铜。

(一)镍的主要物理化学性质镍是一种银白色的金属,在20℃时的密度为8.908g.cm-3,熔点(1453℃)时液体镍的密度为7.9g·cm-3, 1500℃为7.76g·cm-3,其他镍产品的密度(g.cm-3)分别为:铸镍8.8,电镍8.9,镍丸8.4,化学纯致密镍9.04±0.03。

在20℃时镍的比电阻为6.9×10-6Ω/cm.镍基合金虽然广泛用于热元件,但由于易氧化的原因纯镍实际上无此用途。

热电性与铁、铜、银、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钢产动势。

室温下工业用镍最大饱和极化强度为0.61T,最低矫顽力为1.5A/cm,是许多磁性物料(由高导磁率的软磁合金至高矫顽磁性,它确定了镍磁性器件工作的上限温度。

单位体积的镍能吸收4.15 倍体积的氢气。

镍的原子序数28,原子量58.71,熔点(1453±1)℃,沸点2732℃。

镍在大气中不易生锈,能抵抗苛性碱的腐留尼旺岛蚀。

大气实验结果表明,99%纯度的镍在20 年内不生锈痕,无论在水溶液或溶盐内镍抵抗苛性碱的能力都很强;沸腾的50%苛性钠溶液中每年的蚀速度不超过25µm,对于盐类溶液,只容易受到氧化性盐类(如氧化高铁或次氧酸铁盐)的侵蚀。

在空气或氧气中,镍的电极位为-0.227V,25℃时为-0.231V,若溶液中有少量杂质,尤其是有硫存在时,镍即显著钝化。

(二)镍的主要化合物及其性质镍的化合物在自然界里有三种基本形态,即镍的氧化物、硫化物和砷化物。

它的氧化物有氧化亚镍(NiO)、四氧化三镍(Ni2O3)。

镍的电位差问题回答

镍的电位差问题回答

镍的电位差镍的电位差是指在标准条件下,镍与标准氢电极之间的电势差。

镍是一种化学元素,其原子序数为28,属于过渡金属。

它的化学符号为Ni,在自然界中广泛存在于地壳中和太阳系中。

镍是一种重要的工业金属,主要用于制造不锈钢、合金、电池等。

一、镍的物理性质1. 密度:镍的密度为8.9克/立方厘米,比铁略轻。

2. 熔点:镍的熔点为1455℃。

3. 沸点:镍的沸点为2913℃。

4. 硬度:镍的硬度较高,可以制成硬币等物品。

二、镍的化学性质1. 可溶性:在酸性溶液中,镍可以被溶解。

2. 氧化性:在高温下,镍可以与氧气反应生成氧化物。

3. 还原性:在还原剂作用下,如氢气或碳热还原法等,可将其还原为纯金属。

4. 腐蚀性:在强酸和强碱作用下会发生腐蚀。

三、镍的电位差1. 定义:镍的电位差是指在标准条件下,镍与标准氢电极之间的电势差。

2. 测定方法:可以使用电化学实验方法进行测定,如循环伏安法、线性扫描伏安法等。

3. 影响因素:镍的电位差受到温度、浓度、氧化还原状态等因素的影响。

4. 应用:镍的电位差可以用于制备合金、制造电池等领域。

四、镍的应用1. 制造不锈钢:镍是不锈钢中重要的合金元素,可以提高其耐腐蚀性和强度。

2. 制造合金:镍可以与其他元素形成多种合金,如铜镍合金、铬镍合金等,这些合金具有良好的耐腐蚀性和机械强度。

3. 制造电池:在镉镍电池和镉氢化物电池中,都需要使用到纯度较高的镍质材料。

4. 其他应用:除此之外,还有制造硬币、催化剂等。

五、镍对人体健康的影响1. 吸入镍粉末或镍化合物会对呼吸系统造成危害,引起支气管炎、肺炎等。

2. 镍与皮肤接触会引起过敏反应和皮炎等皮肤病。

3. 镍是一种致癌物质,长期接触会增加患癌的风险。

六、结论镍是一种重要的工业金属,在不锈钢、合金、电池等领域有广泛应用。

其电位差可以用于制备合金、制造电池等领域。

但是,长期接触镍会对人体健康造成危害,需要注意防护措施。

ni原子半径

ni原子半径

ni原子半径镍是一种重要的金属元素,具有良好的机械性能、耐腐蚀性和高温强度。

它广泛应用于电子、航空、航天、化工、医药等领域。

了解镍的基本性质对于研究它的应用具有重要意义。

其中,镍原子半径是一个重要的物理量,本文将对其进行介绍。

镍的基本性质镍是一种银白色的金属,密度为8.9克/立方厘米,熔点为1455℃,沸点为2730℃。

它是一种贵金属,价格较高,但是比银、金等贵金属便宜。

镍的化学性质比较稳定,不易被氧化,但是在强酸和强碱条件下会腐蚀。

它具有良好的磁性,是铁、钴、镍三种元素中唯一具有磁性的非铁磁金属。

镍的结构和原子半径镍的原子序数为28,它的原子结构为1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s。

镍原子的中心是原子核,由28个质子和中子组成。

电子以能级的形式绕着原子核运动,外层电子的运动轨道是由四个量子数来描述的。

其中,主量子数n表示电子所处的能级,角量子数l表示电子的轨道形状,磁量子数m表示电子的运动方向,自旋量子数s表示电子自转方向。

镍原子的半径是指从原子核到最外层电子轨道的距离。

镍原子的半径为149皮米,与铁、钴的原子半径相近,说明它们的物理性质具有相似性。

镍原子的半径受到原子核电荷数、外层电子数量和能级等因素的影响。

一般来说,原子核电荷数越大,原子半径越小;外层电子数量越多,原子半径越大;能级越高,原子半径越大。

镍的应用镍是一种重要的金属元素,广泛应用于电子、航空、航天、化工、医药等领域。

其中,电子领域是镍的主要应用领域。

镍可以作为电子元器件的材料,例如电容器、电感等。

镍还可以作为电池的材料,例如镍镉电池、镍氢电池等。

此外,镍还可以作为催化剂的材料,例如合成氨、加氢裂化等化学反应中需要使用的催化剂。

结论镍原子半径是一个重要的物理量,它可以反映出镍的基本性质。

了解镍的原子半径可以帮助我们更好地理解它的物理性质,并在应用中更好地利用它的优势。

镍是一种重要的金属元素,具有广泛的应用领域,在未来的发展中将会发挥更加重要的作用。

镍元素的符号

镍元素的符号

镍元素的符号1. 镍元素的基本信息镍(Nickel)是一种化学元素,原子序数为28,化学符号为Ni。

它是一种过渡金属,位于第4周期和8族元素。

镍元素的原子质量为58.6934,密度为8.908g/cm³,熔点为1455°C,沸点为2913°C。

镍是一种银白色的金属,具有良好的延展性和可塑性。

2. 镍元素的发现历史镍元素于1751年被瑞典化学家Axel Fredrik Cronstedt发现。

当时,Cronstedt从一种含有镍的矿石中分离出了一种新的金属。

他将这种金属命名为“nickel”,这个词来自于德语“Kupfernickel”,意为“小恶魔的铜”。

这是因为当时人们发现从这种矿石中提取金属时,会产生有毒的气味,导致工人们生病甚至死亡。

3. 镍元素的性质和用途3.1 物理性质镍是一种延展性和可塑性很好的金属,具有良好的导电和导热性能。

它的熔点较高,可以在高温下保持较好的强度和稳定性。

镍还具有较高的磁导率和磁饱和磁感应强度,因此被广泛应用于制造磁性材料和电子元器件。

3.2 化学性质镍在常温下相对稳定,不易与空气中的氧气反应。

然而,在高温下,镍会与氧气反应生成镍的氧化物。

镍还容易与硫、磷等非金属元素形成化合物。

此外,镍具有良好的耐腐蚀性,可以抵御大部分酸、碱和盐的侵蚀。

3.3 应用领域镍是一种重要的工业金属,广泛用于各个领域。

以下是镍的主要应用领域:•镍铁合金:镍铁合金是一种重要的磁性材料,常用于制造电动机、发电机、变压器等电子设备。

镍铁合金还具有高温强度和耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、化工等领域。

•不锈钢:镍是不锈钢中的重要合金元素,可以提高不锈钢的耐腐蚀性和机械性能。

不锈钢广泛应用于建筑、汽车、厨具等领域。

•电池材料:镍在电池材料中具有重要作用。

镍氢电池和镍镉电池是目前常用的可充电电池,它们具有高能量密度和长寿命。

•化学催化剂:镍在化学反应中具有催化作用,被广泛应用于化学工业中的催化剂制备。

镍简介介绍

镍简介介绍
镍简介介绍
汇报人: 2024-01-07
目录
• 镍的物理性质 • 镍的化学性质 • 镍的来源和提取 • 镍的应用 • 镍对环境和健康的影响
01
镍的物理性质
镍的外观
01
镍是一种银白色的金属,具有金 属光泽,常温下不易氧化。
02
镍的表面容易形成氧化层,这有 助于保护内部金属不被进一步氧 化。
镍的密度
03
硝酸镍主要用于制造镍合金和
电镀等。
04
氧化镍是一种常见的催化剂和
颜料,也用于陶瓷和玻璃制造
等领域。
05
硫化镍是重要的矿物原料,可 用于提取镍和钴等金属元素。
06
03
镍的来源和提取
镍矿的类型
01
02
03
红土镍矿
红土镍矿是最常见的镍矿 类型,主要分布在热带地 区,如澳大利亚、印度尼 西亚和菲律宾。
04
镍的应用
镍的应用
• 镍是一种银白色的金属元素,具有高度耐 腐蚀性和延展性。它在地球上的储量丰富 ,是工业和科技领域中非常重要的金属之 一。
05
镍对环境和健康的影响
镍对环境和健康的影响
• 镍是一种银白色的金属元素,具 有高度耐腐蚀性和延展性。它在 自然界中以镍矿的形式存在,并 广泛应用于工业、制造业和电子 产品等领域。
镍的化学反应
镍具有较高的化学活性, 能够与多种元素进行反应 ,形成各种化合物。
镍与硫反应生成硫化镍, 与氯气反应生成氯化镍, 与氢气反应生成氢化镍等 。
ABCD
在空气中,镍容易氧化生 成坚固的氧化膜,保护内 部的镍不被进一步氧化。
在高温条件下,镍能够与 碳、一氧化碳等发生反应 ,生成碳化镍和羰基镍等 化合物。
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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。

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%。

氧化矿占80%,分两类,一类是高硅镁质的镍矿,包括硅酸镁镍矿和暗蛇纹石( NiSO3.mMgSiO3.nH2O);另一类为红土矿是镍(含量1%)铁(含量40%~50%)氧化物组成的共矿。

氧化镍矿难选,故它目前占镍产量比重不大(只有40%),但氧化矿占镍储藏量大,特别是红土矿(占氧化矿的80%),因此它是未来镍的主要来源。

镍的生产方法分为火法和湿法。

2.2.2硫化镍精矿的火法冶炼占硫化矿提镍的86%,其处理方法是先进行造锍熔炼制取低镍硫,然后再送转炉对低镍硫进行吹炼产出高镍硫;经缓冷后进行破碎、磨细;通过浮选、磁选产出高品位硫化镍精矿、硫化铜精矿和铜镍合金。

类似于火法炼铜工艺。

生产熔炼(1)鼓风炉熔炼:鼓风炉熔炼是最早的炼镍方法,我国在20世纪60~70年代主要采用此方法,目前随着生产规模的扩大,冶炼技术的进步以及环保要求,此法已逐步被淘汰。

(2)电炉熔炼:主要用于低镍锍的生产,我国的金川公司也用矿热电炉处理硫化镍精矿。

(3)闪速熔炼:我国熔炼硫化镍精矿生产低镍锍的主要方法。

生产工艺包括精矿的深度干燥、配料、闪速熔炼、转炉吹炼和炉渣贫化等过程。

2.2.2.1 闪速熔炼原理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。

2.2.2.2 闪速熔炼产物闪速熔炼的产物为铜镍锍和炉渣。

(1)铜镍锍铜锍镍主要由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的总含量为45%~50%。

(2)炉渣炼镍炉渣中含FeO、CaO、SiO2和大量MgO,熔点为1473K。

2.2.2.3 镍闪速熔炼的技术指标镍闪速熔炼的主要指标为:(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:Ni97.16%,Cu98.48 % ,Co65.46 %,硫回收率高于95%。

2.2.3 镍硫的吹炼镍锍的吹炼是使其中的FeS 氧化造渣,除去铁和部分硫,产出主要与Ni2S2和Cu2S组成并富集了贵金属的高镍锍。

一般高镍锍含Ni+Cu的总和为70%~75%,含硫为18%~24%。

镍锍吹炼原理镍锍吹炼只有造渣过程:2Fe+O2+SiO2=2FeO.SiO22FeS+3O2+SiO2=2FeO.SiO2+2SO2吹炼直到产出高镍锍为止,而没有造金属过程,因为反应:Ni3S2+4NiO=7Ni+2SO2要在1773K高温才能进行,而空气吹炼温度为1623K。

2.2.4 高镍硫缓冷工序的目的高镍锍的缓冷是将转炉产出的高镍锍熔体注入8~20t的保温模内,缓冷72h,以使其中的铜锍化物和镍锍化物和铜镍合金相分别结晶,有利于下一步相互分离。

2.2.4.1 高镍硫缓冷过程的降温秩序(1)温度在1200K以上时,锍镍中的各组分完全混熔。

温度降到1200K以下时,Cu2S开始结晶,温度越低,液相中Cu2S析出的越多,缓冷使Cu2S趋向于生成粗粒晶体。

(2)熔体降温到约973K时,金属相铜、镍合金开始结晶。

(3)当温度降到848K时,Ni3S2开始结晶。

同时液态熔体完全冷固。

该温度点为铜、镍、硫三元共晶液相的共晶点。

此时,镍在Cu2S中含量<0.5%,铜在Ni3S2中含量约6%。

(4)固体温度降到793K时,Ni3S2完成结构转化,由高温的β型转化为低温的β′型。

析出部分Cu2S和Cu-Ni合金,铜在β′基体中的含量下降为2.5%,793K 也是三元系共晶点。

(5)温度继续下降,Ni3S2相中不断析出Cu2S和Cu-Ni合金相,直至644K为止。

此时Ni3S2相中含铜<0.5%。

缓冷工序的工艺原则缓冷使相分离,并促进晶粒长大。

控制从1200K到644K间的冷却速度十分重要,特别是控制848K~793K 间的冷却速度,有利于Cu2S和Cu-Ni合金相从固体Ni3S2基体中析出,并和已析出的Cu2S和Cu-Ni合金相晶粒结合。

冷却速度过快,Ni3S2基体中存在Cu2S 和Cu-Ni合金相的极细晶粒,不利于选矿分离。

2.2.4.2高镍硫的分离冷后的高锍镍经过破碎、磨细、磁选和浮选,得到的Cu2S精矿送铜冶炼系统处理;Ni3S2精矿经反射炉熔炼,浇铸成Ni3S2阳极板,进行电解精炼生产电镍;Cu-Ni合金用于回收贵金属氧化镍精矿的火法冶炼以炼镍铁为主,采用电炉还原熔炼产粗镍铁,粗镍铁经过精炼除硅、碳、硫、磷、铬等产出镍铁合金,用于生产合金钢。

氧化镍矿也可用于生产镍锍,但在电炉熔炼过程中须加入硫化剂(硫磺)进行硫化。

2.2.3 电炉还原熔炼粗镍铁经过煅烧后的氧化镍矿,配以4%的焦炭一同从电炉炉顶加入炉内,镍、铁还原后,得到粗镍铁合金;炉渣间断放出,经水淬后弃去。

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