【正文】 由于氫的析出故緊靠陰極表 面的陰極容易發(fā)生堿化。但是較高的 pH 值時(shí)，易引起鎳的氫氧化物和堿式鹽膠體顆粒生成。對鎳這樣的負(fù)電性金屬，為使其在陰極優(yōu)先析出，就必須創(chuàng)造條件，使鎳的平衡電位變正，極化變小；使其氫的平衡電位變負(fù)，極化變大。由于電流的損失， 1 法拉第的電量溶解不了 克鎳，而要少些。 由于不均勻的溶解而引起的陽極機(jī)械裂也是有害的，因?yàn)檫@不得不過早地 第 37 頁 停止它的電解，并需要更多的重熔一些陽極。一次陽極泥從槽中取出后過篩，篩下物送去提取鉑族元素。 陽極過程直接受硫化鎳陽極含硫量的影響，當(dāng)陽極含硫在 20%以上時(shí)，能滿足全部金屬形成相應(yīng)的硫化物，本設(shè) 計(jì)陽極含硫 %，此時(shí)陽極的主反應(yīng)為： Ni3S2－ 6e→ 3Ni2++2S 生成的 Ni2+進(jìn)入溶液，元素硫進(jìn)入槽底或附在陽極表面，使電解過程正常進(jìn)行。在陽極不溶解而沉到槽底或呈軟殼狀物殘留于陽極表面的有：鉑族元素、銀、金、碳、硅 、硫、銅與鎳的硫化物以及爐渣夾雜物。 鎳陽極在鎳鹽溶液中的電位為 + 伏特。陽極泥則另行處理。 圖 6— 1 硫化鎳電解槽 1— 槽體； 2— 隔膜架； 3— 塞子； 4— 絕緣瓷磚； 5— 陽極棒 與正極相聯(lián)的電極成為陽極。這一精礦的價(jià)值有時(shí)比鎳還高。東北部為戈壁灘，南，西部為河西走廊北部山脈支脈—— 龍首山 第三、金昌 市基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善，綜合服務(wù)功能逐步增強(qiáng)，城區(qū)建成面積達(dá)到 平方公里，占規(guī)劃面積的 83%。 （ 5）廠址的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 冶煉廠的土建投資是相當(dāng)大的，廠址地震等級的不同會對建筑結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)工程的投資帶來很大影響，所以廠址不能選在發(fā)震斷層地區(qū)和基本烈度為 9 級以上的地震區(qū)。 三、廠址選擇的一般原則 廠址選擇的一般原則是：應(yīng)符合工業(yè)布局及區(qū)域性總體規(guī)劃和城市建設(shè)規(guī)劃的要求；要盡可能利用城鎮(zhèn)設(shè)施，節(jié)約資源；要靠近原材料、水、電供應(yīng)充足和產(chǎn)品銷售便利的地方，有較好的交通運(yùn)輸條件；要注意節(jié)約用地，盡量不占或少占農(nóng)田，留有發(fā)展余地；要有適當(dāng)?shù)淖匀坏匦魏瓦m宜的工程地質(zhì)、水文、地震等級條件及較好的協(xié)作條件等。因此，必須權(quán)衡利弊，選出在總體上經(jīng)濟(jì)效益最佳的方案。 一．廠址選擇的重要性 廠址選擇就是確定工廠座落的區(qū)域和具體位置。此種爐渣堅(jiān)韌、比重大、并抗富液腐蝕。生產(chǎn)實(shí)踐中加入 4%的硫酸鈉以促使鎳的選擇硫酸化。 侵出設(shè)備仍為四室高壓釜。 轉(zhuǎn)爐溫度越高和其中 二氧化硅越多，則生成磁性氧化鐵的反應(yīng)進(jìn)行得越少。如果硫化銅部分地被氧化，則生成 第 26 頁 的氧化銅與硫化鐵相互作用而從新變成硫化物。過程的實(shí)際是用空氣中氧氧化雜質(zhì)，揮發(fā)或者是用氧化硅使氧化物造渣，之后再除掉渣和爐氣。 在電爐內(nèi)熔煉含鎳不少于 %的銅锍礦和含鎳不少于 %的精礦是合理的。 第 25 頁 與反射爐不同，電爐沒有龐大的排氣結(jié)構(gòu)，因此不需要建筑巨大容積的廠房。金屬在渣中和煙氣中不大的損失和金屬在锍中的高回收率是電熔煉最重要的優(yōu)點(diǎn)。但是電熔煉的一系列優(yōu)點(diǎn)允許我們研究關(guān)于它的更廣泛應(yīng)用以及在我國的其他經(jīng)濟(jì)地區(qū)內(nèi)用它來代替鼓風(fēng)爐和反射爐熔煉的問題。當(dāng)硫化鐵被氧化過份時(shí)獲得富锍，而銅與鎳在渣中的損失也上升。熔煉是在送入大量空氣的情況下進(jìn)行的，因而具有氧化特性。 在反射爐中熔煉的爐料應(yīng)該精心準(zhǔn)備。爐料層對氣流的阻力在在這里是不存在的，由此得出，實(shí) 際上反射爐與鼓風(fēng)爐的第一個(gè)重要區(qū)別是：在反射爐里可能熔煉細(xì)料。在硫化銅鎳礦的冶煉試驗(yàn)實(shí)踐中，至今尚沒使用制團(tuán)，但是已經(jīng)找到：電爐熔煉精礦時(shí)，精礦制團(tuán)是很合理的。在這種情況下為了制得所需的锍，就不得不往鼓風(fēng)爐爐料中補(bǔ)加石膏或者黃鐵礦，像在熔煉氧化鎳礦一樣，但只是 第 21 頁 少量些而已。 C 硫化礦與精礦的燒結(jié)與制團(tuán) 燒結(jié)過程的化學(xué)反應(yīng)歷程 硫化銅鎳礦的燒結(jié)與氧化鎳礦燒結(jié)相同也是在帶式燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行。 B 硫化礦與精礦在多層爐中焙燒 在冶金學(xué)中“焙燒礦石”；理解為硫化物在空氣流中的燃燒。 如果硫化銅鎳礦和精礦在筒形干燥器中進(jìn)行干燥時(shí)，氣體溫度在筒的頭部應(yīng)為 500～ 600，在筒的尾部和排料小室里應(yīng)不低于 120. 為降低進(jìn)入干燥器的氣體溫度，以防止精礦的燃著，在筒的頭部加入冷空氣。 隔板式蒸汽干燥器（圖）直徑 5 米，是由鍋爐鐵板制成的。除此之外，焙燒和燒結(jié)時(shí)從礦石中尚可去除部分多余的锍，以提高锍的質(zhì)量。有時(shí)某一個(gè)車間對另一個(gè)車間的應(yīng)此昂不能馬上看 第 18 頁 出來，特別是較難預(yù)見到半成品質(zhì)量發(fā)生變化的作用。 如果銅锍高锍用浮選法處理，那么可以得到兩種精礦和銅鎳合金或者是需要專門處理的中間產(chǎn)品。 為了分離硫化銅和硫化鎳，高锍需要進(jìn)行兩次分離熔煉或浮選。精礦中富集了金屬的硫化物，而其它脈石則剩在尾礦中。這樣晚才確定出流程是因?yàn)榱蚧~鎳礦是復(fù)雜的礦，除了鎳以外，還需要從其中回收銅、鈷、鉑族金屬、硒及電解精煉時(shí) 鎳金屬的某些特性所致。 它是以對流原理工作的：從底部通過充氣器的細(xì)孔不斷地向礦漿中沖入空氣，在浮選柱內(nèi)便彌散成大量的氣泡?？諝饨?jīng)導(dǎo)管 4吸入。 中，細(xì)碎圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)能力大，功率消耗低，破碎比大（ i=4~5） ,產(chǎn)品粒度均勻。 中，細(xì)碎圓錐破碎機(jī)的機(jī)架由上，下兩部分組成，其間用螺栓連接，在螺栓上套有彈簧，借助附有手柄的鉸桿和鉸鏈，可使固定圓錐上升或下降，從而調(diào)節(jié)排礦口的大小。它廣泛用于粗碎，中碎各種硬度的礦石。 目前我國生產(chǎn)的都是中心排礦式的旋回破碎機(jī)，破碎比 35。主要用于中硬以上礦石的粗碎和中碎。 破碎機(jī)的型號和規(guī)格，主要是根據(jù)所處理的礦石性質(zhì)、選廠規(guī)模以及廠址地形等條 件，綜合比較確定。 該鎳精礦經(jīng)冶煉后，獲得高冰鎳，對高冰鎳再進(jìn)行浮選分離。確定浮選流程的一個(gè)基本原則是寧可使銅進(jìn)入鎳精礦，而盡可能避免鎳進(jìn)入銅精礦。近期鎳精礦和電解鎳產(chǎn)量的年均遞增均保持 7%以上，增幅是比較高的。鎳資源大國依次是：俄羅斯、加拿大、新客多尼亞、印度尼西亞、澳大利亞和古巴，合計(jì)礦產(chǎn)鎳產(chǎn)量和出口量越占世界總量的 80%左右。高冰鎳生產(chǎn)電鎳的工藝有兩大類一類是可溶陽極電解精煉 ,另一類為選擇性浸出一凈液一電積濕法精煉工藝 ,其介質(zhì)分為硫酸鹽和抓化物兩種體系。因此 , 金川有色金屬公司鎳冶金特別是冰鎳生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展 , 集中體現(xiàn)了我國鎳冶金生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。吉林鎳業(yè)公司除采、選以外 ,高冰鎳生產(chǎn)和含硫煙氣制取硫酸都有較大規(guī)模 , 會理鎳礦具有鎳的采、選和粗煉能力 , 但由于近年 來鎳礦床枯竭 , 發(fā)展受到限制。發(fā)展到年月日 , 以閃速熔煉工藝為中心的金川二期工程建成投產(chǎn) , 標(biāo)志普我國火法煉鎳技術(shù)的巨大進(jìn)步。當(dāng)含低于20%時(shí)，凝固時(shí)會析出金屬相，溶解時(shí)這種金屬相優(yōu)先溶解，產(chǎn)出大量含鎳很高的陽極泥。鎳礦開采品味為 ~2%鎳，隨開采條件而定。 最近幾年 ， 鎳精礦進(jìn) 第 5 頁 口量逐年上升 。 由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還不高 ， 鎳的消費(fèi)量長期處于比較低的水平 ， 因此 ， 國內(nèi)含鎳廢料的蓄積量不多 ， 經(jīng)濟(jì) 和社會發(fā)展所需要的鎳 ， 主要來自礦產(chǎn)原料 ， 而再生原料所占比例很小 。2021 年國內(nèi)精煉鎳產(chǎn)量近 ８ 萬噸 ， 世界排名上升至第五位 ； 消費(fèi)量達(dá)到 １４ .６ 萬噸 ， 成為僅次于日本的世界第二大鎳消費(fèi)國 。 雖然生產(chǎn)規(guī)模較小，但填補(bǔ)了我國鎳工業(yè)的空白。 第 1 頁 6 萬噸 /年 電鎳的鎳電解精煉車間設(shè)計(jì) 專 業(yè)：冶金工程 學(xué) 生：許萬祥 指導(dǎo)老師：宋永輝 摘 要 本 論文主要 設(shè)計(jì) 了 年產(chǎn) ６ 萬噸電解鎳 的精煉車間，通過查閱相關(guān)資料 ， 基本了解熔煉硫化銅鎳礦的準(zhǔn)備工作及整個(gè)從熔煉到精煉流程工藝，重點(diǎn)介紹 了 硫化鎳可 溶陽極電解精煉的工藝流程， 主要進(jìn)行了廠址的選擇、工藝流程的確定及相關(guān)冶金計(jì)算，包括金屬平衡和熱量平衡及主要設(shè)備的選擇計(jì)算，以及對煉鎳廠的安全技術(shù)的相關(guān)了解 ，同時(shí) 描述了 鎳冶煉廠的三廢狀況及治理 關(guān)鍵詞： 鎳電解 凈化 工藝 第 2 頁 第 3 頁 引言 １ .１ 鎳資源概況 及鎳資源發(fā)展透視 鎳在地球上是儲量豐富的一種金屬。 1958 年甘肅省地質(zhì)局發(fā)現(xiàn)金川鎳礦，并與 60 年代投產(chǎn)，這在很大程度上中解決殼我國對鎳的需要。 我國是近年來全球鎳消費(fèi)增長最快的國家 。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 國內(nèi)含鎳廢料的蓄積量將逐漸增加 。 １ .２ 煉鎳原料 據(jù)估計(jì)，鎳在地殼中的平均含量為 %，與銅的含量相當(dāng)，但富集成可以開采的礦床并不多。在通常情況下，還鎳高于 3%的硫化鎳礦稱為富礦，可不經(jīng)選礦直接冶煉。 銅是硫化鎳陽極的主要有害雜質(zhì)。高冰鎳兩段硫酸選擇性浸出一黑鎳沉鉆一電積制取鎳的阜康冶煉廠于年末建成 , 是我國開發(fā)的具有國際先進(jìn)水平的精煉新工藝。我國具有從高冰鎳或其它鎳原料包括綜合回收生產(chǎn)電鎳或鎳制品的廠家有余家 , 其中重慶冶煉廠、成都電冶廠等具有成熟的鎳冶煉和精煉技術(shù)手段和生產(chǎn)設(shè)備。金川有色金屬公司 礦熱電爐的工藝進(jìn)步金川有色金屬公司一期工程原設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)鎳萬噸 , 冶煉工藝流程為鎳精礦回轉(zhuǎn)窯焙燒一電爐熔煉一低冰鎳轉(zhuǎn)爐吹煉一高冰鎳磨浮一硫化鎳熔鑄一電解精煉。高冰鑲精煉技術(shù)發(fā)展我國金川有色金屬公司的銅鎳高冰鎳精煉生產(chǎn)是“ 高毓磨浮一硫化鎳陽極電解精煉” 傳統(tǒng)工藝 , 電解質(zhì)為硫酸鹽、級化鹽混合系統(tǒng)。鎳的冶煉主要集中在俄羅斯，日本、加拿大、澳大利亞、挪威、中國、英國、南非和芬蘭。但 由于受進(jìn)口不銹鋼和鎳原料數(shù)量過多的影響，國內(nèi)電解鎳消費(fèi)量的平均遞增長率僅達(dá)到 2%。因?yàn)殂~精礦中的鎳在冶煉過程中損失大，而鎳精礦中的銅可以得到較完全的回收。 （ 4）混合 — 優(yōu)先浮選并從混合浮選尾礦中再回收部分鎳，當(dāng)?shù)V石中各種鎳礦物的可浮性有很大差異時(shí)，銅鎳混合浮選后，再從其尾礦中進(jìn)一步回收可浮性差的含鎳礦物。一般處理中硬以上礦石時(shí)，粗碎應(yīng)用顎式或是旋回破碎機(jī)；選長規(guī)模較大，山坡建廠者宜用旋回；選長規(guī)模小、平地建廠以及礦石中粘性物料多著，可用顎式。與旋回破碎機(jī)相比，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，破碎比小，產(chǎn)品粒度不均。 排礦口大小利用主軸上端的錐形螺帽（開口螺母）調(diào)整。其缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，機(jī)身較高，基建昂貴。而旋回破碎機(jī)則利用主軸上端螺帽，調(diào)整懸掛活動(dòng)圓錐上下，從而調(diào)節(jié)排礦口的大小。目前廣泛用于各種硬度礦石的中碎和細(xì)碎。每一機(jī)組內(nèi)的礦漿面用閥門 5調(diào)節(jié)。這些氣泡穿過向下流動(dòng)的礦漿而上升。 當(dāng)今硫化礦中制取鎳的流程部分地列入圖中。 富礦在破碎到需要的粒度后，可以分別或共同的與浮選得之精礦在電爐或反射爐中進(jìn)行熔煉。分離熔煉時(shí)，高锍與硫化鈉熔合，此熔合物在液體狀態(tài)分為兩個(gè)互不混合的層。 浮選高锍得之鎳精礦與二次分離熔煉之底锍一樣進(jìn)行兩端焙燒。按照這種流程生產(chǎn)的企業(yè)的管理是一個(gè)困難的任務(wù)，這需要豐富的知識和經(jīng)驗(yàn)。 第 19 頁 很明顯的 ，要想正確的混合不同種類的礦石及礦石與溶劑成為可能，只有當(dāng)我們知道在那里放著什么礦石，同時(shí)絕不允許料時(shí)任意將他們混合。干燥器的各層類似金屬箱，往相中加入兩個(gè)大氣壓的蒸汽。除此而外，空氣將使筒內(nèi)氣體量增加，因而氣體將為其較少量的蒸汽所飽和，這部分蒸汽就不能在煙道，集塵室的墻壁上冷