郑军福， 王万涛， 蔡栋元， 朱学松

(金川集团股份有限公司， 甘肃 金昌 737100)

镍闪速熔炼熔剂改进的工业试验

郑军福， 王万涛， 蔡栋元， 朱学松

(金川集团股份有限公司， 甘肃 金昌 737100)

进行了风沙替代部分粒石英作为镍闪速熔炼熔剂的工业试验研究，由于风沙含CaO较高，优化了渣型，使渣含有价金属降低，并且降低了生产成本。

镍； 闪速熔炼； 熔剂； 风沙； 石英； 渣型

0 概述

当前国际镍价持续低迷，镍生产行业的利润空间大幅缩小。某厂镍闪速熔炼所用熔剂为粒石英石加工后的石英石粉，其粒度-60目≥90%，含水≤1%、含SiO2≥90%。粒石英采购成本为180元/t，风沙的采购成本为19.35元/t，远低于粒石英石采购价。为了降低成本，工厂拟采用风沙替代或部分替代石英石作为闪速炉熔剂。风沙粒度在1 mm以下，含水约6%左右、含SiO260%～80%，稍作加工处理即可使用。用风沙替代石英石，企业每年可节约可观的成本费用，故在镍闪速熔炼炉进行了工业试验，并成功应用于镍闪速熔炼的实际生产中。

1 工业试验

1.1 物料成分

试验的物料成分见表1。

表1 物料成分 %

从表1可以看出：风沙较粒石英含Fe、CaO、MgO高，含SiO2略低。由于精矿、烟灰含Fe、MgO较高，熔剂Fe、MgO含量的变化不会造成大的影响；粒石英含CaO仅为1%左右，而风沙含CaO高达3.24%，且CaO对闪速炉渣型影响较为显著，预计风沙中的CaO对闪速炉炉况影响最大。另外，风沙中尚有10%的成分未检出，该部分对闪速炉炉况的影响值得关注。

1.2 试验过程

为保证闪速炉安全稳定运行，工业试验前进行了详细的核算，试验分四个阶段进行，见表2。

表2 风沙替代粒石英试验进度安排

1.3 工艺参数

试验期间镍闪速炉工艺参数见表3。

表3 闪速炉工艺参数

从表3可以看出，试验期间闪速炉各项工艺参数控制均较为稳定，没有出现大的波动，说明风沙替代粒石英作熔剂可行。

1.4技术经济指标

风沙替代粒石英作熔剂的初衷在于降低材料成本，节约能源，因此试验过程中对技术经济指标的分析尤为重要，试验期间闪速炉各项技术经济指标见表4。

表4 工业试验经济技术指标

由表4可以看出：

(1) 配入风沙后，熔剂制备系统产能提高了0.35 t/h；

(2)由于风沙SiO2含量较低，反应塔熔剂投入量提高了0.6 t/h；

(3)由于风沙中未知成分较多，对渣锍分离产生了一定影响，导致燃料和还原剂投入量均有所增加，但增加幅度不大；

(4)闪速炉渣量有所降低而烟灰产率上升，说明风沙对反应塔的反应完全程度有一定影响。

总体来说，风沙替代粒石英作熔剂是可行的，配入风沙后的利大于弊，不利影响是否是风沙引起的有待于下一步工艺参数调整后验证和分析。经过四

个阶段的试验，最终确定风沙与粒石英的最佳混合比例为2∶1。

本次工业试验最大的成果是风沙进入系统后渣含镍和渣率均有降低，实现了渣型的优化和渣含有价金属的降低，提高了系统镍回收率。

2 风沙中CaO对熔剂品质的影响

风沙与粒石英中成分相差最大的是SiO2和CaO，其中SiO2含量降低15%左右，CaO含量升高4%左右；混合熔剂SiO2含量降低5%左右，CaO含量升高1%左右，整个试验阶段风沙和混合熔剂成分的平均值见表5。

表5 风沙和熔剂成分 %

风沙进入闪速炉反应塔首先发生熔化，而影响其熔点的主要因素是SiO2和CaO的比例。根据CaO-SiO2二元相图， CaO-SiO2二元体系的最低熔点为1 436 ℃，此时CaO含量为37%，SiO2含量为63%，而风沙中钙硅比远小于此比例，且风沙中含有10%左右未知成分。风沙钙硅比在0.1以下，在CaO小于30%的情况下，CaO-SiO2二元系的熔点随CaO含量升高变化不大，因此可以排除CaO含量升高对混合熔剂熔点升高的影响。所以风沙中CaO含量对混合熔剂的熔化没有影响。

另从FeO-SiO2-CaO三元相图可知，铁橄榄石(Fe2SiO4)附近熔点较低，约为1 200 ℃；加入CaO以后，熔点有所降低，可降至1 100 ℃左右。因此风沙中CaO对渣型的优化是有利的。

3 生产实践

3.1 生产实践

生产实践中，经济技术指标和能耗均较为稳定，而且闪速炉渣含镍大幅降低，甚至出现了0.1%以下的个样，风沙进入系统前后闪速炉能源消耗和经济技术指标见表6。

表6 实际生产经济技术指标

注：投料量85 t/h

生产实践表明：

(1)风沙进入熔剂制备系统以后，熔剂系统产能略有降低，降幅为0.08 t/h，主要原因是风沙粒度较小，含水高，在球磨机内停留时间长，降低了球磨机的研磨效率。由于熔剂制备系统产能有富余，产能的降低可以通过延长生产时间来平衡;

(2)与试验前的预判不同，风沙进入闪速炉以后，反应塔熔剂率没有升高，反而降低了0.8%，因此大幅减少了熔剂投入量，达到了降耗的目的；

(3)风沙进入系统后，反应塔燃料投入量基本没有变化，从而验证了风沙不会使反应塔燃料消耗上升；

(4)与试验前的判断相同，沉淀池、贫化区还原剂投入量和贫化区电单耗均有不同程度的升高。其主要原因是风沙中有约10%的成分未检出，这部分有害成分提高了炉渣的熔点，推测该成分可能是Al2O3，但还不能确定，有待于进一步详细分析来确定，不过完全可以排除是CaO的影响。

3.2 效益估算

2013年4月9日开始，按照风沙与粒石英的质量比为2∶1进行工业生产。经过近一年的实践，闪速炉的熔剂成本大幅降低，实现了降本增效。配入风沙后，闪速熔炼还原剂消耗量、电能消耗量和渣指标均有不同程度的降低，达到了节能降耗的目的。

配入风沙后，除燃料和电能消耗略有上升外，其余各项经济技术指标均有不同程度的改善，全年所产生的经济效益初步估算见表7。

表7 风沙替代粒石英后全年经济效益评估

粒石英价格为180元/t，风沙价格为19.35元/t，全年有30 000 t风沙替代粒石英，可节省：

(180-19.35)×30 000=480.65万元

因此，风沙替代粒石英全年可给企业带来经济效益：80.83+480.65=561.48万元

4 结论

(1)风沙替代粒石英作闪速熔炼熔剂技术上可行，经济效益可观。

(2)在保证风沙品质和含SiO280%左右的情况下，风沙与粒石英的最佳比例为2∶1。

(3)风沙替代粒石英经济效益十分显著，全年可达561.48万元。

[1]彭容秋.镍冶金[M].长沙：中南大学出版社，2005.11-35.

[2]陈树江等.相图分析及应用[M].北京：冶金工业出版社，2007.104-157.

Industrialtestofimprovementoffluxinnickelflashsmelting

ZHENG Jun-fu, WANG Wan-tao, CAI Dong-yuan, ZHU Xue-song

The industrial test was performed that uses sand instead of partial particle quartz as the flux for nickel flash smelting. The slag type was optimized because of the high content of CaO in sand, leading to the decrease of valuable metals containing in slag and production cost.

nickel; flash smelting; flux; sand; quartz; slag type

郑军福(1968—)，男，甘肃靖远人，高级冶金工程师，毕业于兰州大学，主要从事项目管理与生产技术工作。

TF815

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