【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 17 頁(yè) 處理硫化銅鎳礦流程的前一部分 第一次分離熔煉之頂锍裝入轉(zhuǎn)爐而吹煉成粗銅、頂锍渣和返料硫酸鈉。第一次分離熔 煉的底锍尚含大量的銅，需要在鼓風(fēng)爐中進(jìn)行第二次分離熔煉。第二次分離熔煉的頂锍作為返料在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行第一次分離熔煉時(shí)加入。 第二次分離熔煉的底锍在鄂式破碎機(jī)破碎；球磨機(jī)中磨細(xì)而后再相繼在多層機(jī)械爐中與回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行二段焙燒。 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。 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。由于浮選分離之后硫化鎳的顆粒很小，所以焙燒常常是使用特殊方法，經(jīng)過(guò)兩端焙燒的氧化亞鐵在電爐中進(jìn)行還原熔煉。 由電爐得到的金屬鎳澆鑄成陽(yáng)極后在進(jìn)行電解精 煉。電解后得到純鎳，其中還鎳 %；鈷 ～ %；銅 %和十萬(wàn)分之幾含量的其它雜質(zhì)。 從硫化銅礦中提取工藝流程中特點(diǎn)之一即是工段多且車間間關(guān)系密切。一個(gè)車間轉(zhuǎn)移交給另一各車間班車品或返料。某一個(gè)車間破壞了正常的工作制度就會(huì)影響其他車間的工作。有時(shí)某一個(gè)車間對(duì)另一個(gè)車間的應(yīng)此昂不能馬上看 第 18 頁(yè) 出來(lái)，特別是較難預(yù)見(jiàn)到半成品質(zhì)量發(fā)生變化的作用。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(shí)和經(jīng)驗(yàn)。處理硫化銅鎳礦的大致流程如圖 63. 熔煉前原料（精礦及礦石） 準(zhǔn)備的主要作業(yè)與目的 熔煉前礦石需要進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作，其中包括選礦，烘干，焙燒和燒結(jié)，由于礦石的質(zhì)量不同而分別進(jìn)行此種或標(biāo)準(zhǔn)備工作。 準(zhǔn)備工作的目的是保證熔煉時(shí)爐子的最高生產(chǎn)率與最大限度的將鎳回收到質(zhì)量很高的锍中來(lái)。 熔煉物料時(shí)不同著稱的顆粒生成兩種均一的熔融物既渣和硫。物料組成越均勻混合的越好，不均勻的顆粒接觸得越緊。粒度越小，則不同性質(zhì)組成的固料變成均一的液體渣與锍的速度越快。破碎，配料，焙燒與燒結(jié)礦石和精銅礦即為此目的。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。 第 19 頁(yè) 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。為此目的需要修建一個(gè)大的承受倉(cāng)庫(kù)與破碎配料間。 A 硫化銅鎳礦與精礦的干燥 硫化銅鎳礦的水分很少（ ～ 5%），因而在鼓風(fēng)機(jī)熔煉時(shí)不需干燥。而在電爐中熔煉此類礦石時(shí)，特別是在冬季露天采出的礦石，干燥則是必須的。水份常常很高（ 10～ 12%）鎳精礦更需烘干。鼓風(fēng)爐里熔煉精礦時(shí)，水份是在造塊燒結(jié)或制團(tuán)（如果團(tuán)礦燒結(jié)的話） —— 過(guò)程中從礦石排出的，所以不一定要由干燥過(guò)程。原礦或精礦在干燥筒中進(jìn)行干燥 （前已述及），或者是在隔板式蒸汽干燥器中及其他設(shè)備中進(jìn)行干燥。 隔板式蒸汽干燥器（圖）直徑 5 米，是由鍋爐鐵板制成的。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。在干燥器里邊保持溫度為 100～ 110.帶靶臂靶齒的中央轉(zhuǎn)軸由 2～ 3轉(zhuǎn)分的速度。 當(dāng)工作時(shí)干燥器是具負(fù)壓的，吸入干燥器的空氣與蒸汽通過(guò)收塵器 —— 旋風(fēng)收塵器和布袋收塵器。這種干燥的特點(diǎn)在于產(chǎn)生的煙塵少，操作簡(jiǎn)單，使用價(jià)格低廉。干燥器的生產(chǎn)能力是每小時(shí) 5～ 6噸精礦。烘過(guò)的精礦中含水分為 1～2%。為減少運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)生的煙塵，烘過(guò)的精礦與定量的濕精礦相混 合。 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。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，集塵室的墻壁上冷凝。氣體量應(yīng)該是這樣考慮，以使得蒸汽在不高于 75是冷凝。如果加入的空氣量不夠，氣體將為蒸汽過(guò)飽和，因而減慢烘干過(guò)程?？偣残柘蚋稍锿仓屑尤?3～ 。 與筒形干燥器不同，隔板式干燥器比 較堅(jiān)固，占據(jù)的地方較少，僅有少量的煙塵溢出，有用金屬損失較少，不需要設(shè)立電收塵器和建筑煙筒。隔板式干 第 20 頁(yè) 燥器只需較少的基建資金和經(jīng)營(yíng)費(fèi)。干燥過(guò)程制度的控制也比較簡(jiǎn)單，效果較好。 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。本過(guò)程的主要目的在于部分地或全部的除掉硫，如果在原料中硫的含量超過(guò)了下一步處理過(guò)程的允許量時(shí)。若除了脫硫再無(wú)其它目的的話，焙燒一般地是在多層機(jī)械中進(jìn)行。在這種類型的爐中便于焙燒粉礦。在多層爐里焙燒時(shí)，物料燒結(jié)是非常不利的現(xiàn)象，因?yàn)檫@將減慢焙燒速度 并引起靶齒靶臂的破損。加入含硫少的物質(zhì)可以防止燒結(jié)，亦即加入返料和熔劑可以防止燒結(jié)。硫在爐料組成中的還量應(yīng)該保持在 20～ 25%范圍內(nèi)。 焙燒結(jié)果得到焙料即焙燒過(guò)的礦或焙燒過(guò)的精礦，還硫 12～ 14%。 C 硫化礦與精礦的燒結(jié)與制團(tuán) 燒結(jié)過(guò)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。與氧化鎳燒結(jié)不同的地方是：由細(xì)粒的硫化礦與精礦所組成的爐料顆粒的燒焙可以利用硫化物氧化時(shí)放出的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，為了制得較堅(jiān)固的燒結(jié)塊和減少燒掉的硫，往爐料中常加入焦炭粉。焦炭粉是事先經(jīng)過(guò)濕磨并 在浮選前配入精礦的礦漿中的。利用此種加入焦炭粉的方法可以保證爐料的均勻分布及其顆粒間的良好接觸。 硫化銅鎳礦與精礦燒結(jié)是的脫硫率即除硫率不超過(guò) 50%。如果在精礦或細(xì)礦中含硫 12～ 13%，那么在燒結(jié)塊中剩硫約 6%。用含這樣多硫的燒結(jié)塊不能保證獲得金屬（鎳與銅）總含量低于 30%的硫。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(yè) 少量些而已。 硫化鎳礦中所含的磁黃鐵礦在高溫作用下按下列反應(yīng)分解 Fe7S8=7FS+ 此時(shí)，丟掉 %的硫 硫化亞鐵 被氧化為氧化亞鐵 FeS+=FeO+SO2 而后再靠剩下的空氣中的氧而氧化為氧化鐵 2FeO+=Fe2O3 氧化鐵與氧化鐵相作用： 3Fe2O3+FeS=FeO+SO2 所生成的二氧化硫再按反應(yīng)將硫化鐵氧化 FeS+SO2=F3O4+S2 生成鐵的磁性氧化物 Fe3O4 和單體 硫。 四氧化三鐵與硫化鐵和爐料中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng) 3F3O4+FeS+5SO2=5()+SO2 生成鐵的硅酸鹽和二氧化硫。 爐料組成的黃銅礦與鎳黃鐵礦按反應(yīng)分解： 2CuFeS2=C2S+2FeS+ 硫被空氣的氧所氧化生成二氧化硫而移入氣體中： S+2O2=2SO2 這樣，大部分爐料都參加了化學(xué)反應(yīng)。 依靠硫化物的氧化與爐料中焦炭的燃燒，溫度可以發(fā)展到 1000～ 1100℃。在此溫度時(shí)易熔的硅酸鹽熔融并將爐料的顆粒粘著而成結(jié)實(shí)的燒結(jié)塊。鎳、銅和鐵的硫化物的易熔熔合物也能起粘著物的作用。 第 22 頁(yè) 精礦的制團(tuán) 同樣地可將細(xì)礦與精礦用制團(tuán)的方法造成塊狀。在硫化銅鎳礦的冶煉試驗(yàn)實(shí)踐中，至今尚沒(méi)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。若把精礦制成團(tuán)可以使用造磚廠的壓力機(jī)。欲從團(tuán)礦中除去水 分和達(dá)到團(tuán)礦的一定堅(jiān)固性，最好是在隧道式爐中高于 200℃或是在此溫度時(shí)蒸汽加熱進(jìn)行焙燒。 除過(guò)水的團(tuán)礦濕度約 1～ 2%，很易運(yùn)輸，并且在電爐和鼓風(fēng)熔煉也是恰當(dāng)?shù)摹Ｔ谶\(yùn)輸和熔煉團(tuán)礦時(shí)，隨煙塵的機(jī)械損失較之運(yùn)輸精礦要少得多。 （二） 反射爐熔煉硫化銅鎳礦與精礦的特點(diǎn)與對(duì)原料的要求 具有水平工作空間的冶金爐成為反射爐或火焰爐。與此相應(yīng)的，反射爐內(nèi)氣流與焰流是順著爐子的水平方向，而不是想鼓風(fēng)爐那樣的垂直方向。氣流滑過(guò)爐墻附近斜坡上所置的爐料上方面不通過(guò)爐料。爐料層對(duì)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。因此當(dāng)選礦上發(fā)明了浮選的方法，并向冶金工廠大量輸送細(xì)粒精礦時(shí)起，反射爐熔煉就得到了很大的發(fā)展。 此外，反射爐與鼓風(fēng)爐的傳熱方法也不同，這也是用氣體運(yùn)動(dòng)特性來(lái)解釋的。在鼓風(fēng)爐里，礦塊是與熱氣流直接觸而被加熱的，熱氣是由下向上穿過(guò)料柱的。此時(shí)，熱是由紅熱的氣體用對(duì)流和輻射傳導(dǎo)給爐料的。在反射爐里，最熱的氣流從爐頂用輻射的方法將大量的熱傳送給爐料，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)把爐子叫做反射爐。 反射爐熔煉硫化礦和精礦歷史的特征是逐漸地有尺寸不大的爐子向現(xiàn)代的長(zhǎng)達(dá) 40 米，寬達(dá) 10 米的反射爐發(fā)展，同時(shí)隨著反射爐尺寸的增加，其供熱系統(tǒng)也日趨完善。由不能保證爐內(nèi)高溫的篩條式燃燒室燃燒煙煤應(yīng)用燃燒液體和 第 23 頁(yè) 氣體燃料大量的燃料和自動(dòng)控制爐內(nèi)高溫。 在反射爐中熔煉的爐料應(yīng)該精心準(zhǔn)備。塊礦，熔劑和返渣要破碎 4～ 6毫米。含硫量不高時(shí)，爐料要在多機(jī)械爐中進(jìn)行焙燒，當(dāng)含硫量不高時(shí)，可直接熔煉生成爐料而不用預(yù)先焙燒。 （三） 鼓風(fēng)爐熔煉硫化銅鎳礦與成塊精礦的特性及對(duì)原料的要求 燒結(jié)或制團(tuán)后的大塊硫化銅鎳礦及精礦可以在鼓風(fēng)爐中熔煉。石灰石和石英做熔劑，返料是本身所產(chǎn)之富渣、殼、轉(zhuǎn)爐渣和電解鎳車間的 鐵鎳濾渣。焦炭做為烘料。 所以加入鼓風(fēng)爐的物料，除濾渣外，應(yīng)預(yù)先破碎至 50～ 100 毫米并與細(xì)末分離。加入鼓風(fēng)爐的細(xì)末量不允許超過(guò)加入爐料的 10～ 15%。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。因此，礦石與精礦中所有的硫化物能夠被氧化。 熔煉所必須之大部分熱量是燃燒硫化鐵與按所列出反應(yīng)或氧化亞鐵造渣結(jié)果所放出的。其余部分熱量則是由于焦炭燃燒所放出的。爐料中硫的含量越多，焦炭消耗越少。 鼓風(fēng)爐熔煉銅鎳礦時(shí)，硫化鐵被氧化的反應(yīng)有重要用途。進(jìn)行此氧化反應(yīng)時(shí)放出很多的熱，同時(shí)生成渣的主要組成部分 — 亞鐵硅 酸鹽，沒(méi)被氧化之硫化鐵轉(zhuǎn)入锍中并使锍貧化，而這是獲得貧锍的主要條件。銅和鎳在爐渣中的含量與硫化鐵被氧化反應(yīng)的發(fā)展有關(guān)。當(dāng)硫化鐵被氧化過(guò)份時(shí)獲得富锍，而銅與鎳在渣中的損失也上升。當(dāng)其氧化不足時(shí)可能獲得粘稠難熔的渣，同樣地導(dǎo)致銅與鎳的損失。 大塊的硫化礦含硫高而少鎂的礦最適于鼓風(fēng)爐熔煉。含氧化鎂高而含硫少之礦若溶解難熔脈石，需往鼓風(fēng)爐中加入大量的轉(zhuǎn)爐返渣，并大量的消耗焦炭。所以在鼓風(fēng)爐中熔煉這種礦石不經(jīng)濟(jì)。 第 24 頁(yè) （四） 電爐熔煉硫化銅鎳礦及精礦的熔煉條件 最近二十年以來(lái)，在電爐中熔煉礦石與精礦得到了推廣。 礦石 與精礦的電爐熔煉在具有足夠量的廉價(jià)電能的地區(qū)內(nèi)推行。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(guó)的其他經(jīng)濟(jì)地區(qū)內(nèi)推行。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(guó)的其他經(jīng)濟(jì)地區(qū)內(nèi)用它來(lái)代替鼓風(fēng)爐和反射爐熔煉的問(wèn)題。 在電爐內(nèi)熔煉礦石與精礦的優(yōu)點(diǎn)很多。電爐可以熔煉實(shí)際上任何成分的礦石與精礦，這一點(diǎn)對(duì)熔煉硫化銅鎳礦非常重要，因?yàn)樗鼈兊拿}石熔點(diǎn)高。 電爐中可不加大量的熔劑而熔煉難熔的礦石，亦即進(jìn)行無(wú)溶劑熔煉，著在反射爐和鼓風(fēng)爐中是不能實(shí)現(xiàn)的。 電爐中可以保證粘稠渣的必要過(guò)熱而獲 得金屬含量低的爐渣。因此電爐熔煉時(shí)金屬在渣中的損失比反射爐或鼓風(fēng)爐熔煉時(shí)少。 電爐不燃燒料，因此產(chǎn)生的爐氣量不多。所以由電爐爐氣帶出之煙氣，亦即金屬在爐煙中的損失不大。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)。 電爐中電能向熱能的轉(zhuǎn)變?cè)跔t渣熔池中發(fā)生。熱量在備料層覆蓋的爐渣熔池的集中以及沒(méi)有火焰的存在，保證在電爐內(nèi)獲得僅為熱至 400～ 500℃的爐氣。電爐內(nèi)爐氣溫度低是電爐內(nèi)的巨大優(yōu)點(diǎn)，它使?fàn)t頂和部分爐墻可以用廉價(jià)的粘土磚來(lái)砌，增加爐子的使用期限和減少修爐與停爐的次數(shù)，減少爐頂散 發(fā)到爐頂操作臺(tái)上去的熱量和改善加料工的勞動(dòng)條件。低的溫度和不多的爐氣量保證熱量和改善加料工的勞動(dòng)條件。低的溫度和不多的爐氣量保證熱量利用系數(shù)的大大提高，在電爐到 45～ 60%，而且有可能提高到 70～ 80%。 電爐爐氣中二氧化碳的