镍冶炼1电炉熔炼

镍（Nickl Ore）是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。

由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。

在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。

镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。

由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。

镍属于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。

在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。

在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。

已知含镍矿物约50余种。

其中硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。

而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为 1.6%～4.0%。

目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。

Ni2+具强烈亲硫性。

在岩浆结晶早期，在镍含量一定的前提下，镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。

当有足够的硫时，镍与硫及似硫物(砷、锑)形成含镍硫化物，在硅酸矿物结晶前分离出来，形成镍的硫(或砷)化物(如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华)。

通常所谓的镁硅镍矿(即硅酸镍矿)是从蛇纹石到类似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿物的一系列混合物的总称，在氧化作用条件下，部分镁被镍置换。

红土镍矿火法冶炼工艺现状红土镍矿是一种重要的镍资源，其火法冶炼工艺在我国得到了广泛应用。

本文将从红土镍矿的特点、冶炼工艺流程、优缺点等方面进行探讨。

一、红土镍矿的特点红土镍矿主要分布在中国云南、广西等地，具有矿物组成简单、镍矿物主要为蒙脱石和针铁矿等特点。

此外，红土镍矿中的硅、镁等元素含量较高，难以直接进行磁选和浮选选矿，因此需要采用火法冶炼工艺进行提取。

二、红土镍矿火法冶炼工艺流程红土镍矿火法冶炼工艺主要分为熔炼和精炼两个阶段。

具体流程如下：1. 熔炼阶段(1) 矿石预处理：将红土镍矿先进行破碎、磨细，然后在高温下进行干燥。

(2) 熔炼过程：将经过预处理的矿石与焙烧产物和燃料一起放入炉中，通过高温反应使镍矿物还原为镍金属。

熔炼反应的主要化学方程式为：NiO+CO=Ni+CO2(3) 炉渣处理：熔炼产生的炉渣中含有一定量的铁、硅、镁等杂质，需要通过浸出、氧化等方法进行处理。

2. 精炼阶段(1) 精炼过程：将熔炼后的镍合金放入铸造坩埚中，加入一定量的铝、铜等金属，通过化学反应使杂质逐渐被还原掉，从而提高镍的纯度。

(2) 精炼产品加工：将精炼后的镍合金进行锻造、轧制等加工工艺，制成各种形状的金属制品。

三、红土镍矿火法冶炼工艺的优缺点红土镍矿火法冶炼工艺具有以下优点：1. 可以处理含硅、镁等难选元素较高的红土镍矿。

2. 熔炼反应速度快，冶炼周期短，生产效率高。

3. 通过添加金属等元素，可以进行精炼，提高镍的纯度。

但是，红土镍矿火法冶炼工艺也存在一些缺点：1. 需要大量的燃料，炉温高，能耗较大。

2. 熔炼过程中产生大量的炉渣，处理难度较大。

3. 精炼过程中需要添加大量的金属，成本较高。

四、结语红土镍矿火法冶炼工艺是一种比较成熟的提取红土镍矿中镍的方法。

随着科技的不断发展，人们对其进行了不断的改进和优化，使其在生产实践中得到了广泛应用。

未来，随着资源的日益稀缺和环境保护意识的不断增强，红土镍矿火法冶炼工艺将会得到更为广泛的应用和发展。

浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺发表时间：2015-02-10T10:32:24.193Z 来源：《科学与技术》2014年第12期下供稿作者：王刚[导读] 矿热炉冶炼镍铁有它的特点，在我国批量冶炼时间还比较短，但RKEF 工艺已成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。

中冶华天南京工程技术有限公司王刚南京工程技术有限公司王刚摘要：本文介绍了从红土镍矿提炼镍铁几种不同的冶炼工艺，并着重分析了矿热炉冶炼镍铁工艺RKEF 法，此工艺成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。

采用高效、流程短、低耗能、环保等镍铁冶炼新工艺已经成为发展的趋势。

关键词：镍铁；矿热炉；RKEF 法1 前言金属镍具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性，耐腐蚀，能磁化等一系列特性，广泛用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，在国民经济的发展中具有极其重要的地位。

全球约2/3的镍用于生产不锈钢，镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70%左右。

2 镍铁冶炼工艺分类镍铁冶炼工艺主要有火法理、湿法两种。

对于含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得金属镍。

对于氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。

氧化矿的火法处理是镍铁法。

2.1 高炉法高炉生产生铁历史悠久，但普遍使用高炉生产镍铁还是中国人发明（刘光火）和研究的结果。

高炉生产镍铁的流程主要是：矿石干燥筛分（大块破碎）——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。

2.2 电炉（矿热炉）法这里的电炉指被称作矿热炉的电弧炉的一种，矿热炉冶炼镍铁工艺流程是：原矿干燥及大块破碎——配煤及熔剂进回转窑彻底干燥及预还原——矿热炉还原熔炼——镍铁铁水铸锭及熔渣水淬——产出镍铁锭（或水淬成镍铁粒）和水淬渣。

该工艺通常是指回转窑加矿热炉工艺，在国外已有几十年的生产历史，有一套较成熟的技术和理论，国内也有少数厂家有几年的生产历史，但都是小设备生产，技术问题很多，效益也不好，近期有数家企业陆续投产和正在建设上规模的生产线。

铜镍硫化精矿熔炼流程我国金川公司和新疆阜康冶炼厂（处理喀拉通克铜镍矿鼓风炉熔炼产出的金属化高镍锍）镍生产的原则工艺流程如图2。

由于高镍锍除含镍和硫以外，还含有相当数量的铜,并富集了原料中的狂族金属和贵金属及钴，困此高镍锍的铜镍分离和精炼是镍冶炼工艺中的突出问题,也是多年处理硫化矿的生产关键。

在镍冶金发展的早期阶段,通常采用四种方法处理高镍锍，即分层熔炼法、选矿磨浮分离法、选择性浸出法、低压基法。

上世纪70年代以来，国内外高镍锍，即镍分离方法较多的优点，应用范围正在逐步扩大。


分层熔炼法的基本理论依据是：将高镍锍和硫化钠混合熔化,在熔融状态下,硫化铜极易溶解在Na2S中,而硫化镍不易溶解于Na2S中。

硫化铜和硫化镍的密度为5300—5800kg/m3,而Na2S 的密度仅为1900kg/m3。

当高镍锍和Na2S混合熔化时，硫化铜大部分进入Na2S相，因其中密度小而浮在顶层，而硫化镍因其密度大面留在底层。

当温度下降到凝固温度时，二者分离得更彻底，凝固后的顶层和底层很容易分开。

为了使硫化铜及硫化镍更好地分离，顶层和底层再分别进行分层熔炼，重新获得分层后的硫化铜和硫化镍,直至满足工艺要求。

由于该法工艺过程复杂、劳动条件差，且生产成本高，除个别工厂经革新后仍在使用外，现已基本淘汰。


利用选矿磨浮分离铜镍—可溶阳极电解传统工艺处理，即：吹炼成高镍锍--转炉渣电炉贫化--高镍锍磨浮分离--阳极熔炼--电解。

该工艺的缺点是生产疚效率低，排入大气的烟气中含硫量高，耗电量大，有价金属的损失大。

湿法选择性浸出因其铜镍提取方法不同，大致可分为五种。

(1)硫酸选择性浸出电积法。

芬哈贾伐尔塔精炼厂、南非的吕斯腾堡厂均采用这一工艺。

但其流程又不完全相同。

如芬兰哈贾伐尔塔精炼厂处理的高镍锍成分为（%）：Ni75、Cu15、S7、Co0.7、Fe0.5、Ni/Cu=5。

原先采用两段常压浸出，由于镍浸出率低。

现已改为三段常压浸出。

镍是一种银白色金属，具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。

在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。

镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。

近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增加。

总之，由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。

一、镍矿原料特点镍属于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。

在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。

在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。

已知含镍矿物约50余种，最主要的10多种含镍矿物列于表3.10.1中。

其中硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。

而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为1.6%～4.0%。

目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。

表3.10.1Ni2+具强烈亲硫性。

在岩浆结晶早期，在镍含量一定的前提下，镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。

当有足够的硫时，镍与硫及似硫物(砷、锑)形成含镍硫化物，在硅酸矿物结晶前分离出来，形成镍的硫(或砷)化物(如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华)。

通常所谓的镁硅镍矿(即硅酸镍矿)是从蛇纹石到类似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿物的一系列混合物的总称，在氧化作用条件下，部分镁被镍置换。

镍铁冶金技术及设备前言：就陆地资源而言，镍的矿物资源主要是硫化镍矿和氧化镍矿。

人们从硫化镍矿中提取镍金属的历史已久，工艺成熟。

但地球上硫化镍矿资源日益枯竭，因而开发利用氧化镍矿已成为当今世界镍金属提取业的主流。

从氧化镍矿中提取镍金属有火法和湿法之分，前者一般采用电炉或高炉生产线。

全世界镍的矿物资源主要有硫化镍矿、氧化镍矿和深海底含镍锰结核三种。

陆地资源中氧化镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%，海底含镍锰结核那么是潜在的巨大镍资源。

硫化镍精矿一般伴生有铜、钴、金、银和铂族金属等，在冶炼过程中可以综合回收。

氧化镍矿主要分为镁质硅酸盐型、褐铁矿型和中间型三大类，可综合回收的成分只有钴和铁。

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性质与钴，铁相似，在亲硫和亲氧性方面接近于铜。

镍是一种银白色金属,原子序数为28,相对原子质量为58.71,熔点为(1453±1)℃,沸点为2732℃,其在不同条件下的密度如下表1-1所示。

表1-1 镍的密度镍的化合物在自然界里有三种形态，即镍的氧化物、硫化物和砷化物。

其氧化物有氧化亚镍〔NiO〕、四氧化三镍〔Ni3O4〕及三氧化二镍〔Ni2O3〕。

三氧化二镍仅在低温时稳定，加热至400-450℃，那么离解为四氧化三镍，进一步升温那么变为氧化亚镍。

氧化亚镍的熔点为1650-1660℃，很容易被C或CO复原。

氧化亚镍与C O和FeO一样，可形成NiO·SiO2和2 NiO·SiO2两类硅酸盐化合物，但NiO·SiO2不稳定。

氧化亚镍能溶于硫酸、亚硫酸、盐酸和硝酸等溶液中，形成绿色的两价镍盐。

概况起来镍的用途可分为六类：（1）制作金属材料。

包括制作不锈钢、耐热合金钢和多种镍合金等约3000余种金属材料，约占消费总量的70%以上。

（2）用于电镀。

其用量约占镍总消费量的15%。

（3）在石油化工的氢化过程中作催化剂。

电弧熔炼法电弧熔炼法是一种用电弧产生高温并利用熔炼熔融金属或合金的方法。

它是目前工业中最常用的冶炼方法之一，广泛应用于钢铁、有色金属和非金属材料的生产。

电弧熔炼法的基本原理是通过电流通过导体产生电弧，在电弧高温作用下将金属或合金材料加热至熔融状态，然后利用液态金属的密度差和化学反应性质的差异分离纯金属或合金。

该方法具有高温、高效、灵活、易于控制和适合处理多种废旧材料等优点。

电弧熔炼法主要包括两个步骤：电弧炉的建立和金属熔炼过程。

在电弧炉中，需要建立一个能够维持稳定电弧的电路。

一般来说，电弧炉由电源、电极和炉体组成。

电源提供电流，电极是产生电弧的部分，炉体则是容纳熔化的金属。

在熔炼过程中，主要是通过电弧的高温将金属加热至熔融状态，并进行液相的分离和反应。

在电弧的作用下，金属材料会受到高温和氧化熔融的影响，使得杂质氧化生成气体，金属本体则进一步熔化。

此外，还可以通过合适的电磁场来改善熔炼效果。

例如，在钢铁熔炼中，常会使用交变磁场来促进金属的混匀和分离。

电弧熔炼法在冶金、金属加工和废旧处理等领域有广泛的应用。

在钢铁制造中，电弧炉不仅可以用于炼铁和生产原钢，还可以用于钢块的加热、热处理和合金化。

在有色金属生产中，电弧熔炼法常常用于铜、铝和镍合金的冶炼。

此外，电弧熔炼还广泛应用于废旧金属和废渣的处理，通过熔炼和分离，可以有效回收废旧材料中的有用金属。

然而，电弧熔炼法也存在一些问题和挑战。

首先，电弧熔炼法需要大量的电能供应，因此在能源成本较高的地区可能不太适用。

其次，电弧熔炼过程中会产生大量的烟尘、废气和废渣，对环境造成污染。

因此，在使用电弧熔炼法时，需要采取相应的环保措施和处理技术，以减少对环境的影响。

综上所述，电弧熔炼法是一种常用的冶炼方法，具有高效、灵活和适用于多种材料的特点。

在未来的发展中，随着科学技术的进步和环保意识的提高，电弧熔炼法将不断改进和优化，更好地满足工业生产的需要。

镍铁冶炼工艺对比—高炉、电炉、回转窑
朱建文
【期刊名称】《新疆有色金属》
【年(卷),期】2011(034)006
【摘要】我国使用火法利用红土镍矿冶炼镍生铁,使不锈钢生产原料构成发生了重大变革,改变了全球不锈钢生产原料镍的供需格局,也改变了世界不锈钢产业发展的格局.低成本利用矿石质量较差的红土镍矿资源,符合资源节约型的历史发展趋势,翻开了我国不锈钢生产史的新篇章.目前,高炉法的低品位产品市场容量已经饱和,加快发展电炉、回转窑工艺,可以进一步扩大红土矿火法镍的市场容量.
【总页数】1页(P53)
【作者】朱建文
【作者单位】新疆新鑫矿业股份有限公司阜康冶炼厂阜康831500
【正文语种】中文
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