镍的造锍熔炼
镍锍吹炼的基本反应
世上无难事，只要肯攀登镍锍吹炼的基本反应火法炼镍流程中电炉、闪速炉等冶炼设备产生的低镍锍，由于其成分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，这一过程大都在卧式转炉中进行。
低镍锍吹炼的任务是向转炉内低镍锍熔体中鼓入空气和加入适量的石英熔剂，将低镍锍中的铁和其他杂质氧化后与石英造渣，部分硫和其他一些挥发性杂质氧化后随烟气排出，从而得到含有价金属（Ni,Cu,Co 等）较高的高镍锍和含有价金属较的转炉渣,由于它们各自的密度不同而进行分层m 密度小的转炉渣浮于上层被排除。
高镍锍中的贵金属和部分钴也进入高镍锍中。
转炉吹炼是一个强烈的自热过程，所需要的热量全部由吹炼低镍锍过程中铁、硫及其他杂质的氧化放热和造渣反应放热来供给。
低镍锍吹炼与铜锍吹炼不同，只有第一周期，没有明显的第二周期，当低镍锍吹炼到含铁2%～4%时就作为转炉的产出物而倒出，因此低镍锍的吹炼只有造渣期，没有造金属镍期，在造渣过程中，分批加入低镍锍和生渣，保持炉内一定的液面，以保证操作的正常运行。
低镍锍的主要成分是FeS、Fe3O4、Ni3S2、Cu2S、ZnS 等，如果M 代表金属，MS 代表金属硫化物，MO 代表金属氧化物，在吹炼1250℃左右的高温下硫化物一般可按下列反应进行氧化：MS+3/2O2=MO+SO2 （1—1）MS+O2=M+SO2 （1—2）按(1—2)式进行吹炼镍锍产出金属镍要1650℃的温度，而一般卧式转炉炼不能达到如此高温,即(1—2)式不能顺利进行，（1—1）式便成为低镍锍吹炼的主要反应。
叛断一种硫化物沿何种方式进行氧化反应，较精确的方法是计算反应的自由能变化。
为简便起见，在生产实践中常常根据在该温度下金属对氧的亲和力以及硫对氧的亲和力大小来叛断。
铁对氧的亲和力最大,依次为钴、镍、铜，故在吹炼过程中铁最易被氧化。
铜、镍、钴、铁对硫的亲和力,恰与对氧的亲和力相反，故金。
镍的冶炼工艺
镍的冶炼工艺现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。
根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化物和氧化物）的不同，冶炼方法各异。
镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解的金属镍。
氧化矿主要是含镍红土矿，其褐铁矿层，含铁多、硅镁少，镍低、钴较高，一般采用湿法工艺处理，主要方法有氨浸法和硫酸法两种。
下层是混有脉石的腐植土层（包括硅镁性镍矿），含硅镁高、低铁、镍较高、钴较低，这类矿一般采用火法工艺处理。
2.1湿法工艺流程介绍目前成熟的湿法工艺流程有还原焙烧氨浸流程、高压酸浸流程和常压酸浸流程。
2.1.1还原焙烧氨浸流程还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿石先干燥然后矿石中的镍在700℃时选择性还原成金属镍钴和一部分铁被一起还原还原的金属镍经过氨浸回收。
还原焙烧氨浸流程的缺点有矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序消耗能量大消耗多种化学试剂镍和钴的回收率比火法流程和高压酸浸流程低。
2.1.2高压酸浸流程高压酸浸流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。
加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行浸出，温度245℃-260℃，通过液固分离、镍钴分离，生产电解镍、氧化镍或镍冠，有些工厂生产中间产品，如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。
高压酸浸流程处理的红土矿要求含MgO/Al2O3低，通常含MgO＜4%（含MgO越高,耗酸越高）,含Al 低的矿石。
2.1.3其他湿法工艺流程有些湿法工艺流程正在进行试验和进一步评估如强化高压酸浸工艺、常压酸浸工艺、硫酸堆浸工艺和氯化浸出工艺。
2.2火法工艺流程现有的火法工艺处理红土矿工艺流程有传统的回转窑—电炉工艺；多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺；日本大江山回转窑直接还原法。
多米尼加鹰桥竖炉——电炉工艺流程是红土矿经过干燥脱水、制团、采用竖炉煅烧生产部分还原煅烧团矿、电炉熔炼生产粗镍铁，粗镍铁在钢包炉中精炼。
日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁，该流程分为三个步骤：（1）物料预处理：磨矿、混合与制团，以提高回转窑操作效果；（2）冶炼工艺：回转窑煅烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集；（3）分离处理：回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出镍铁合金。
第三章 重金属造锍熔炼
图3-5 Cu-Cu2S-FeSl.08-Fe系状态图(见教材P92)
3.2.2 造锍熔炼过程中的物理化学变化
从FeS-FeO系可知，在高温 下它们完全互溶，所以 Cu2S-FeS系就溶解有FeO。
(a) Cu锍中的氧含量与共存的渣相中 SiO2含量的关系 BN线为SiO2饱和的FeO-SiO2炉渣
图3-12 1200℃的Cu-Fe-S系(见教材P101)
Inco氧气闪速熔炼产出品位为50%的铜锍(图3-12中的B点)； Outokumpu闪速熔炼和三菱法连续炼铜产出的铜锍品位为65%(图3-12的C 点)； Noranda熔池熔炼能炼出品位为75%的铜锍(图3-12的D点)并能较完全氧化炼 出含硫高的粗铜来(图3-12的E点)。
Anode slime
electro-copper(99.95~99.99%) Fig.3-1 priciple flowsheet of copper production by pyrometallurgy(P85)
3.2 造锍熔炼的基本原理
3.2.1 造锍熔炼的物料及产物 造锍熔炼的物料主要包括硫化精矿和造渣用的熔剂。对于铜 的造锍熔炼，熔炼的物料包括铜精矿及造渣熔剂。经过造锍熔 炼，物料中除了硫氧化成SO2从烟气中排出以外，其他元素，有 少量的被挥发，大部分则分别进入铜锍和炉渣两种产物中。熔 炼所用的精矿和产物的成分举例列于表3-6中(见教材P88)。 表3-6 铜造锍熔炼的精矿及产物的成分
3.2.2 造锍熔炼过程中的物理化学变化
(4) 造锍熔炼过程中硫化物的优先氧化反应
下面两个一般的热力学平衡反应，对硫化物熔炼有很大的意义： FeS(液)+MO(渣)=FeO(渣)+MS(锍) (3-1) 2MO+MS＝3M+SO2 (3-2) 反应式中的M代表Cu、Ni、Pb等金属。反应(3-1)和(3-2)从左向右进行 的完全程度，取决于熔炼的温度和熔体的组成。反应(3-1)可看作是锍中 FeS的优先氧化。反应(3-2)可认为是MS中的S作为MO的还原剂，是硫化 物优先氧化生产金属的基本反应 。 表3-8 MS-MO相互反应的热力学特性(1500K) (见教材P99)
硫化矿物料提镍工艺
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
硫化矿物料提镍工艺
硫化矿是当前提镍工业的主要资源。
硫化矿造锍熔炼工艺是目前处理硫化镍矿的主要方法，通过鼓风炉、反射炉、电炉、闪速炉和熔池炉熔炼，将浮选得到的镍精矿造硫产出低镍锍，经转炉吹炼得到高镍锍，然后再通过不同精炼工艺获得镍的最终产品，并提取伴生有价金属。
由于闪速熔炼中SO2 浓度高，利于制酸，可以防止和减少环境污染，是目前发展较快的先进熔炼工艺。
各厂家高镍锍的精炼工艺如表1 所示。
表1 高镍锍的主要精炼工艺和典型生产厂家
主要厂家（投产年）
高镍锍简要精炼工艺
主要产品
加拿大汤普森厂（1961）
日本住友公司（1966）
高镍锍阳极电解精炼
电镍
金川公司（1963）
高锍磨浮→硫化镍阳极电解精炼
电镍
加拿大科尔博恩港精炼厂，前苏联北镍公司等
高锍磨浮→硫化镍还原熔炼→粗镍电解
电镍
英国克莱达奇厂（1902）
氧化焙烧/还原焙烧→常压加压羰基法。
镍冶炼的原理与工艺
硫化镍精矿的湿法冶炼
总结词
通过酸浸或碱浸的方法，将硫化镍精矿中的镍提取出来。
详细描述
硫化镍精矿的湿法冶炼通常采用酸浸或碱浸的方法。在酸浸过程中，硫化镍精矿与硫酸反应，生成硫酸镍和二氧 化硫；在碱浸过程中，硫化镍精矿与氢氧化钠反应，生成氢氧化镍和硫化钠。通过这些反应，镍从矿石中溶解出 来，进入溶液中，从而实现镍的提取。
噪音污染
冶炼过程中的机械噪音和气体排放噪音等 ，会对周边居民的生活产生影响。
固体废弃物
冶炼过程中产生的废渣、废石等固体废弃 物，如不妥善处理，会对环境造成长期影 响。
资源循环利用与节能减排
资源循环利用
通过回收利用冶炼过程中产生的废气、 废水、固体废弃物等，减少资源浪费， 降低生产成本。
VS
节能减排
电解产物的处理与提取
镍金属的沉积
在阴极上沉积出镍金属，需要定期刮取或用其他方法收集。
氢气的处理
电解过程中产生的氢气需要经过处理后排放，以防止环境污染。
残余电解液的处理
残余的电解液可以经过处理后再次使用，以节约资源和降低生产成 本。
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ANALYSIS
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02
火法冶炼工艺
硫化镍精矿的火法冶炼
熔炼
将硫化镍精矿和适量的熔剂混合，在高温下熔化成镍锍，镍锍主 要成分为镍、铁、硫的混合物。
吹炼
熔炼得到的镍锍经过吹炼作业，使铁和硫分离，得到高镍锍。
烟化
将高镍锍在烟化炉中吹炼，使硫以二氧化硫的形式挥发，得到富 集的镍。
低品位镍矿中提取出有价值的镍元素。
转炉高冰镍冶炼工艺流程
转炉高冰镍冶炼工艺流程转炉高冰镍冶炼那点事儿。
咱今天就来唠唠转炉高冰镍冶炼的工艺流程。
这转炉高冰镍冶炼啊，就像是一场奇妙的化学魔术表演呢。
一、原料准备。
这就好比是做饭前先准备食材一样。
转炉高冰镍冶炼需要镍精矿之类的原料。
这些原料可得是高质量的呀，要是原料不行，那后面可就麻烦大了。
就像你做菜，食材不新鲜，做出来的菜肯定不好吃。
镍精矿里得有足够的镍含量，还不能有太多杂质。
要把这些原料处理一下，弄成合适的粒度和状态，这样才能放进转炉里开始冶炼。
二、转炉熔炼。
这可是整个工艺流程的重头戏呢。
把准备好的原料放进转炉里，就像把食材放进锅里开始煮一样。
转炉里面可是超级热的，温度高得吓人。
在这么高的温度下，原料开始发生各种奇妙的化学反应。
那些镍呀、铁呀、硫呀，都开始重新组合，就像一群小伙伴在热热闹闹地开派对。
在这个过程中，氧气也会参与进来，它就像是一个调皮的小捣蛋鬼，在里面搅和，让反应变得更加复杂。
转炉不停地转动，就像是在给里面的原料做按摩，让它们充分反应。
这个时候，会产生很多的气体，这些气体可不能小瞧，得好好处理，要是随便排放，那可就对环境不友好啦。
三、造锍熔炼。
这一步也很关键哦。
在转炉熔炼的基础上，会进行造锍熔炼。
这时候会形成一种特殊的熔体，就像是一种超级浓稠的液体。
这个熔体里面包含着很多有用的东西，比如说高冰镍。
这个过程就像是在大海里捞珍珠一样，要把高冰镍从众多的物质中分离出来。
这个熔体的成分和性质得控制得很好，如果控制不好，高冰镍的质量就会受到影响。
四、精炼。
精炼就像是给高冰镍来一次大变身。
高冰镍从转炉里出来的时候，虽然已经有了基本的模样，但是还不够完美。
精炼就是要把里面的杂质进一步去除，让高冰镍的纯度更高。
这个过程可能会用到一些特殊的试剂或者方法，就像给高冰镍做美容一样。
把高冰镍变得更纯净，这样它的价值就更高啦。
就像一个人经过精心打扮之后，变得更加出众一样。
五、产品处理。
高冰镍经过精炼之后，就到了最后的产品处理阶段啦。
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解决思路
Cu2O(1)+FeS(1)=Cu2S(1)+FeO(1) ΔGθ=-146440+19.25T,kJ·kg-1·mol-1
logK=log
当T=1473K时，K=104.2. 以上计算所得的平衡常数值很大，这说明Cu2O几乎完全被 硫化进入冰铜。因此，对铜的硫化物原料（如CuFeS2）进 行造硫熔炼时，只要氧化气氛控制得当，且保证有足够的 F是eS对存硫在化，物就进可行以氧使化铜富完集全熔以炼C（u2S造的硫形熔态炼进）入的冰理铜论。基这础就。
任务实践
这个图初看起来线条很多，其中主要 是等温线和液相分层区内不同温度下进行偏 晶反应的两液相分层组成的连线。如果把等 温 线 和 连 线 去 掉 ， 则 得 如 图 4-6 所 示 对 CuFe-S三元系（梯形部分）液相面状态图上的 面、线、点的意义说明如下：
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任务目标
这种MeS的共熔体在工业上一般称为 冰铜（硫）。例如铜冰铜的主体为Cu2S，其 余为FeS及其它MeS。铅冰铜除含PbS外， 还含有Cu2S、FeS等其它MeS。又如镍冰铜 （冰镍）为Ni3O2·FeS，钴冰铜为CoS·FeS 等。
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的吹炼
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2020/10/31
镍的造锍熔炼
镍的造锍熔炼是一种将镍矿石转化为镍铁合金的重要工艺过程。
在这个过程中，镍矿石经过一系列的物理和化学反应，最终得到高纯度的镍铁合金。
以下是对镍的造锍熔炼的详细介绍。
一、镍矿石的选矿镍的造锍熔炼首先需要进行选矿处理。
镍矿石常见的有磁镍矿、硫化镍矿和氧化镍矿等。
选矿的目的是通过物理方法将镍矿石中的杂质去除，提高镍的品位。
常用的选矿方法包括浮选、磁选、重选等。
选矿过程中还需考虑镍矿石的矿石类型、矿石性质以及产品要求等因素。
二、镍矿石的破碎和粉磨经过选矿处理后的镍矿石需要进行破碎和粉磨。
破碎的目的是将矿石分解成较小的颗粒，方便后续的浸出和熔炼操作。
常用的破碎设备有颚式破碎机、圆锥破碎机等。
粉磨的目的是进一步细化矿石颗粒，提高矿石的表面积，有利于浸出和还原反应。
常用的粉磨设备有球磨机、磨辊机等。
三、镍矿石的浸出经过破碎和粉磨后的镍矿石需要进行浸出操作。
浸出是指将矿石中的有价金属溶解到溶液中。
常用的浸出方法有酸浸法、氧化浸法和氨浸法等。
在镍的造锍熔炼中，常用的浸出方法是酸浸法。
酸浸法通常采用硫酸和盐酸等酸性溶液，将镍矿石中的镍离子溶解到溶液中。
四、镍的还原镍矿石中的镍离子在浸出后需要进行还原操作，将其还原成金属镍。
常用的还原方法有焙烧还原法和直接还原法。
焙烧还原法是将浸出得到的镍盐溶液经过蒸发和焙烧等处理，得到金属镍。
直接还原法是将浸出得到的镍盐溶液中的镍离子通过化学反应直接还原成金属镍。
五、镍的造锍经过还原后的金属镍需要进行造锍操作，将其转化为镍铁合金。
造锍的主要目的是利用高温条件下的冶炼反应，使镍与铁发生合金化反应，得到镍铁合金。
在造锍过程中，通常需要添加一定量的焦炭或其他还原剂，以提供还原剂中的碳对镍的还原作用。
造锍过程中，还需控制合金中的硫含量和杂质含量，以获得所需的镍铁合金品位。
六、镍铁合金的精炼经过造锍得到的镍铁合金还需进行精炼操作。
精炼的目的是进一步除去镍铁合金中的杂质，提高镍铁合金的纯度。
常用的精炼方法有氧化精炼、电解精炼和火法精炼等。
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标题：镍的造锍熔炼
引言：
镍是一种重要的金属元素，具有广泛的应用领域。
在工业生产中，镍常常需要进行造锍熔炼，以提取和纯化出高质量的镍锍。
本文将详细介绍镍的造锍熔炼过程，包括原料准备、熔炼设备、工艺流程以及产品应用等方面的内容。
一、原料准备
造锍熔炼的原料主要包括镍矿石、还原剂和辅助剂等。
常见的镍矿石有镍磁铁矿、镍橄榄石等，其中镍磁铁矿是最主要的矿石。
还原剂通常采用焦炭或煤作为主要原料，辅助剂包括石灰、硅石等。
二、熔炼设备
造锍熔炼通常采用电炉或转炉等设备进行。
电炉是一种通过电能将原料加热至高温并进行熔融的设备，转炉则是利用氧化铁矿进行燃烧反应产生高温的设备。
这两种设备都具有高温、高效的特点，能够满足镍的造锍熔炼需求。
三、工艺流程
1. 原料预处理：将镍矿石进行破碎、磨细，以便提高矿石的表面积和反应速度。
2. 混合配料：按一定比例将破碎后的矿石、还原剂和辅助剂混合均匀，形成锍炉料。
3. 熔炼过程：
(1) 炉料加入：将锍炉料逐步加入熔炼设备中，保持合适的料层厚度。
(2) 加热熔融：通过电能或燃烧反应使炉料加热至高温，使其熔融。
(3) 还原反应：在高温下，还原剂与镍矿石发生还原反应，使镍从矿石中析出，并与还原剂产生反应生成镍铁合金。
(4) 渣化分离：炉内的杂质和氧化物被转化为渣，通过合理的操作使渣与镍铁合金分离。
4. 精炼净化：对得到的镍铁合金进行进一步的精炼净化，去除杂质和不纯物质，提高镍的纯度。
5. 产品制备：经过精炼净化的镍铁合金可以用于制备各种镍合金产品，如不锈钢、合金钢等。
四、产品应用
镍是一种重要的工业原料，广泛应用于冶金、化工、电子、航空航天等领域。
镍合金具有优异的耐腐蚀性、高温强度和磁性等特点，被广泛用于制造航空发动机、核能设备、化工设备等高端产品。
结论：
镍的造锍熔炼是一个复杂而关键的工艺过程，需要严格控制原料配比、加热温度和熔炼时间等参数，以确保得到高质量的镍锍。
随着科技的进步和工艺的改进，镍的造锍熔炼技术将不断提高，为镍产业的发展和应用提供更多的可能性。