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镍冶金

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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

镍及镍铁合金

镍及镍铁合金

12
2.1.2 镍锍的吹炼
镍锍吹炼与冰铜吹炼差异：镍锍吹炼的
最终产品不是金属镍而是Ni3S2 与Ni的合金。 （称为高镍锍或高冰镍）。
原因：随着熔体中硫含量的降低和镍含量的增多，
吹炼温度要求越来越高，如当熔体中镍的质量分 数达到90%，硫的质量分数降到1%时，炉温必须提 高到2044K以上，反应Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2才能进行。在普通空气吹炼的转炉中达不到 如此高的温度.
5
1.4 镍的用途
(1)大量用于不锈钢、铁磁合金和合金 结构钢的生产。 (2)镍基合金与镍铬基合金是一种耐高温、 抗氧化材料，用于喷气蜗轮、电热元件、 电阻和高温构件。 (3)镍粉是化学反应加氢催化剂。 (4)镍的镀层具有良好的防锈性能。
6
1.5 镍的提取方法
镍矿的特点: 品位低、成分复杂、伴生脉石多、
23
电炉熔炼的冶金反应主要发生在炉渣与炉料 的接触面上,即以液固反应为主.当温度达到 1373~1573K时,硫化物与氧化物间的相互反应激烈 进行.主要有:
3NiO + 3FeS = Ni3S2 + 3FeO + 0.5S2 Cu2O + FeS = Cu2S + FeO CoO + FeS = CoS + FeO 10Fe2O3 + FeS = 7Fe3O4 + SO2
粗镍铁粒
17
2.2 硫化镍矿的火法冶金
Байду номын сангаас鼓风炉法
铜镍硫化 矿熔炼
反射炉法 电炉法
闪速炉法
18
2.2 .1硫化镍矿的电炉熔炼
(1)原料准备
MgO含量不超过6%。 水份降至3%以下, 经流态化焙烧. 流态化焙烧分制粒焙烧和精矿直接焙烧.

重金属冶金- 镍冶金

重金属冶金- 镍冶金

氧气顶吹旋转炉吹炼
卡尔多转炉能一次吹炼出金属镍： 一是纯氧吹炼使炉温能达1650 ℃； 二是操作时炉子不断绕轴线旋转，在熔池得到良好搅拌的情 况下，保持【S】和【Ni】在整个熔池中均匀分布，避免了 NiO的大量形成。
4.4 氧化镍矿的湿法冶炼
氧化镍矿的湿法冶炼占氧化矿提镍的16%，通常 采用还原焙烧氨浸和高压酸浸的流程处理。世界上共 有八个氧化镍矿的湿法冶炼厂，其中除古巴毛阿湾镍 厂采用热压酸浸外，其余均采用还原-氨浸法。
浮选和磁选得三种产物：
硫化镍精矿：镍的质量分数为62~63%，铜的质量分数为 3.3~3.6%, 几乎不含贵金属. 经焙烧-还原熔炼为金属镍阳极或直接铸成硫化镍阳极 硫化铜精矿：硫化铜精矿中,铜的质量分数为69~ 71%, 镍的 质量分数为3.4~3.7%. 送铜冶炼处理 磁性铜镍合金： 铜镍合金中,镍的质量分数为60%, 铜的质量 分数为17%, 其中夹杂少量硫化物,富集了高镍锍中的贵金属， 送电炉单独进行硫化熔炼
硫化矿 约占20%，主要为镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8和镍磁黄铁矿(NiFe)7S8。 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%。
镍黄铁矿
镍磁黄铁矿
硫化矿主要集中在一些北部国家，加拿大、前苏联、中国；氧
化矿主要沿南北回归线分布，特别集中于两个地带，即新卡里 多尼亚、印度尼西亚、菲律宾一带和古巴、多米尼加一带。 中国镍储量约800万吨，世界第七位，以硫化矿为主，其中金 川镍矿548万吨，新疆喀拉通克镍矿约40万吨，吉林镍矿约25万 吨，此外，四川会理、青海化隆、云南金平也有少量镍矿。氧 化矿主要集中在云南省。 世界产量约100万吨，中国约5万吨。 中国主要生产厂家：金川有色金属公司、吉林镍业公司、成都 电冶厂、重庆冶炼厂、会理镍矿、新疆喀拉通克铜镍矿。

镍冶金渣资源化利用现状

镍冶金渣资源化利用现状

镍冶金渣资源化利用现状赵洁婷【摘要】镍冶金渣作为重要的二次资源,含有铁、镍、铜等有价金属.随着镍需求量的增大,排放的镍渣也越来越多,若不能得到合理利用,既造成资源浪费,又污染环境.本文对镍冶金渣资源化利用现状进行分析,并讨论了进一步资源化的方向.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2018(041)005【总页数】3页(P50-52)【关键词】镍冶金渣;资源化;有价金属;建筑材料【作者】赵洁婷【作者单位】长春师范大学工程学院,吉林长春130032【正文语种】中文【中图分类】TM921.51随着我国对有色金属需求量增大，每年有色冶金渣的数量不断增长，这些冶炼弃渣由于未得到合理利用，不仅占用大量的土地资源，同时对环境有着潜在的威胁，从而不利于可持续发展，因此有色冶金渣的资源化利用就有着十分重要的意义。

中国是世界上镍资源消费最大的国家，每生产1 t镍约排除6～16 t渣，仅金川集团的镍冶金渣堆存量多达4 000万t，每年还新增约200万t[1-3]。

镍渣的组成因其矿石种类和冶炼工艺不同而变化较大。

以金川镍闪速炉渣的物相组成为例，主要由铁氧化物、硅氧化物、钙和镁的氧化物组成，渣中含有约40%的铁元素，还含有一定数量的有色金属元素镍、铜、钴；铁主要以铁橄榄石形式存在，橄榄石间充填的非晶态玻璃质并且机械夹杂着大颗粒镍硫[4]。

镍渣的处理已经成为镍冶炼过程的重要工序，如何正确有效的回收再利用这些二次资源，使得镍冶炼过程顺畅，解决排渣占地和环境污染等问题，成为镍冶金发展循环经济的主要问题。

本文对目前镍渣资源化利用进行综述，再利用的主要研究包括：有价金属的提取，用作填充材料，制作微晶玻璃，生产建材等[5-7]。

1 镍渣资源化利用现状1.1 有价金属提取倪文[8]等利用以焦炭为还原剂的熔融还原法提取闪速炉水淬镍渣中的有价铁，探讨了不同碱度，不同还原温度，不同还原时间对提铁率的影响。

结果表明控制100 g渣配加34.7 gCaO、4.04 gCaO和8.5 g焦炭，熔融温度为1 500℃，还原时间为180 min，铁的还原率达96.32%。

第5章 镍冶金环保及其资源综合利用000[21页]

第5章 镍冶金环保及其资源综合利用000[21页]

二次氢氧化钴
石油焦
反射炉焙烧
烧结块
石灰石、石油焦
电炉还原熔炼
烟灰
粗钴阳极板
二次炉渣 （返火法）
一次炉渣 （定期处理）
隔膜电解
始极片
电钴
阳极液
阳极泥
水洗
残极 酸性渣液 H2SO4
洗水 洗渣
阳极液
残极
阴极液
Na2S
除铜
压滤
铜渣 （集中处理）除铜后液
除铁
CL2.COCO3 H2BO3
压滤
铁渣 （返钴渣浆化）除铁后液
炼-电镍
反射炉熔炼-转吹-磨 浮分离-熔铸-电解精
炼-电镍
电炉熔炼-转吹-磨 浮分离-熔铸-电解
精炼-电镍
闪速炉熔炼-转吹羰基法-镍丸/块
MexOy
MexSy
高压浸出-硫化 氢还原-硫化镍
精矿
常压酸浸-还原 熔炼-电粉
/块
高压氨浸-氢还 原-镍粉
镍的提取方法
铑
图5-10贵金属分离提纯传统工艺流程图
二次铜镍合金
盐酸浸出
从二次合金富集贵金属 精矿的工艺流程，可看出来， 主要过程包括盐酸浸出、控 制电位氯化浸出、浓硫酸浸 煮和四氯乙烯脱硫等工作。
浸出渣 控制电位氯化
氯化渣 浓硫酸浸著
浸煮渣 四氯乙烯脱硫
氯化镍溶液 氯化铜溶液 氯化铜镍溶液
贵金属精矿
硫磺
图5-11从二次合金富集贵金属的工艺流程
镍黄铁矿
镍磁黄铁矿
炼镍原料-砷化矿
5.2 镍的生产方法
红镍矿-NiAs，砷镍矿NiAs2，辉砷镍矿NiAsS，此类矿物北 非摩洛哥少量出产。
火法冶炼
湿法冶炼
MexOy

镍冶金-总结

镍冶金-总结
重金属冶金 —— 镍冶金
含镍的矿物： 含镍的矿物：
硫化镍矿：硫化镍矿占镍储量的 硫化镍矿：硫化镍矿占镍储量的13%。 。 主要矿物为：镍黄铁矿 和镍磁黄铁矿(FeNi)7S8， 主要矿物为：镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8和镍磁黄铁矿 品位一般为0.3～ ％，选矿后得到4～ ％的精矿，含镍3％ ％，选矿后得到 品位一般为 ～1.5％，选矿后得到 ～8％的精矿，含镍 ％ 以上的富矿可直接冶炼。 以上的富矿可直接冶炼。 氧化镍矿：氧化镍矿占镍储量的 氧化镍矿：氧化镍矿占镍储量的87%。 。 硅镁镍矿：含镍 ～ ％； 硅镁镍矿：含镍0.5～1.5％； 红土镍矿：含镍 ％左右，含铁40～ ％。 红土镍矿：含镍1％左右，含铁 ～50％。 世界镍的生产，约有 ％产自硫化镍矿， ％ 世界镍的生产，约有70％产自硫化镍矿，30％产自氧化镍 矿。金川镍矿属于罕见的、高品级的硫化镍矿床。 金川镍矿属于罕见的、高品级的硫化镍矿床。
重金属冶金 —— 镍冶金
3.1 吹炼的主要化学反应
低镍锍中的铁以FeS形态存在，与氧发生反应生成FeO，并 形态存在，与氧发生反应生成 低镍锍中的铁以 形态存在 ， 进一步与熔剂造渣。 进一步与熔剂造渣。 FeS＋3/2O2 ＝FeO＋SO2＋Q ＋ ＋ ＋ 2FeO＋ SiO2 ＝2FeO•SiO2＋Q ＋ ＋
重金属冶金 —— 镍冶金
低 镍 锍 转 炉 吹 炼
重金属冶金 —— 镍冶金
3. 低镍硫的吹炼
吹炼的原因：火法炼镍流程中电炉、 吹炼的原因：火法炼镍流程中电炉、闪速炉等冶炼设备产 生的低镍锍，由于其成份组成不能满足精炼工序的处理要求， 生的低镍锍，由于其成份组成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。 因此必须进行低镍锍的进一步处理。 吹炼：是向转炉内熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的石 吹炼：是向转炉内熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的石 熔体低镍锍中鼓入空气和加入适量的 英熔剂，将低镍锍中的铁以及与之化合的硫和其它杂质被氧 熔剂，将低镍锍中的铁以及与之化合的硫和其它杂质被氧 化后与石英造渣，部分硫和其它一些挥发性杂质氧化后随烟 化后与石英造渣，部分硫和其它一些挥发性杂质氧化后随烟 尘排出，从而得到含有价金属（ 、 、 等 较高的高镍 尘排出，从而得到含有价金属（Ni、Cu、Co等）较高的高镍 和含有价金属较低的转炉渣。 转炉渣 锍和含有价金属较低的转炉渣。

13__镍冶金

► 生成的氧化物和炉料中的脉石与溶剂反 应形成硅酸盐炉渣。
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2
2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2
CaO + SiO2 = CaO·SiO2
MgO + SiO2 = MgO·SiO2
►电流在熔池中的流动有两个途径：
► 在硫化矿中都伴生有黄铜矿、 少量钴的硫化 物及铂族金属。脉石中存在大量镁的化合物， 难熔。现代产量的70%产自硫化镍矿。镍精 矿的品位为4~8%。
► 氧化矿中镍约占总储量的60~70%，主要有 硅镍矿、蛇纹石和红土矿。
► 硫化矿主要集中在一些北部国家，加拿大、 前苏联、中国；氧化矿主要沿南北回归线分布， 特别集中于两个地带，即新卡里多尼亚、印度 尼西亚、菲律宾一带和古巴、多米尼加一带。
0.5Fe2SiO3 + 4CO + SO3 = FeS + 0.5SiO2 + 4CO2
3NiO + 2FeS + Fe = Ni3S2 + 3FeO
3NiSiO3 + 2FeS + Fe =Ni3S2 + 1.5Fe2SiO4 + 1.5SiO2
NiO + Fe = FeO + Ni
2NiSiO3 + 2F = 2Ni + Fe2SiO4 + SiO2
7.1.5 镍的提取方法
►镍矿的特点: 品位低、成分复杂、伴生脉 石多、难熔。
► 镍的产品： 纯镍类：电镍、镍丸、镍粉； 非纯镍类：烧结氧化镍、镍铁。
► 炼镍方法分为火法和湿法两大类。
7.2 氧化镍矿的火法冶金

镍冶炼基础知识

镍冶金基础知识复习题填空题48.@@镍是一种（）色的金属。

@@银白色49.@@金属镍是元素周期表中第（）族铁磁金属之一。

@@八50.@@目前镍的生产约有70%产自硫化镍矿，30%产自（）。

@@氧化镍矿1．@@对于大多数炉渣来说含量最多的几种氧化物是（）。

@@ FeO；CaO；SiO22．@@组成炉渣的各种氧化物可分为三类，即：碱性氧化物、酸性氧化物和（）。

@@两性氧化物3．@@铜镍硫化矿的特点是（）、难于破碎，其次是受热是不爆裂。

@@很坚硬4．@@铜是一种玫瑰红色的金属，镍是一种（）色的金属。

@@银白5．@@熔点时液体镍的比重为（）。

@@7.96．@@镍的熔点是（）。

@@1453±1℃7．@@镍有3种氧化物，即：（）、氧化亚镍和四氧化三镍。

@@三氧化二镍8:镍的硫化物有四种，即：NiS2、Ni6S5、NiS和（）。

@@二硫化三镍9．@@镍矿通常分为3类，即：硫化镍矿、砷化镍矿和（）。

@@氧化镍矿10．@@目前镍的生产约有（）%产自硫化镍矿。

@@7011．@@镍铜硫化矿可以分为两类，即：（）和浸染碎矿。

@@致密块矿12．@@镍的冶炼方法概括起来有湿法冶炼和（）两大类。

@@火法冶炼13．@@进入20世纪70年代以来，国内外高镍锍铜镍分离和提取工艺得到了飞速发展，大致分为两类，一类为湿法选择性浸出法，另一类为（）。

@@羰基法14．@@在冶金中按所用还原剂的种类划分，还原过程可分为金属热还原剂还原、气体还原和（）还原等。

@@固体碳15．@@重油是火法冶金中的液体燃料，它的可燃成分是CO和（）。

@@ H216．@@火法冶金中所用的气体燃料有天然气和（）。

@@煤气17．@@硫化矿的现代处理方法大都围绕着金属硫化物的（）过程。

@@高温化学18．@@粗金属的火法精炼目的是为了得到一个（）含量在允许范围的产品。

@@杂质19．@@有些粗金属的火法精炼目的是为了提取金属中无害的杂质，因为它们有（），如从铅中回收银。

镍冶金流程

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镍的冶金流程主要包括镍矿石选矿、炼镍、精炼和制品加工等几个阶段。

镍锍浸出萃取参考书籍

以下是一些关于镍锍浸出萃取的参考书籍：
1. 《镍冶金学》（作者：李光明、李光辉）-这本书详细介绍了镍冶金学的基本原理和技术，包括镍锍浸出萃取的原理、工艺流程和设备。

2. 《金属冶金工艺学》（作者：李光明、李光辉）-这本书是一本综合性的金属冶金工艺学教材，其中包括了镍锍浸出萃取的相关内容。

3. 《金属冶金学》（作者：G. E. Dieter）-这本书是一本经典的金属冶金学教材，其中包括了镍锍浸出萃取的基本原理和应用。

4. 《金属冶金学原理》（作者：R. E. Reed-Hill、R. Abbaschian）-这本书详细介绍了金属冶金学的基本原理和应用，其中也包括了镍锍浸出萃取的相关内容。

5. 《金属冶金学导论》（作者：A. G. Guy）-这本书是一本介绍金属冶金学基本概念和原理的导论性教材，其中也包括了镍锍浸出萃取的相关内容。

这些书籍可以帮助你深入了解镍锍浸出萃取的原理、工艺和应用。

当然，还有其他一些专业论文和研究报告也可以作为参考资料。

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7.2.2 镍锍的吹炼
• 镍锍吹炼与冰铜吹炼差异：镍锍吹炼的 最终产品不是金属镍而是Ni3S2 与Ni的合 金。（称为高镍锍或高冰镍）。
原因：随着熔体中硫含量的降低和镍含
量的增多，吹炼温度要求越来越高，如 当熔体中镍的质量分数达到90%，硫的 质量分数降到1%时，炉温必须提高到 2044K以上，反应Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2才能进行。在普通空气吹炼的转炉 中达不到如此高的温度.
• 中国镍储量约800万吨，世界第七位，以
硫化矿为主，其中金川镍矿548万吨， 新疆喀拉通克镍矿约40万吨，吉林 镍矿约25万吨，此外，四川会理、 青海化隆、云南金平也有少量镍矿。 氧化矿主要集中在云南省。
• 世界产量约100万吨，中国约5万吨。
• 中国主要生产厂家：金川有色金属 公司、吉林镍业公司、成都电冶厂、 重庆冶炼厂、会理镍矿、新疆喀拉 通克铜镍矿。
• 该工艺流程的优点: A、碳铵溶液既能选择性浸出焙砂的镍、铜、 钴，生成稳定的络合物，又能成功地分离 回收；
B、碳铵溶液易于回收利用； C、物料腐蚀性弱，设备可用碳钢制作； D、采用常压浸出，设备结构简单。 • 该工艺流程的缺点： A、能耗较高； B、镍钴回收率低； C、液固分离设备容积大，厂区占地面积大。
（2）还原焙烧
• 还原焙烧的目的是使镍钴氧化物还 原成易溶于NH3-CO2-H2O系溶液中 的金属镍钴或镍钴铁合金，同时使 铁的高价氧化物大部分还原成Fe3O4, 仅少量为金属铁。
• 还原焙烧采用沸腾焙烧炉。
• 还原焙烧过程发生的主要反应：
H2O(g) + CO = H2 + CO2
2CO = CO2 + C NiO(s) + H2= Ni(s) + H2O(g) NiO(s) + CO= Ni(s) + CO2
7.1.5 镍的提取方法 • 镍矿的特点: 品位低、成分复杂、伴
生脉石多、难熔。 • 镍的产品：
纯镍类：电镍、镍丸、镍粉； 非纯镍类：烧结氧化镍、镍铁。 • 炼镍方法分为火法和湿法两大类。
7.2 氧化镍矿的火法冶金
7.2.1 氧化镍矿烧结和鼓风炉熔炼 • 进入鼓风炉的炉料须经制团或烧结焙烧.
硫化剂为:黄铁矿或石膏. • 烧结时发生脱水\分解\还原\造渣和硫化
• 回转窑焙烧实际上是氯化-硫酸化焙烧,目 的是使铜转变成易溶盐,而镍、钴铁则仍 为氧化物。回转窑焙烧物经溶浸除铜后，
加入另一回转窑烘干和氧化，焙烧产物 为氧化亚镍。
• 氧化亚镍配入石油焦或沥青焦在电弧炉 中还原，产出镍锭、镍粒或金属镍阳极。
7.2.4 氧化镍制取镍铁 (1)电炉熔炼法
(Ni + Co)20~23%, Si2~4%,C1.8~2.2%, Cr1.5~1.7%,S0.25~0.35%,余者为铁。 (2)高炉熔炼法
（3）产物
• 电炉熔炼产物有铜镍锍（称为低镍锍）、 炉渣、烟尘、烟气。低镍锍的主要成分 为Ni3S2、Cu2S、FeS。
• 电炉渣的主要成分是FeO、SiO2、MgO、 CaO、Al2O3，总质量分数是97~98%。
（4）主要技术指标 • 焙砂：Ni5~6%; Cu2.5~3%; Co0.15 ~
7.2.3 高镍锍的处理
• 高镍锍经破碎、焙烧、还原处理后产出 粗镍阳极。
• 焙烧的目的是使高镍锍中的硫化物氧化， 同时使铜变成可溶铜，以便浸出除去。 焙烧分沸腾焙烧和回转窑焙烧两步进行。
• 沸腾焙烧是为了氧化脱硫。温度为 1243~1423K，过程可实现自热。焙砂中 硫的质量分数可将至0.4~0.6%.
分铁还原并使其硫化为金属硫化物与炉 渣分开。熔炼时焦点区温度可达1973K。 • 鼓风炉还原的主要反应为：
NiO + C(CO) = NI + CO(CO2)
NiSiO3 + 2FeO + C(CO) = Ni + Fe2SiO4
+ CO(CO2)
NiSiO3 + CaO + C(CO) = Ni + CaSiO3
7.3.2 硫化镍矿的电炉熔炼 (1)原料准备 • 水份降至3%以下, 经流态化焙烧. • 流态化焙烧分制粒焙烧和精矿直接
焙烧. (2)电炉熔炼 • 矿热电炉:电阻炉与电弧炉性能的复
合式电炉.
• 电炉熔炼的冶金反应主要发生在炉 渣与炉料的接触面上,即以液固反应 为主.当温度达到1373~1573K时,硫化 物与氧化物间的相互反应激烈进行. 主要有:
反应:
2Fe2O3·3H2O = 2Fe2O3 + 3H2O
CaCO3 = CaO + CO2
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2
NiO + CO + 1/2S2 = NiS + CO2 • 还原硫化熔炼：将矿石中的镍、钴和部
第7章 镍冶金
7.1 概述
7.1.1 镍的资源及生产状况 • 镍在地壳中的平均质量分数为0.01%，资
源分两类：硫化矿和氧化矿。海底锰结核 中也存有丰富的镍。 • 硫化矿中主要有镍黄铁矿(Fe, Ni)9S8、镍 磁黄铁矿(Ni, Fe)7S8、针硫镍矿NiS、辉铁 镍矿 3NiS·FeS2、钴镍黄铁矿(Ni, Co)3S4。
+ 9CO2
0.5Fe2SiO3 + 4CO + SO3 = FeS + 0.5SiO2 + 4CO2 3NiO + 2FeS + Fe = Ni3S2 + 3FeO 3NiSiO3 + 2FeS + Fe =Ni3S2 + 1.5Fe2SiO4 + 1.5SiO2 NiO + Fe = FeO + Ni 2NiSiO3 + 2F = 2Ni + Fe2SiO4 + SiO2
7.1.2 ห้องสมุดไป่ตู้的性质
(1)物理性质
• 属于VIII族元素, 银白色铁磁金属, 熔点 1726K, 沸点约3073K. 镍的密度为 8.908g/cm3.
(2) 化学性质
• 在大气中不易生锈，能抗苛性碱的侵蚀， 易受氧化性盐类（氯化铁、氯酸铁）侵 蚀，几乎所有的有机化合物都不与镍作 用。在空气或氯气中镍表面形成一薄层 防止继续氧化的NiO。
CoO(s) + H2= Co(s) + H2O(g) CoO(s) + CO= Co(s) + CO2 3Fe2O3(s) + H2= 2Fe3O4(s) + H2O(g) 3Fe2O3(s) + CO= 2Fe3O4(s) + CO2 Fe3O4(s) + H2= 3FeO (s) + H2O(g) Fe3O4(s) + CO= 3FeO(s) + CO2
+ CO(CO2)
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 FeO + CO = 3Fe + CO2 Fe3O4 + CO + 1.5SiO2 = 1.5Fe2SiO4 + CO2 Fe2SiO4 + 2CO =2Fe + SiO2 +2CO2 • 鼓风炉硫化的主要反应： CaSO4·2H2O = CaO + SO3 + 2H2O 3NiO + 9CO + 2SO3 = Ni3S2+9CO2 FeO + 4CO + SO3= FeS + 4CO2 3NiSiO3 + 9CO + 2SO3 = Ni3S2 + 3SiO2
• 硫化镍精矿：镍的质量分数为62~63%， 铜的质量分数为3.3~3.6%, 几乎不含贵金 属.
硫化铜精矿中,铜的质量分数为69~ 71%, 镍的质量分数为3.4~3.7%.
铜镍合金中,镍的质量分数为60%, 铜的质 量分数为17%, 其中夹杂少量硫化物.
• 磨浮过程中产出的硫化镍精矿或经焙烧还原熔炼铸成金属镍阳极,或直接铸成硫 化镍阳极,送电解精炼.硫化铜精矿送铜冶 炼厂.铜镍合金富集了高镍锍中的贵金属, 单独进行处理.
3NiO + 3FeS = Ni3S2 + 3FeO + 0.5S2
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO
CoO + FeS = CoS + FeO
10Fe2O3 + FeS = 7Fe3O4 + SO2
• 生成的Ni3S2、Cu2S、 Cu2S、 FeS 相互溶解形成铜镍锍，铜镍锍中还 溶有贵金属和部分Fe3O4.
7.1.3 镍的主要化合物 (1)镍的氧化物
镍有3种氧化物:NiO, Ni3O4, Ni2O3. (2)镍的硫化物
镍有4种硫化物:NiS2, Ni6S5, Ni3S2，NiS。 (3)镍的砷化物
镍有2种砷化物:NiAs, Ni3As2。 (4)羰基镍
镍与铁、钴相似，在323~373K温度下， 与CO反应形成羰基镍Ni(CO)4,当温度提 高到453~473K时，羰基镍分解为金属镍。
7.1.4 镍的用途
(1)大量用于不锈钢、铁磁合金和合金 结构钢的生产，镍与铜、铬、钴、铝 等金属组成非铁合金。
(2)镍基合金与镍铬基合金是一种耐高 温、抗氧化材料，用于喷气蜗轮、电 热元件、电阻和高温构件。
(3)镍钴铝合金是一种良好的磁性材料， 用于电工器材。
(4)镍粉是化学反应加氢催化剂。
(5)镍的镀层具有良好的防锈性能。
0.25%;S15~18%; Fe27~32%.