鄭軍福， 王萬濤， 蔡棟元， 朱學松

(金川集團股份有限公司， 甘肅 金昌 737100)

鎳閃速熔煉熔劑改進的工業(yè)試驗

鄭軍福， 王萬濤， 蔡棟元， 朱學松

(金川集團股份有限公司， 甘肅 金昌 737100)

進行了風沙替代部分粒石英作為鎳閃速熔煉熔劑的工業(yè)試驗研究，由于風沙含CaO較高，優(yōu)化了渣型，使渣含有價金屬降低，并且降低了生產成本。

鎳； 閃速熔煉； 熔劑； 風沙； 石英； 渣型

0 概述

當前國際鎳價持續(xù)低迷，鎳生產行業(yè)的利潤空間大幅縮小。某廠鎳閃速熔煉所用熔劑為粒石英石加工后的石英石粉，其粒度-60目≥90%，含水≤1%、含SiO2≥90%。粒石英采購成本為180元/t，風沙的采購成本為19.35元/t，遠低于粒石英石采購價。為了降低成本，工廠擬采用風沙替代或部分替代石英石作為閃速爐熔劑。風沙粒度在1 mm以下，含水約6%左右、含SiO260%～80%，稍作加工處理即可使用。用風沙替代石英石，企業(yè)每年可節(jié)約可觀的成本費用，故在鎳閃速熔煉爐進行了工業(yè)試驗，并成功應用于鎳閃速熔煉的實際生產中。

1 工業(yè)試驗

1.1 物料成分

試驗的物料成分見表1。

表1 物料成分 %

從表1可以看出：風沙較粒石英含F(xiàn)e、CaO、MgO高，含SiO2略低。由于精礦、煙灰含F(xiàn)e、MgO較高，熔劑Fe、MgO含量的變化不會造成大的影響；粒石英含CaO僅為1%左右，而風沙含CaO高達3.24%，且CaO對閃速爐渣型影響較為顯著，預計風沙中的CaO對閃速爐爐況影響最大。另外，風沙中尚有10%的成分未檢出，該部分對閃速爐爐況的影響值得關注。

1.2 試驗過程

為保證閃速爐安全穩(wěn)定運行，工業(yè)試驗前進行了詳細的核算，試驗分四個階段進行，見表2。

表2 風沙替代粒石英試驗進度安排

1.3 工藝參數(shù)

試驗期間鎳閃速爐工藝參數(shù)見表3。

表3 閃速爐工藝參數(shù)

從表3可以看出，試驗期間閃速爐各項工藝參數(shù)控制均較為穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)大的波動，說明風沙替代粒石英作熔劑可行。

1.4技術經(jīng)濟指標

風沙替代粒石英作熔劑的初衷在于降低材料成本，節(jié)約能源，因此試驗過程中對技術經(jīng)濟指標的分析尤為重要，試驗期間閃速爐各項技術經(jīng)濟指標見表4。

表4 工業(yè)試驗經(jīng)濟技術指標

由表4可以看出：

(1) 配入風沙后，熔劑制備系統(tǒng)產能提高了0.35 t/h；

(2)由于風沙SiO2含量較低，反應塔熔劑投入量提高了0.6 t/h；

(3)由于風沙中未知成分較多，對渣锍分離產生了一定影響，導致燃料和還原劑投入量均有所增加，但增加幅度不大；

(4)閃速爐渣量有所降低而煙灰產率上升，說明風沙對反應塔的反應完全程度有一定影響。

總體來說，風沙替代粒石英作熔劑是可行的，配入風沙后的利大于弊，不利影響是否是風沙引起的有待于下一步工藝參數(shù)調整后驗證和分析。經(jīng)過四

個階段的試驗，最終確定風沙與粒石英的最佳混合比例為2∶1。

本次工業(yè)試驗最大的成果是風沙進入系統(tǒng)后渣含鎳和渣率均有降低，實現(xiàn)了渣型的優(yōu)化和渣含有價金屬的降低，提高了系統(tǒng)鎳回收率。

2 風沙中CaO對熔劑品質的影響

風沙與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；混合熔劑SiO2含量降低5%左右，CaO含量升高1%左右，整個試驗階段風沙和混合熔劑成分的平均值見表5。

表5 風沙和熔劑成分 %

風沙進入閃速爐反應塔首先發(fā)生熔化，而影響其熔點的主要因素是SiO2和CaO的比例。根據(jù)CaO-SiO2二元相圖， CaO-SiO2二元體系的最低熔點為1 436 ℃，此時CaO含量為37%，SiO2含量為63%，而風沙中鈣硅比遠小于此比例，且風沙中含有10%左右未知成分。風沙鈣硅比在0.1以下，在CaO小于30%的情況下，CaO-SiO2二元系的熔點隨CaO含量升高變化不大，因此可以排除CaO含量升高對混合熔劑熔點升高的影響。所以風沙中CaO含量對混合熔劑的熔化沒有影響。

另從FeO-SiO2-CaO三元相圖可知，鐵橄欖石(Fe2SiO4)附近熔點較低，約為1 200 ℃；加入CaO以后，熔點有所降低，可降至1 100 ℃左右。因此風沙中CaO對渣型的優(yōu)化是有利的。

3 生產實踐

3.1 生產實踐

生產實踐中，經(jīng)濟技術指標和能耗均較為穩(wěn)定，而且閃速爐渣含鎳大幅降低，甚至出現(xiàn)了0.1%以下的個樣，風沙進入系統(tǒng)前后閃速爐能源消耗和經(jīng)濟技術指標見表6。

表6 實際生產經(jīng)濟技術指標

注：投料量85 t/h

生產實踐表明：

(1)風沙進入熔劑制備系統(tǒng)以后，熔劑系統(tǒng)產能略有降低，降幅為0.08 t/h，主要原因是風沙粒度較小，含水高，在球磨機內停留時間長，降低了球磨機的研磨效率。由于熔劑制備系統(tǒng)產能有富余，產能的降低可以通過延長生產時間來平衡;

(2)與試驗前的預判不同，風沙進入閃速爐以后，反應塔熔劑率沒有升高，反而降低了0.8%，因此大幅減少了熔劑投入量，達到了降耗的目的；

(3)風沙進入系統(tǒng)后，反應塔燃料投入量基本沒有變化，從而驗證了風沙不會使反應塔燃料消耗上升；

(4)與試驗前的判斷相同，沉淀池、貧化區(qū)還原劑投入量和貧化區(qū)電單耗均有不同程度的升高。其主要原因是風沙中有約10%的成分未檢出，這部分有害成分提高了爐渣的熔點，推測該成分可能是Al2O3，但還不能確定，有待于進一步詳細分析來確定，不過完全可以排除是CaO的影響。

3.2 效益估算

2013年4月9日開始，按照風沙與粒石英的質量比為2∶1進行工業(yè)生產。經(jīng)過近一年的實踐，閃速爐的熔劑成本大幅降低，實現(xiàn)了降本增效。配入風沙后，閃速熔煉還原劑消耗量、電能消耗量和渣指標均有不同程度的降低，達到了節(jié)能降耗的目的。

配入風沙后，除燃料和電能消耗略有上升外，其余各項經(jīng)濟技術指標均有不同程度的改善，全年所產生的經(jīng)濟效益初步估算見表7。

表7 風沙替代粒石英后全年經(jīng)濟效益評估

粒石英價格為180元/t，風沙價格為19.35元/t，全年有30 000 t風沙替代粒石英，可節(jié)?。?/p>

(180-19.35)×30 000=480.65萬元

因此，風沙替代粒石英全年可給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益：80.83+480.65=561.48萬元

4 結論

(1)風沙替代粒石英作閃速熔煉熔劑技術上可行，經(jīng)濟效益可觀。

(2)在保證風沙品質和含SiO280%左右的情況下，風沙與粒石英的最佳比例為2∶1。

(3)風沙替代粒石英經(jīng)濟效益十分顯著，全年可達561.48萬元。

[1]彭容秋.鎳冶金[M].長沙：中南大學出版社，2005.11-35.

[2]陳樹江等.相圖分析及應用[M].北京：冶金工業(yè)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

鄭軍福(1968—)，男，甘肅靖遠人，高級冶金工程師，畢業(yè)于蘭州大學，主要從事項目管理與生產技術工作。

TF815

B