您所在的位置: 长江有色 > 长江百科 > 镍基废料原生和再生含镍物料的同时处理
关注:
微信二维码
掌上有色:
app二维码

镍基废料原生和再生含镍物料的同时处理

2019-01-24   
    前面已指出,(前)苏联的有相当一部分镍废料在原生有色冶金企业内处理,其中胡乌拉尔镍厂。送入企业的废料,先要考虑进行分选,主要是按其化学成分分选。如在乌法利亚镍联合公司,含镍量低于10%的废料要挑选出来,以便在鼓风炉内重熔。根据其粒度,预先将它们同细粒级的矿石一起压成团块,或直接将其投炉;含镍量大于10%的废料在转炉内处理。含铜量大于2%的废料可与含铜量低的物粒一起扩大备料。
    氧化镍矿石的鼓风熔炼就其性质而言是一种还原硫化反应,也就是在有硫化试剂存在的条件下,在还原环境中进行。炉料的各种组分(包括再生有色金属)在气流的作用下受热,而且这些组份彼此之间及其与气相组份之间开始发生化学交互作用。
    冰铜和渣是交互作用的产物。例如,硫酸镍在还原环境中加热,先失去结晶水,然后分解,或还原成硫化物。主要反应如下:
NiSO4·7H2O=NiSO4+7H2O              ↘
      NiSO4=NiO+SO3(SO2+1/2 O2)              (1)
NiSO4+4CO=NiS(Ni3S2)+4CO2           ↗
    碳酸镍也发生类似的变化:
NiCO3·6H2O=NiCO3+6H2O      ↘  (2)
NiCO3=NiO+CO2       ↗
    反应在炉子的预热带进行。
    鼓风炉中也处理某些其它再生物料,例如废蓄电池、含镍量较高的炉渣等。蓄电池的钢壳在熔炼时铁化合物、氧化镍矿石起到还原剂的作用,而过剩的铁则溶解于硫化物熔融体中。片状铁和镍的氢氧化物先开始分解,生成相应的氧化物。接着氧化镍进行硫化,并转化成为冰铜,而氧化铁转入渣中:
NiO+FeS=NiS(Ni3S2)+FeO          (3)
2FeO+SiO2=2FeO·SiO2             (4)
    硫化亚铁起着硫化剂的作用,它进入炉料时,呈黄铁矿的形式,或者在炉中添加石膏予以使用。
    在鼓风炉里熔炼所得到的冰铜含Ni15~20%、Co0.3~0.4%、Fe50~60%,S20~22%。其产出率不高,占熔炼含金属原料的5~10%。从矿石中进入冰铜的镍直接回收率为75~82%;从再生金属中镍回收率稍高些(85~90%)。
    第二种产物是渣,其成分为:Ni0.15~0.20%,FeO17~20%,SiO244~46%,MgO10~18%,CaO12~20%,Al2O38~12%。渣经水淬粒化,尔后运往废料场。在国民经济中,渣可用来生产水泥、碎渣、渣铸体以及渣棉等。
    气体净化除尘后排入大气;回收的烟道灰压块或烧结,作返回炉料。熔炼时燃料的消耗量是烧结矿或团块总量的20~30%。在风口区,炉子的单位截面积生产率为30~40吨/米2·昼夜。
    相当一部分原生金属进入冶金企业用转炉处理。装入转炉前,在吹炼原生冰铜时所得到的富集镍的含量约40%。未经处理的再生废料如刨屑、切边、报废零部件等在1250~1300℃的温度下与硫化物熔体接触。
    铬、钨和钼以各自相应的氧化物转入渣中。根据上述资料,一部份氧化物升华并进入气体。铬实际上完全转入渣中。存在于再生物料中的镍和部份钴经硫化而转入硫化物熔体。
FeS+Ni=NiS(Ni3S2)Fe       (5)
FeS+Co=CoS+Fe               (6)
    在进一步的吹炼中,相当一部分硫化钴氧化,并同铁及其它杂技一起转入炉渣。
    在铜镍工业企业中处理废料时,钴力求留在二次冰铜里,因为工艺流程已考虑到在电解镍阳极时,将其从镍中分离。铜在这种情况下不是杂质,它在浮选二次冰铜和电解时与镍分离开。二次冰铜中不希望有其它金属存在。
    转炉所得二次水铜有下列成分(%):
原料            Ni        Cu              Co         Fe         S
氧化镍矿石     77~80    0.9~1.5     0.5~0.55    0.2~0.3   17~22
硫化铜镍矿石   41~49    24~32       0.5~1.0     2.0~3.0    20~22
    使用再生原料,可以改变铜镍二次冰铜中镍与铜之间的比例,这对下一步处理具有很重要的意义。
    多年处理铜镍二次冰铜的实践证明,鲷镍二次冰铜中Ni:Cu>1这一比值是合理的。
    这种比例对原矿料在许多情况下是难以维持的,而在再生镍原料里却很容易调整到这种比例。
    无论在镍企业,还是铜镍企业,用转炉处理含钴量的较高的镍废料时,都必须注意钴这一杂质。镍二次冰铜的含钴量不应超过0.5~0.6%。这可通过新冰铜精炼二次冰铜得到。
    渣是转炉吹炼的另一种产物,它在乌拉尔镍厂中含镍0.8~1.2%,则另一家镍厂含镍0.8~1.2%、铜0.6~0.8%。渣中钴的含量大都一样,均等于0.25~0.45%。铁的含量为47~57%,硅的含量为24~30%。
    渣中钨、铬和钼的存在取决于被处理的再生金属的数量、成分,其含量可在0.n%至3~5%之间波动。精炼后得到的渣在转炉或电炉中进行贫化处理。贫化的目的在于从渣中提取镍和钴。贫化了的渣中,镍含量不超过0.2%,钴含量不超过0.08%,而铬、钨和钼的损失是不可挽回的。