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      談鎳鉬礦熔煉試驗

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      談鎳鉬礦熔煉試驗

      本文作者:陳金彪作者單位:廣西有色金屬集團貴州華堃礦業股份有限公司

      目前,從鎳鉬礦中生產鉬酸銨、氧化鉬的工業化歷史較短,其工藝技術尚處于不斷發展之中,目前提出的方法有很多種,但概括起來,工業上存在兩類方法,一種為濕法工藝,另一種為火法——濕法聯合工藝。

      在全濕法工藝中,鎳鉬礦的氧化在溶液中進行,鉬進入溶液,鎳留在渣中。目前工業上成熟的方法是用次氯酸鈉為浸出劑氧化分解鎳鉬礦,次氯酸鈉為浸出劑濕法分解工藝設備投資較小,過程不產生大氣污染。但該方法存在浸出劑次氯酸鈉消耗較大,生產成本相對較高的缺點,若當地無次氯酸鈉的生產廠家而靠長途運輸,則該方法成本太高。另外還有采用高壓氧浸出分解鎳鉬礦的報道,但至今尚未實現工業化。在火法—濕法聯合工藝中,用氧化焙燒的方法處理鎳鉬礦,即用空氣中的氧氣在高溫下氧化鎳鉬礦,使其中的鉬和鎳由硫化物轉化為氧化物,然后用堿浸出其中的鉬,使鉬進入侵出液而鎳留在浸出渣中。其成本較低,但是鎳鉬礦的氧化焙燒過程必然產生大量含低濃度SO2的氣體,廢氣處理裝置投資較大,處理成本較高。至于從浸出液中制取氧化鉬或鉬酸銨,一般采用化學凈化法除去其中的磷、砷、硅等雜質,然后采用化學沉淀法、離子交換法和溶劑萃取法富集提鉬,其中離子交換法應用得更為廣泛。過程產生一定量的氨氮廢水,處理成本較高。

      1試驗條件

      1.1試驗的原料

      本試驗先后對2種品位不同的鎳鉬礦進行試驗,其干礦成分見下表1:

      1.2試驗工藝

      簡述將鎳鉬礦破碎、烘干后再磨至-100目,然后制成團塊或球團,需要再次烘干至H2O≤5%,控制溫度為300~400℃,可用高溫尾氣進行烘干后,烘干后的物料分批直接加入熔煉爐進行熔煉,熔煉溫度控制在1200~1300℃,通過調整還原劑配比,可以在熔煉過程產出鎳锍和鉬酸鹽等。熔煉爐尾氣含SO2濃度較低,經過收塵、制酸淋洗后,可以達標排放。產出的鎳锍、鎳鉬合金、以及含氧化鉬品位較高的煙塵,可以進一步加工成硫酸鎳、鉬酸銨、氧化鉬等產品,也可以直接銷售。熔煉爐渣主要含硅、鈣、鐵等,可以銷售給水泥廠,工藝流程簡圖如下。

      2試驗結果與討論

      2.1試驗步驟

      試驗過程包括備料、烘爐、投料、熔煉、鑄錠及浸出等,即先將磨好的干礦加適當的水制成球團,制好的球經過干燥后,分批投放。投料前,先用木材烘爐8小時,使爐內干燥,當溫度達到300℃,再投入3公斤焦炭,之后開啟投料。熔煉前期溫度低,加料較慢,每次加入10公斤,之后逐步加大到30公斤/次,通過多批加料、間斷放渣,熔煉爐內熔融金屬锍(鎳鉬合金)不斷增加。熔煉過程,渣口要堵好,防止漏渣。產出的干渣進行浸出,得到浸出液和浸出渣,并計量、取樣、化驗。

      2.2試驗結果

      (1)試驗一

      試驗過程通過改變物料配比、改變熔煉溫度、時間等技術條件,試驗共進行了4次,試驗過程投入及產出物料見表2:試驗過程的產出物料經過取樣送分析化驗,分析化驗結果見表3:由表3可以看出,鎳、鉬主要富集在爐渣中,爐渣含鉬高達2.23%,含鎳達0.45%,沒有合金產出,爐渣含硫高達12%。說明難選鎳鉬可以不經過焙燒脫硫,就可以直接熔煉將鉬、硫以鎳锍形式富集在渣,再通過浸出回收,但試驗過程中生成的鎳锍與爐渣的分離效果不好,未能放出爐鑄錠。主要是由于當物料加熱到1000℃時,物料中便有復雜硫化物、某些硫酸鹽和氫氧化物的熱分解發生,生產比較簡單而穩定的化合物。當物料加熱到1200℃時,主要是硫化物和氧化物之間的交互反應,反應產出熔合的液態金屬產物便是鎳锍,其中有NiS、FeS、CuS、CoS和貴金屬。鉬則與碳酸鹽反應生成鉬酸鹽進入爐渣,通過浸出可以回收鉬制成產品。

      (2)試驗二

      經過對試驗一的分析研究后,有針對性的改變物料配比、改變熔煉溫度和熔煉時間,進行試驗二,共進行4次試驗,試驗過程投入及產出物料見表4:試驗過程的產出物料經過取樣送分析化驗,分析化驗結果見表5:由表5可以看出,通過改變熔煉技術條件,可以將鎳、鉬富集在合金中,合金含鉬可達16%以上,含鎳可達30%以上,含硫低。說明難選鎳鉬也可以不經過焙燒脫硫,就能直接熔煉生產出鎳鉬合金,并且降低爐渣品位的目的。主要是在高溫熔煉條件下,硫含量低于0.5%時,液相線溫度隨C%和Si%而改變,低碳鎳合金一般液相線溫度為1400℃。爐渣的主要成分為FeO、MgO和SiO2。當SiO2/MgO<2時,爐渣的液線溫度基本不受爐渣中FeO含量的限制。硫化物分解所產生的硫化亞鐵跟高價金屬氧化物反應,可以脫除爐料中部分硫,當加入還原劑時,脫硫效果要小得多。

      3結論

      通過工業試驗證明,難選鎳鉬礦可以不經過焙燒脫硫,直接熔煉將鎳鉬以金屬锍形式富集在渣,再通過浸出回收;也可以通過改變熔煉技術條件,將難選鎳鉬不經過焙燒脫硫,直接熔煉生產出鎳鉬合金。熔煉過程充分利用原礦中的硫和碳發熱量,達到節能減排的效果。

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