火法冶炼工艺

金川集团公司火法冶炼工艺流程钛冶金简介镍在国民经济中的作用概括起来镍的用途可分为六类:a.作金属材料,包括制作不锈钢,耐热合金钢和各种合金等3000多种,占镍消费量的70%以上,b.用于电镀,其用量约占镍消费量的15%.主要用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,其防腐性能要比镀锌层高20~15%.c.在石油化工的氢化过程中作催化剂.在煤的气化过程中,当用CO和H2合成甲烷时发生下列反应:CO+3H2→CH4+H2O(温度800℃,催化剂)常用的催化剂为高度分散在氧化铝基体上的镍复合材料(Ni25~27%).这种催化剂不易被H2S,SO2所毒化.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.铁素体是一种较新的陶瓷材料,主要用于高频电器设备.金属镍的简介金属镍是元素周期表第八副族铁磁金属之一，银白色，原子序数为28，原子量为58.71，镍具有磁性，是许多磁性物料（由高导磁率的软磁合金至高娇顽力的永磁合金）的主要组成部分，其含量常为10～20％。具有实际意义是金属镍的化学性质，主要是在大气中不易生锈，及能抵抗苛性碱的腐蚀。在空气或氧气中，镍表面上形成一层NiO薄膜，可防止进一步氧化，但是含硫的气体对镍有严重的腐蚀。镍化合物的简介①氧化物：三种即氧化亚镍（NiO)，四氧化三镍（Ni3O4)及三氧化二镍（Ni2O3)a、三氧化二镍仅在低温时稳定，加热至400～450℃，即离解为四氧化三镍，进一步提高温度最终变成氧化亚镍。b、氧化亚镍具有触媒作用，可使SO2转变为SO3，而SO3与NiO有可以形成稳定的硫酸盐，并较铜、铁的硫酸盐稳定，加热到750～800℃才显著离解。②硫化物：有NiS2、Ni6S5、Ni3S2、NiS。硫化亚镍NiS在高温下不稳定，在中性和还原性气氛下受热时即按下式离解：6NiS＝2Ni3S2+S2在冶炼温度下，低硫化镍Ni3S2是稳定的，其离解压比FeS小但是比Cu2S大。镍类似铁和钴，在50～100℃温度下，可与一氧化碳形成羰基镍Ni+4CO=Ni(CO)4当温度提高至180～200℃时，羰基镍又分解为金属镍。铜的用途1、广泛用于电气工业、机械制造业中。2、铜是国防工业及其重要的材料，制造飞机、坦克、大炮等都需要大量的铜。3、铜还以各种氧化物的形式应用于农药、医疗和民用等工业部门。2003年，全世界产铜1513万吨，中国产铜164万吨．金属铜的物理化学性质简介铜：在元素周期表中属于第一副族的元素，原子序数为29，原子量为63.57。1、铜是一种玫瑰红色的、柔软，具有良好的延展性能的金属，易于锻造和压延。2、铜在常温、干燥的空气中不起化学变化，但在含CO2的潮湿空气中易形成一薄层碱式碳酸铜（铜绿）CuCO3.Cu（OH）2，它可保护铜不再被腐蚀，但铜绿有毒，故纯铜不宜做食用器具。铜的化合物铜的氧化物：有两种即CuO和Cu2OCuO：低温稳定化合物，在空气中加热到1060，即开始分解：4CｕO=2Cｕ2O+O2Cu2O：熔点为1253，只有加热到1060以上时才稳定，低于此温度部分氧化成氧化铜，氧化亚铜与某些金属硫化物共热时，发生交互反应：Cｕ2O+FｅS＝Cｕ2S+FｅO(铜锍熔炼的基本反应）2Cｕ2O+Cｕ2S＝6Cｕ+SO2（铜锍吹炼的主要反应）铜的硫化物：有两种即CuS、Cu2SCuS：是不稳定化合物，加热时分解．Cu2S：高温下不稳定，且易氧化．在有足够硫（硫化亚铁）存在下，铜均以硫化亚铜存在．什么是火法冶炼所谓火法冶炼：即是在较高的温度下，从各种有色金属的矿物中提炼出各种有色金属的过程。简单的说，就是不断的从各种有色金属的矿物中富集金属，又不断的从各种有色金属的矿物中除去金属的过程。金川集团公司镍火法冶炼工艺分为三期工程：一.选矿精矿－－焙烧－－焙砂－－电炉熔炼－－低镍锍－－转炉吹炼－－高镍锍－－地坑缓冷72小时－－送精炼厂二.选矿精矿－－物料制备－－干精矿－－镍闪速炉－－低镍锍－－转炉吹炼－－高镍锍－－地坑缓冷72小时－－送精炼厂三.选矿精矿－－物料制备－－澳斯麦特炉闪速炉气流干燥贫化电炉焙烧矿热电炉低镍锍烟气转炉低镍锍转炉渣铜镍混合精矿转炉渣制酸弃渣烟气弃渣弃渣转炉钴锍高镍锍贫化电炉钴锍气流干燥贫化电炉沉降电炉低镍锍和炉渣转炉低镍锍转炉渣铜镍混合精矿制酸水淬渣烟气高镍锍澳斯麦特炉金川集团公司铜火法冶炼生产工艺分为三个系统：1.选矿精矿－－焙烧－－焙砂－－电炉熔炼－－冰铜－－转炉吹炼－－粗铜－－阳极炉－－铜阳极板2.选矿精矿－－物料制备－－铜合成炉－－冰铜－－转炉吹炼－－粗铜－－阳极炉－－铜阳极板3.二次铜精矿－－铜自热炉－－冰铜－－卡尔多转炉吹炼－－粗铜－－阳极炉－－铜阳极板粗铜合成炉蒸汽干燥矿热电炉焙烧矿热电炉冰铜烟气转炉冰铜转炉渣铜精矿转炉渣制酸弃渣烟气弃渣转炉阳极炉铜阳极板弃渣高镍锍二次铜精矿自热熔炼阳极炉铜阳极板卡尔多转炉高硫磨浮电炉原料的制备过程——焙烧焙烧：是在适宜的气氛中将矿石或精矿加热到一定的温度而不熔融的冶金过程，使矿石和精矿的组成发生物理化学变化，以符合下一步冶金处理的工艺要求，或提高下一步冶金处理的技术经济指标。焙烧可以分为氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧。焙烧的设备回转窑是对散状或浆状物料进行热处理的热工设备。回转窑为中空的卧式圆筒形设备，窑体外壳用钢板卷成，略倾斜于水平面（斜度为2～6％）,形成尾高头低，物料沿轴向借坡度的作用，随工艺要求选定回转窑的优点：具有操作简便、对原料的适应性强、产能高等优点。窑的回转和推力向前运动。回转窑的长度、直径无严格限制，回转窑规格焙烧车间现有的两台回转窑规格为φ3.6×52m，筒体为28mm厚的锅炉钢板卷制而成，窑体倾斜度为5％。窑内衬为粘土质耐火砖和不定型耐火材料（即窑内衬），起保护筒体和减少散热的作用。按照物料的变化过程，筒体内可以分为干燥区、成球区和焙烧区三个工作区，工作区的长度可以随物料的化学反应及处理方法而异。回转窑焙烧的基本原理回转窑焙烧的基本原理是：精矿从窑尾加入，窑头排出，在窑内精矿与重油燃烧所喷射的热气流进行充分的逆流热交换，达到干燥脱水、进而部分氧化脱硫的目的。烟尘选矿精矿外来精矿铁渣烟尘杂料精矿料仓抓斗吊车圆盘给料机皮带运输机回转窑焙砂仓焙砂一次风重油平板料罐送电炉烟气漩涡收尘器电收尘废气排空吹灰网送电炉电炉按照电能转换为热能的方式不同，可分为：A.电阻炉：电能通过与电路相连的固体和液体物料时转变为热能；B.电弧炉：电能通过气体介质中的电弧转变为电能；C.感应炉：电能通过处在快速转换的磁场或电场中的固体和液体物料时转变为热能；D.电弧电阻炉（因为此炉多用于处理熔炼矿石和精矿，故又称为矿热电炉）：一部分电能通过气体介质中的电弧转变为热能；一部分通过在固体或液体物料中的电阻转变为热能电炉熔炼的原理电炉熔炼的原理实质上可分为两个过程：一为热工过程（如电能转换、热能分布）；一为冶炼过程（如炉料熔化、化学反应、锍渣分离等）电炉熔炼的冶炼过程⑴电能转换为热能：如果向熔融的炉渣通以电流，由于电阻的作用，电能转变为热能；⑵物料的熔化：物料靠以电能为主要来源的热量进行熔化，电能通过六根电极送入炉内，电极插入渣层，在渣层发生电能转变为热能，故将炉渣熔化；⑶熔炼反应及产物：电炉熔炼的物理化学反应主要发生在炉渣和炉料的接触面上，气体几乎不参与反应，因此电炉熔炼以液相和固相的相互反应为主，可以一次完成造渣和造镍锍的反应.电炉熔炼反应及产物(1)加入电炉的物料为：焙砂、烟尘、返回炉料及液体转炉渣、熔剂和炭质还原剂等。(2)反应主要为复杂硫化物、某些硫酸盐、碳酸盐、和氢氧化物的热分解反应；以及硫化物与氧化物之间的相互反应。(3)产物主要是：Ni3S2、Cu2S、FeS、CoS的液态混合物即低镍锍，并溶解由少量的Fe3O4及贵金属。还有2FeO·SiO2、CaO·SiO2、MgO·SiO2以及Fe3O4熔融混合物即炉渣。熔融状态的低镍锍和炉渣在熔池中因比重不同而分开。电炉炉料熔化的原理由于熔池内温度分布不均，使接近电极表面的炉渣得到强烈的过热，炉渣比重降低，从而上浮至熔池表面，并沿着熔池的上层向四方流动，在流动的过程中与料堆下部相遇时，便将热量传给物料，使之熔化。故可以简单的说：电炉熔炼过程是实际上是一个通过造锍和造渣过程，除去物料中的脉石和金属氧化物的过程。矿热电炉的结构矿热电炉有圆形炉和矩形炉两种目前金川集团公司所用的炉型为矩形炉，有六根电极，由三台单相变压器供电。故：矿热电炉的使用的供电系统的主要组成部分是：电极电极电极的特点：高的导电性和导热性，在高温下有足够的机械强度，并有稳定的化学性，不易氧化。电极的分类：通常电极有炭素电极、石墨电极、连续自焙电极。前两种由于成本高、直径受限制，应用较少。连续自焙电极被广泛使用。自焙电极自焙电极：用1.5～3mm厚的薄钢板焊接成圆筒，圆筒内充填电极糊。电极糊：由煅烧过的无烟煤、冶金焦、焦油或沥青按一定比例混捏制成。电极糊的作用：电极下放过程中，因受炉膛内的辐射热及炉气热传导和电极本身通电的焦耳热，而逐渐软化、烧结成为良好的导电体。低镍锍的成份NiCuCoFeS低镍锍成份（％）28～3116～17.50.535～0.6522～2921～23闪速熔炼出现的原因由于粉状精矿的表面积大，铜镍精矿中FeS含量高，冶炼过程的燃烧热没有得到充分的利用，能耗高，硫的回收率低，环境污染严重，故人们研究开发了闪速炉熔炼技术，它可以充分利用了精矿的上述性能，达到了产量大、能耗低、硫的回收率高，减少污染环境的目的。镍闪速熔炼的发展史自从1949年第一座奥托昆普闪速炉诞生和1953年加拿大国际镍公司因科闪速炉投产至今，闪速熔炼经历了50余年的历程，得到了很大的发展，椐不完全统计，全世界27个国家已建成闪速炉共57座，其中奥托昆普炼铜闪速炉41座，奥托昆普炼镍闪速炉7座，处理黄铁矿奥托昆普闪速炉一座、因科炼铜闪速炉7座。我国有4座奥托昆普闪速炉，其中江西铜业公司贵溪冶炼厂一座炼铜闪速炉、铜陵金隆公司一座炼铜闪速炉、甘肃金昌一座炼镍闪速炉及铜合成炉。镍的闪速熔炼首先始于1959年芬兰哈贾伐尔塔冶炼厂投产世界上第一座工业规模的镍闪速炉，相继又有博茨瓦纳皮克威冶炼厂、澳大利亚西方矿业公司卡尔古力冶炼厂、俄罗斯诺里尔斯克镍公司和我国金川有色金属公司建成镍闪速炉。这五家的炼镍闪速炉均属于奥托昆普型，但又分为两种类型，一种是闪速炉沉淀池与炉渣贫化区连为一体的二合一炉型；另一种是闪速炉与贫化区分开的炉型。闪速熔炼有两种基本形式：奥托昆普闪速炉：精矿从反应塔顶垂直喷入炉内的。（芬兰）因科闪速炉：精矿从炉子端墙上水平喷入炉内（加拿大）闪速炉与其它炉型的不同闪速熔炼与其它传统的鼓风炉、反射炉和电炉熔炼的重要不同之处：在于它能充分利用粉状精矿巨大的表面能和硫化物的氧化反应热，而获得能耗低、产量大、回收率高、环境污染小的多种利益。金川闪速炉金川闪速炉炼镍是从20世纪60年代开始至80年代末，在先后经历了鼓风炉熔炼、矿热电炉熔炼近30年的生产实践的基础上，引进了澳大利亚卡尔古里冶炼厂的技术，由我国自行设计和建设起来的。自1992年投产经10几年的生产运行，在节能、环保、提高生产效率等方面已显示出明显的优越性。闪速熔炼的基本原理当含水小于0.3％的干精矿及石英粉、烟灰、粉煤、重油（后二者主要作为补充燃料），在精矿喷嘴中与低温热空气（200℃）和氧气充分混合，并以60～70m/s的高速喷入1550℃左右的反应塔内，在悬浮状态下仅需2～3s即可在反应塔空间迅速完成炉料的分解、氧化脱硫和熔化过程，而形成氧化物和硫化物的混合熔融液滴，汇集落入反应塔下部的沉淀池，最终形成锍层和炉渣层，然后澄清分离。物料的制备包括两部分：一是合理、精确的配料二是使配好的原料经干燥达到含水不大于0.3％的入炉要求。配料的意义：均匀稳定的配