硫化镍矿电炉熔炼的优化方案

这是一种在电炉中熔炼镍精矿生产低镍锍的炼镍工艺。电炉炼镍不需要燃烧燃料，因而烟气量小，有利于环保；电热熔渣，容量过热，可促进镍锍与炉渣分离，提高镍回收率。一般入炉矿石或精矿含镍3%～10%，产品低镍锍一般含（Ni+Cu）15%～25%、Fe 45%～55%、S 24%～27%。采用电炉炼镍技术，适用于供电充足、电价相对便宜的地区。此种方法主要用于低镍锍的生产，我国的金川公司也用矿热电炉处理硫化镍精矿。

1）电炉熔炼过程

用矿热电炉熔炼硫化镍矿，电极插入渣层中，一部分电能产生电弧转化为热能，一部分则以渣层为电阻体转化为热能，两部分热能使渣层上部的固体炉料熔化，以液固反应为主，当温度达到1 373～1 573 K时，硫化物与氧化物间的相互反应激烈进行，发生分解、氧化和造渣反应生成镍锍、炉渣和烟气三种产物。硫化镍矿的主要组成为Fe7S8、（Fe、Ni）S、CuFeS2、CoS、SiO2和MgO等。电炉熔炼的主要反应如下：

反应产生的Ni3S2、Cu2S和部分未氧化的FeS相互溶解形成铜镍锍，铜镍锍中还溶有贵金属和部分Fe3O4。而（FeO）2SiO2、CaO·SiO2和MgO·SiO2结合成硅酸盐炉渣：

反应产生的SO2和剩余的空气混合成为烟气排出。镍锍成分（%）为（Ni+Cu）15～25，Fe 45～55，S 24～27；还有微量钴和贵金属。炉渣成分（%）为FeO 25～50，SiO235～45，MgO 5～20，Ni 0.07～0.15，Cu0.05～0.1，Co 0.02～0.05。

典型的炼镍矿热电炉如图2.2.4所示。

图2.2.4　熔炼硫化镍矿的电炉(www.xing528.com)

2）电炉熔炼的主要技术指标

（1）焙砂：Ni 5%～6%；Cu2.5%～3%；Co 0.15%～0.25%；S 15%～18%；Fe 27%～32%。

（2）低锍镍：Ni 12%～15%；Cu6%～8%；Co 0.4%～0.6%；S 25%～28%；Fe 46%～50%。

3）电炉熔炼特点和问题

电炉熔炼最主要的特点是熔池可以过热，特别适于处理含MgO高的难熔炉料。因为硫化镍矿床多数存在含MgO高的超基性岩体中，矿石浮选后，精矿中含MgO也高达5%～20%，电炉熔炼的这个特点就显得特别重要。电炉熔炼硫化镍矿的另一特点是烟量小、烟气温度低、热损失小。

电炉熔炼存在的问题有以下几方面：

（1）脱硫率低，含硫高的镍矿需要经过预先焙烧，否则产出的镍锍含镍品位低。

（2）耗电大，在电价贵的地区生产成本较高。

（3）由于脱硫率低，烟量虽不大，但烟气中SO2浓度仍偏低，不利于硫的回收和利用，如将烟气放空则造成环境污染。

（4）电炉炉顶开孔比较多，包括加料孔、电极孔和返渣孔等，密封比较困难，烟气泄漏使劳动环境恶化。