氧化镍矿的还原硫化制锍熔炼

氧化镍矿有两种类型：一种是褐铁矿型，通常蕴藏在氧化矿床的表层，其主要成分是含铁的氧化矿物；另一种是硅酸盐型，通常储藏于氧化矿床的较深层。氧化镍矿中镍呈化学浸染状态，因而不能采取选矿的方法进行富集。虽然处理这种低品位原料的加工费比较高，但其开采容易、开采费低，从而可以得到补偿。

火法冶炼处理氧化镍矿有两种方法：一种是还原、硫化、熔炼，产出镍锍而与脉石分离；另一种是还原熔炼产出外铁与脉石分离。氧化矿还原、硫化、熔炼一般在鼓风炉中进行，也可用电炉熔炼。这里着重叙述鼓风炉的还原硫化熔炼。

氧化镍矿由于疏松易碎且含水量较高，不宜直接装入鼓风炉中熔炼，一般需要先经制团或烧结成块料后才入炉熔炼。不管采用哪种预处理方法，事先都需要经破碎、筛分、配料或干燥等几个工序。

还原硫化造锍熔炼

氧化镍矿鼓风炉熔炼的基本任务是将矿石中的镍、钴和部分铁还原出来使之硫化，形成金属硫化物的共熔体与炉渣分离，故称还原硫化熔炼。进炉炉料由团矿或烧结块、硫化剂和熔剂组成，此外还加入20%～30%焦炭作为燃料与还原剂。大量焦炭在风口区燃烧，使风口附近的炉温升到1 700℃以上。结果使固体炉料熔化，成为镍锍和炉渣两种熔体流入本床。高温炉气向上流动，使向下运动的炉料加热并进行脱水、离解、还原、硫化、熔化等过程。

（1）离解反应。除了石灰石在908℃离解外，黄铁矿超过600℃，离解为FeS，黄铁矿的离解是不利的，因为这在炉子上部发生，硫含量已有半数没有参与硫化反应，而以硫蒸气或被氧化成SO2随烟气被带走，此外黄铁矿离解常常伴随着崩裂作用，形成大量碎块。这些碎块也易被烟气带走，造成硫化剂消耗过高。因此在生产上采取增大黄铁矿粒度的措施，以降低其离解率。一般粒度保持在25～50 mm。过大也不好，因为过大粒度的硫化剂在炉内分布不均匀。由于黄铁矿的这一缺点，许多工厂都希望采用较难离解的石膏（CaSO4）作硫化剂。

（2）还原反应。金属氧化物（MO）在炉内靠含有大量CO气体和固体焦炭还原，其总反应可表示为(www.xing528.com)

最易还原的氧化物是NiO，在700～800℃时就以相当快的速度还原，而硅酸镍的还原要难得多，当炉料中有FeO和CaO存在时，由于形成Fe2SiO4及2CaO·SiO3的还原反应，铁氧化物可还原为FeO，与SiO2形成2FeO·SiO2。

一定量的铁氧化物被还原为金属铁是有希望的，因为金属铁可使硫化过程和造镍锍过程加速。但是炉内还原程度高，以镍铁形态存在的金属铁量会增多。在鼓风炉熔炼的温度下，镍铁在镍锍中的溶解度有限，有可能在本床析出成为炉结，给生产带来麻烦。此外炉内还原程度低也会影响生产，因为还原程度低会降低镍在镍锍中的回收率。

（3）硫化反应。以石膏作硫化剂时，在炉渣存在的条件下受热，将按下式完全离解：

随后含有CO和SO3的气体与金属氧化物反应使后者硫化：

当有焦炭存在时，SO3可在600℃将镍锍化。在焦点区附近，还原硫化反应所形成的硫化物和少量金属相与炉渣一起熔化，当这些熔体流经风口区时，有少部分被鼓风再氧化为氧化物。镍的氧化物在本床区与FeS发生反应，完成镍的硫化过程。

氧化镍矿还原硫化熔炼所产低镍锍由镍和铁的硫化物组成，和硫化矿造锍熔炼一样，低镍锍以熔融状回入转炉吹炼，产出的高镍锍主要成分为Ni3S2。高镍锍的进一步处理和硫化与所产生的二次镍精矿的处理方法相同。