摘要：分析了澳斯麦特熔炼炉渣的含镍形态和损失途径，提出了降低渣含镍的几点建议及应采取的措施，以达提高金属回收率，获取较好的经济效益和社会效益之目的。
关键词：澳斯麦特炉；渣含镍；控制因素；金属回收率；改进措施
1、概述
冶炼厂生产过程中，金属回收率是重要的技术经济指标之一，电炉渣含镍是冶金过程中镍损失的主要渠道，所以，生产过程力求将渣含镍降低到最低限度是非常重要的。由于影响渣含镍的因素较多，在生产过程中，力求将其控制在一个稳定的允许范围内。本文对澳斯麦特熔炼炉渣的含镍形态和损失途径进行了分析，并提出了应采取的措施，以便降低炉渣含镍，提高金属回收率。
2、澳斯麦特炉工艺
澳炉工艺的特点是采用顶吹浸没式喷枪、富氧鼓风熔池熔炼。工艺过程为：通过科学配料，将配好的镍精矿经制粒与石灰石、石英石熔剂（需要时）加入澳炉；空气、氧气和粉煤（粉煤粒度：≤1㎜，d80=0.15㎜，粉煤水份：≤1.0%）通过喷枪喷入向澳炉提供热量；通过调节燃料和富氧浓度以及给料中还原块煤的比例控制炉料的氧化和还原反应；使炉料融化形成熔渣、低冰镍熔体后，分别通过排放渣口、镍口流入沉降电炉进行保温、沉降分离；低冰镍通过电炉炉前溜槽进入包子送转炉吹炼，炉渣通过炉后溜槽进入渣水淬；熔炼产生的烟气用来制酸。
3、炉渣含镍的主要形态和损失途径
一般在炉渣中镍的形态呈以下几种：
①金属镍颗粒机械夹杂物状态；
②硫化镍颗粒机械夹杂物状态和溶解的硫化物状态；
③氧化物状态和硅酸镍状态。
渣含镍的损失途径，根据存在的形态不同，基本可分为机械损失、物理损失、化学损失。
3．1 机械损失
机械损失主要是以金属小颗粒混入炉渣或未熔化的生炉料混入炉渣而造成的损失。损失原因：
（1）炉渣组成中FeO，SiO2，CaO 比例不适当，或对炉内反应控制不好，产生较多Fe3O4，造成炉渣性质恶化，粘度较大，比重增加，使其分离不良；
（2）停风时间过长，粉煤喷入量过高或低；
（3）金属颗粒在沉降炉中因沉降时间不够，来不及凝结成为相当大的液滴；
（4）氧化物和硫化物相互反应产生气体SO2，由于气体泡沫的作用而把镍带入炉渣造成损失。
3.2 物理损失
物理损失原因：
（1）硫化镍溶解于炉渣中；
（2）极少数金属镍和氧化物溶解于炉渣中。
3.3 化学损失
主要以氧化镍形态存在于炉渣中而损失。其损失原因：
（1）因炉温不够或熔化过快，氧化镍来不及还原；
（2）配料不准确造成炉渣组成波动较大，超过要求范围；
（3）炉内熔炼反应分布不均匀，与熔剂接触不充分。
另外，化学损失随氧势的增加而递增。因此，在造锍熔炼过程镍硫品位的提高会导致更多的镍损失，故使用还原剂如焦炭作为降低镍化学损失的方法。
4、影响渣含镍的因素
影响渣含镍的因素很多，它们之间又是相互联系。根据生产实践证明主要与以下几个因素有关：炉渣成分、还原能力、操作控制及沉淀时间。
4.1 炉渣成分
镍熔炼炉渣的合理组成，对保证熔炼过程的顺利进行和获得良好的熔炼指标起着至关重要的作用。它的变化不仅影响熔炼回收率和渣含镍指标，而且关系着熔炼的床能力、燃料消耗以及炉温和产品成本。因此炉渣组成的选择应从技术、经济两方面来考虑，以达到合理的要求。
4.2 对熔炼炉渣要求
（1）渣型选择首先应满足熔炼过程的温度要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆温度设定值为1300±20℃，不能过低或过高。温度过低不能保证熔炼的化学反应顺利完成；温度过高会造成能源消耗和耐火材料的高消耗，并使喷枪寿命缩短；
（2）对有色冶金炉渣来说，其粘度一般在0.5Pa·s（5泊）以下，炉渣流动性好，若在1Pa·s（10泊）以上则明显地影响炉渣与锍的分离和炉渣的排放操作；
（3）尽力降低炉渣比重，炉渣应尽可能密度小，因为炉渣密度小，它和低镍锍就能更好地分离，渣中损失金属少。炉渣的密度一般为2.7~2.9。
（4）除满足熔炼要求外，应尽力减少熔剂消耗量，降低炉渣产出量，减少从炉渣带走的镍含量，提高金属回收率。
4.3 各种成分对炉渣性质的影响
4.3.1 二氧化硅
（1）SO2的比重为2.2～2.6，提高SO2的含量能降低炉渣的比重，使炉渣和冰镍的比重相差增大，创造良好的分离条件；
（2）炉渣中SO2的含量增加，相对来说Fe3O4的含量则降低，会增加炉渣的酸度和粘度。如果粘度过大，导致排放困难，影响正常加料，镍的机械损失将明显增大；
（3）SO2含量的高低，能够影响炉渣的熔点。
4.3.2 氧化钙
（1）渣中含CaO在3%左右，CaO的比重不大于3.3，如果用CaO适当代替FeO，会降低炉渣比重，创造良好的渣镍分离条件；
（2）适当增加CaO和SO2，可增加金属与炉渣界面张力，使金属和炉渣很好的分离；
（3）增加CaO可降低炉渣的粘度，使有价金属的机械损失相应降低。但CaO含量不宜过高。
4.3.3 四氧化三铁
（1）Fe3O4的的比重为5.18，其含量增加会明显增加渣中的镍含量；
（2）Fe3O4的含量过多会生成炉瘤和隔层你，使炉缸容积减小，易使炉子发生故障；
（3）当有Fe3O4存在时，在炉子内与FeS及SiO2相互作用，放出SO2气体搅动熔渣，从而影响冰镍和炉渣分离，造成镍损失。其反应如下：
3 Fe3O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+ SO2↑
（4）生产过程中Fe3O4一般控制在1.5～2.0最佳。
4.3.4 氧化镁
氧化镁比重3.2~3.6。由于镍矿原料含有较多的MgO，所产炉渣含MgO也较多。渣含MgO低于10%对渣性质无太大影响，当MgO含量超过14%时，炉渣的熔点迅速上升，粘度增大，单耗增大。如果没能及时检测出MgO含量过高，没有及时提温，会导致炉渣粘度增加，使排放困难，影响渣镍分离。
4.3.5 氧化亚铁
FeO比重5，FeO增加，渣的密度也增加，能溶解更多的硫化物，增加炉渣中金属损失。
4.3.6三氧化二铝
一般少量的Al2O3对炉渣性质影响不大，随着Al2O3增加，炉渣粘度和金属损失增加。
5、降低渣含镍的几点建议及改进措施
（1）在澳炉主操手操作中要科学地调整喷枪流量，严格控制铁硅比在0.65～0.75之间，控制粉煤量，保证正常的风量和压力；
（2）严格控制好熔炼炉操作温度，使澳炉出口渣渣排放温度不低于1250℃，保证镍与渣的沉降分离时间；
（3）做好供料设备的检查和维护，要均匀进料，避免料面有大的波动，冰镍层过高会使冰铜随渣一起逸出，增加镍的损失；
（4）主操在操作期间要认真负责，观察喷枪晃动情况，控制好喷枪位置和流量，喷枪插入熔池不易过深或过浅，保证燃煤供风情况良好；
（5）建议严格控制冰镍面，搞好澳炉、电炉和转炉的协调配合；
（6）做好沉降电炉的保温，温度不得低于1350℃。温度过高会加快耐火材料的侵蚀；温度过低会导致渣放出时困难，分离条件恶化并容易形成炉结；
（7）严格控制沉降电炉磁性铁的生成量。熔炼炉渣中含CaO控制在3%左右，降低渣熔点和粘度，增加渣的流动性，同时减少泡沫性渣的形成；
（8）转炉渣含Fe3O4高、SO2低，含Ni、Co氧化物高，返入沉降电炉对澳斯麦特炉渣贫化有不利影响。建议转炉渣有单独的贫化电炉进行处理，这样可以降低渣含镍。
参考文献
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[2]黄其兴.镍冶金学.北京：中国科学技术出版社，1990
[3]张秋先.奥斯麦特炉熔炼中渣含铜问题的探讨.有色金属设计，2001（2）
论文作者:董秋月,朱志明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：炉渣论文; 损失论文; 金属论文; 粘度论文; 比重论文; 电炉论文; 喷枪论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;