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    提高銅冶煉系統(tǒng)中鎳直收率的生產(chǎn)實(shí)踐

    2021-11-02 06:01:46鐘仁志李承祖周岳珍謝遠(yuǎn)根廖琦琦
    世界有色金屬 2021年12期
    關(guān)鍵詞:粗銅冰銅造渣

    鐘仁志,李承祖,周岳珍,謝遠(yuǎn)根,廖琦琦

    (浙江江銅富冶和鼎銅業(yè)有限公司,浙江 杭州 311400)

    本文所述銅冶煉廠采用富氧雙側(cè)吹熔池熔煉爐+PS轉(zhuǎn)爐+回轉(zhuǎn)式陽極爐的工藝流程,此套工藝對原料的適應(yīng)范圍廣,對冷料的處理能力強(qiáng),在高雜原料日益增多的情況下,仍能確保陽極板的質(zhì)量達(dá)標(biāo),以供電解正常生產(chǎn)。但是,目前冶煉工藝?yán)飳Σ糠钟袃r(jià)金屬的直收率不高,造成資源的浪費(fèi),本文就對提高銅冶煉過程中鎳直收率展開相應(yīng)研究。

    1 鎳在冶煉系統(tǒng)內(nèi)的走向及分配

    在銅冶煉系統(tǒng)里,鎳的開路分三個(gè)方向:陽極板、煙塵、爐渣,其余含鎳的中間物料在銅冶煉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。爐渣中的鎳基本都是以氧化物形式存在,在目前的渣選礦工藝?yán)?,可以富集回收鎳的硫化物,難以富集回收鎳的氧化物,導(dǎo)致鎳流失嚴(yán)重,大量鎳進(jìn)入尾礦中,造成金屬鎳的損失。基于此類現(xiàn)象,統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)鎳在冶煉系統(tǒng)內(nèi)各階段的走向及分配率,研究金屬鎳損失的具體情況,如圖1所示。

    圖1 鎳在銅冶煉系統(tǒng)內(nèi)的走向及分配

    如圖1所示,明確了鎳在銅冶煉各工序的分配情況,鎳被爐渣帶走是鎳損失的主因,在熔煉工序7.92%的鎳進(jìn)入熔煉渣中,在吹煉工序35.57%的鎳進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣中,在精煉工序5.36%的鎳進(jìn)入精煉渣中,降低鎳的入渣率是提高鎳直收率的關(guān)鍵條件。如圖1的銅冶煉系統(tǒng)內(nèi),陽極板中鎳的直收率為54.41%。

    2 提高鎳直收率的優(yōu)化探索

    2.1 提高鎳在熔煉工序直收率的優(yōu)化探索

    在熔煉階段,鎳的來源主要在外購冰銅、銅精礦中,原料中的鎳主要以氧化物、硫化物的形式存在。在高溫熔體中,鎳對硫的親和力大于鐵,鎳和FeS發(fā)生反應(yīng):

    由于FeS的存在,鎳很少被氧化為NiO,冰銅中的鎳基本以Ni3S2形式存在,少量進(jìn)入渣中。冰銅品位越高,渣量越大,被熔煉渣帶走的鎳就越多[1]。

    根據(jù)熔煉階段鎳的損失與渣量大小成正比的特性,降低熱冰銅品位,控制熱冰銅品位在58%~60%以內(nèi),以減少熔煉渣量的方法來減少鎳的損失。

    2.2 提高鎳在吹煉工序直收率的優(yōu)化探索

    在吹煉階段,對氧的親和力大小依次為鐵、鎳、銅,在造渣期,當(dāng)熔體中FeS由于造渣反應(yīng)生成鐵橄欖石進(jìn)入渣中后,Ni3S2開始緩慢氧化,氧化產(chǎn)物與熔劑反應(yīng)造渣[2]:

    在造渣期,若造渣終點(diǎn)過吹,則產(chǎn)生NiO增加,進(jìn)入渣中的鎳增加。故在造渣期,造渣終點(diǎn)欠吹,保留部分FeS,能有效抑制Ni3S2被氧化為NiO進(jìn)入渣中。控制渣含硫在0.4%~0.6%以內(nèi),以減少鎳進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣中。

    在造銅期,部分Ni3S2發(fā)生反應(yīng)生成金屬鎳:

    在造銅期,造銅終點(diǎn)粗銅含氧越高,Ni、Ni3S2被氧化為NiO進(jìn)入底渣中的量越大。故在造銅期,降低造銅期終點(diǎn)粗銅含氧,控制終點(diǎn)粗銅含氧在0.3%以下,以減少鎳被氧化進(jìn)入底渣中。

    2.3 提高鎳在精煉工序直收率的優(yōu)化探索

    在精煉過程中,粗銅中的鎳在氧化階段被氧化:

    部分NiO與砷、銻的氧化物反應(yīng)生成鎳云母(6Cu2O·8NiO·2As2O5、6Cu2O·8NiO·2Sb2O5)溶于銅水中,故鎳在精煉階段損失的較少,但NiO增加會導(dǎo)致進(jìn)入陽極泥的金屬鎳增加[3],不利于鎳的回收。

    在精煉過程中,鎳的損失隨NiO產(chǎn)生的增加而增加。故在氧化期,縮短氧化時(shí)間,控制氧化終點(diǎn)銅水含硫在0.005%~0.008%以內(nèi),減少鎳被氧化進(jìn)入精煉渣中。

    在還原期,延長還原時(shí)間,控制陽極銅含氧在0.15%以下。同時(shí)通過降低銅水中的NiO的比例,來減少電解過程中鎳進(jìn)入陽極泥中。

    3 試驗(yàn)結(jié)果

    3.1 試驗(yàn)期間熔煉工序含鎳物料走向

    由圖2可知,在降低熱冰銅品位后,金屬鎳的入渣率由7.92%降低至7.24%。

    圖2 熔煉工序含鎳物料走向圖

    3.2 試驗(yàn)期間吹煉工序含鎳物料走向

    由圖3可知,在提高造渣期渣含硫后,金屬鎳的入渣率由35.57%降低至25.31%;同時(shí)在降低造銅期粗銅含氧后,在吹煉階段,熱粗銅中金屬鎳的直收率由60.34%提高至71.69%。

    圖3 吹煉工序含鎳物料走向圖

    3.3 試驗(yàn)期間精煉工序含鎳物料走向

    由圖4可知,在縮短氧化時(shí)間,提高氧化終點(diǎn)銅水含硫后,精煉渣中攜帶的鎳由5.36%降低至2.54%;同時(shí)在延長還原時(shí)間,降低還原終點(diǎn)陽極銅含氧后,在精煉階段,陽極板中金屬鎳的直收率由93.76%提高至95.68%,且降低陽極板中NiO的比例。

    圖4 精煉工序含鎳物料走向圖

    綜上可知,吹煉階段的鎳回收率最低,是鎳損失的主要階段,熔煉渣和轉(zhuǎn)爐渣作為渣選礦原礦,其中轉(zhuǎn)爐渣含鎳量占渣含鎳總量(不包括精煉渣中的鎳)的84.49%。在精煉階段鎳損失的最少,且精煉渣是中間物料,在銅冶煉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),所以精煉階段鎳損失極低。

    在銅冶煉系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施相應(yīng)工藝優(yōu)化措施后,銅冶煉系統(tǒng)內(nèi),陽極板中金屬鎳的直收率為65.52%,較優(yōu)化前提高11.11%,試驗(yàn)取得顯著成效。

    4 結(jié)論

    通過對鎳在銅冶煉系統(tǒng)中走向分布規(guī)律的研究及對改進(jìn)措施的試驗(yàn)探索,得到如下結(jié)論:

    (1)降低熱冰銅品位,控制熱冰銅品位在58%~60%以內(nèi),可有效減少熔煉渣量,從而降低鎳在熔煉渣中的分配率;

    (2)提高造渣期終點(diǎn)渣含硫,控制渣含硫在0.4%~0.6%以內(nèi),可有效降低鎳在轉(zhuǎn)爐渣中的分配率;

    (3)降低造銅期終點(diǎn)粗銅含氧,控制粗銅含氧在0.3%以下,可有效降低鎳在底渣中的分配率;

    (4)縮短氧化時(shí)間,氧化終點(diǎn)銅水含硫在0.005%~0.008%以內(nèi),可有效降低鎳在精煉渣中的分配率;

    (5)延長還原時(shí)間,控制陽極銅含氧在0.15%以下,可降低陽極銅中的NiO的比例,進(jìn)而減少電解過程中鎳進(jìn)入陽極泥中。

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