吉恩镍业冶炼厂澳炉处理小料种含镍物料对生产的影响.pdf

SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工 业 与 技 术 2023 NO.19 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯吉恩镍业冶炼厂澳炉处理小料种含镍物料对生产的影响张东(吉林吉恩镍业股份有限公司 吉林磐石 132311)摘要：该文介绍了吉恩镍业冶炼厂的生产工艺流程，阐述了该厂采用仓式配料，浸没顶吹熔炼炉澳炉生产低冰镍，卧式转炉生产高冰镍的冶金工艺和指标控制。因自产精矿的供矿量下降，外购镍精矿的入炉量增加，为了节约采购镍精矿的生产成本，在保证安全生产的前提下，通过科学合理配料，提高了小料种含镍物料的处理量与高冰镍产品的产量，优化了镍金属回收率，实现了硫化镍精矿的节约使用，创造了可观的经济效益。关键词：澳炉 科学配料 小料种含镍物料 工艺指标中图分类号：TF04文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)19-0076-04The Impact of the Nickel-Containing Materials of Small Materials Treated by the Ausmelt Furnace on Production in Jien Nickel SmelterZHANG Dong(Jilin Jien Nickel Industry Co.,Ltd.,Panshi,Jilin Province,132311 China)Abstract:This paper introduces the production process in Jien Nickel Smelter,and expounds the metallurgical process and index control of producing low-ice nickel by using silo batching and the submerged top-blown smelting furnace,Ausmelt furnace,and high-ice nickel by the horizontal converter.Due to the decline in the supply of self-produced concentrates and the increase in the charging amount of purchased nickel concentrates,in order to save the production cost of purchasing nickel concentrates,under the premise of ensuring safe production,through scientific and reasonable batching,the treatment capacity of the nickel-containing materials of small materials has been improved,the output of high-ice nickel products has been improved,the recovery rate of nickel metal has been optimized,the economical use of nickel sulphide concentrates has been realized,and considerable economic benefits have been created.Key Words:Ausmelt furnace;Scientific batching;Nickel-containing materials of small materials;Process indicator吉恩镍业冶炼厂应用世界先进的澳斯麦特熔池熔炼技术，其主体设备是立式固定圆筒形澳斯麦特炉，内衬耐火材料，熔池温度1 400 左右1。冶炼工艺所需的空气、氧气、粉煤通过喷枪喷入熔池，在高速气流的作用下搅动熔池，各种物料、溶剂等经配比后从炉顶加料口加入炉内并迅速熔化和反应。熔炼产物低冰镍和炉渣排放到沉降电炉进行渣镍分离2。熔渣经水淬后出售，将低镍锍送转炉吹炼成含镍锍产品。冶炼厂高冰镍产品产量是冶炼厂最重要的生产指标。产量越高，各项能耗单耗指标越低，生产成本越低。随着自产镍精矿的减少，硫化镍精矿的采购成本增加，为了降低冶炼厂生产成本，冶炼厂在保证安全生DOI：10.16661/ki.1672-3791.2303-5042-0450作者简介：张东（1977），男，硕士，高级工程师，主要从事冶金专业生产技术工作。76SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.19 工 业 与 技 术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION产的前提下，逐步摸索澳炉最大量处理小料种含镍物料的配料方案。1 工艺流程吉恩镍业冶炼厂采用“浸没顶吹熔池熔炼沉降电炉沉降分离卧式转炉吹炼”镍冶炼工艺3。工艺流程如图1所示。2 科学配料2.1 配料原则（1）配料以保证冶金炉矿生产为主，控制生产指标达标。入炉精矿CaO5%，MgO10%，Fe/SiO22.5。高冰镍Ni+Cu=73%，高冰镍含铜15%。（2）月完成镍金属产量2 000 t。（3）配料根据精矿库存物料数量和元素含量，计算出入炉精矿配比值、入炉镍品位和镍锍中主要元素含量，作为指导生产的依据。根据炉况数据进行生产参数的调控，通过澳炉工艺参数调整来适应原料成分的变化，确保炉况和生产指标的稳定4。并跟踪生产指标，及时做好配料调整，使生产指标达到最佳值数，保证高冰镍产品产量和质量。2.2 工艺指标配入硫酸镍，按配料方案一开始处理，具体情况如表1所示。硫酸镍含镍22%24%，配入系统后入炉物料镍品位由8%升高到11%，澳炉出口镍迅速从28%上涨至33%，电炉渣含镍从0.31%升高到0.38%。为降低出口镍品位，稳定渣含镍指标，调整燃煤系数从 6.2 降至5.7，降低风量后燃烧效率降低，澳炉渣温度从1 300 降低至1 260，渣黏度增加，排放困难5。配入高砷矿，同时处理硫酸镍和高砷矿，按配料方案二开始处理，具体情况见表2。加入高砷矿后，澳炉出口镍品位相对稳定，硫酸车间净化原液含砷明显升高，由之前的0.50.6 g/L增加到0.81.0 g/L，污水处理使用的硫化钠0.3 t/d增加到0.7 t/d，硫酸亚铁用量增加了0.9 t/d增加到1.35 t/d。考虑烟气含砷对转化触媒及污水的影响，高砷物料最大加入量维持在1.5 t/h。配入氧化镍矿，调整配料方案开始同时处理硫酸镍、高砷矿和氧化镍矿。按配料方案三开始处理，具体情况见表3。此方案低冰镍处理完毕后，Fe/SiO2指标由1.1恢复到0.8，石英石加入量减少，但氧化镍矿物料加入系统后由于物料比重变化较大，氧化镍矿物料实际加入量较大，入炉物料镍品位由11%升高至14.2%，澳炉出图1 冶炼厂工艺流程图表1 配料方案一配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称高镁镍精矿自产&赤板镍精矿/镍矿石（2/1）赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）杂料/低冰镍（1/2)32 t/h465854备注入炉物料含Ni 11%，含20%S，含8%MgO，Fe/SiO2：2，高冰镍产品含63%Ni，含10%Cu77SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工 业 与 技 术 2023 NO.19 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯口镍品位大幅度升高，最高达到48%。电炉渣含镍指标最高波动至0.5%。调整料仓配风均降至0，燃煤系数由6.5 Nm/kg降至5.3 Nm/kg，粉煤用量4 8005 000 kg/h。燃煤燃烧效率低，燃烧不充分，硫酸车间转化器多次出现温度高。镍矿石入厂加入系统，减少氧化镍矿加入量，澳炉渣镁含量增加，达到11%左右，最高13.86%，导致澳炉渣粘度变大，排放比较困难，频繁减料操作影响生产连续性，不利于安全生产，为稳定生产调整工艺风量，导致电炉渣含镍偏高。按配料方案四开始处理，具体情况如表4所示。配入低冰镍，澳炉开始同时处理低冰镍 a、硫酸镍、氧化镍矿、低冰镍b。按配料方案五开始处理，具体情况见表5。按照表5组织生产，由于低冰镍a和低冰镍b的加入，Fe/SiO2指标由0.70.9升到1.11.3，石英石用量大幅增加，日加入量达150 t。减少低冰镍a加入量，低冰镍a含贵金属节约使用，提高低冰镍b及氧化镍矿加入量，按配料方案六开始处理，具体情况见表6。按照表6组织生产，石英石每天加入量保持140 t以上，最高单班用量96 t，但铁硅比依然保持在1.11.3左右。经过配料方案的不断调整，使用配料方案六，现在澳炉安全生产，各项指标较稳定，生产情况总结如下。（1）同时处理低冰镍 a、高砷矿、硫酸镍、氧化镍矿、低冰镍b，最大处理量为低冰镍a 2 t/h（月138金属吨）、高砷矿1.5 t/h（月156金属吨）、硫酸镍1 t/h（月138金属吨）、氧化镍矿2 t/h（月235金属吨）以及低冰镍b 23 t/h（月492金属吨）。表4 配料方案四配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称高镁镍精矿自产镍精矿/镍矿石/高砷矿（2/1/1）赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）氧化镍矿28 t/h256762备注入炉物料含13.1%Ni，含19%S，含7%MgO，Fe/SiO2：1.6，高冰镍产品含64%Ni，含9%Cu表2 配料方案二配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称高镁镍精矿/高砷矿（2/1）自产&赤板镍精矿/镍矿石（2/1）赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）杂料/低冰镍（1/2)32 t/h465854备注入炉物料含11%Ni，含20%S，含8%MgO，Fe/SiO2：2，高冰镍产品含63%Ni，含10%Cu表3 配料方案三配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称高镁镍精矿/高砷矿（2/1）自产&赤板镍精矿赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）氧化镍矿28 t/h436753备注入炉物料含14.2%Ni，含20%S，含7%MgO，Fe/SiO2：1.7，高冰镍产品含65%Ni，含8%Cu78SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.19 工 业 与 技 术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION（2）控制澳炉燃煤用量4 t/h，富氧浓度45%，石英石连续加入，日加入量150170 t，Fe/SiO2控制在1.11.3，电炉低冰镍含镍30%32%，水淬渣含镍0.4%，净化原液含砷1.0 g/L，高冰镍产品完成2 000 t镍金属产量，高冰镍综合能耗完成975 kgce/t，低于国家能源限额标准980 kgce/t6。（3）澳炉渣中含镁8%10%时，可以保护衬墙和衬套，减少衬墙耐火材料更换频率，每6个班更换一次澳炉镍口衬套，含镁6%7%时每5个班更换一次澳炉镍口衬套。（4）澳炉渣中Fe/SiO2小于1.3时，每个衬套可放60包料，澳炉渣中Fe/SiO2大于1.3时，渣流动性好，含铁高电炉电极导电性好，但低冰镍温度升高对电炉衬墙衬套侵蚀较快，每个衬套可放50包料，不利于安全生产。（5）金属回收率计算。平均高冰镍品位：63%；渣含镍：0.37%；炉渣质量：20 160 t；高冰镍质量：3 074 t。镍回收率7（%）=100 镍锍含Ni%/炉渣含Ni%镍锍含Ni%/炉渣含Ni%+炉渣质量/镍锍质量=0.63 0.00370.63 0.0037+20 160/3074100%=96.3%3 结语综上所述，冶炼厂在组织生产经营工作中，按照公司原料结构的变化，为了实现节约使用硫化镍精矿，最大量处理低冰镍、氧化镍矿、精制硫酸镍等小料种的目标，冶炼厂经过完善配料方案，配料以保证冶金炉矿生产为主，控制生产指标达标。满足入炉精矿CaO5%，MgO10%，Fe/SiO22.5。高冰镍Ni+Cu=73%，高冰镍含铜15%。按照同时处理低冰镍、硫酸镍、氧化镍矿、高砷矿等小料种含镍物料，经过6次配料摸索，逐步实现了安全平稳生产，澳炉加料量30 t/h，其中小料种加入9.5 t/h，小料种占总加料量的31.6%，日产高冰镍金属量63 t。此方案提高了高冰镍产品产量，保证了高冰镍产品质量，创造了可观的经济效益。参考文献1 周镝.冶炼厂澳炉生产镍精矿贵金属走向J.现代工业经济和信息化,2021,11(7):183-184.2 高晓艳.澳斯麦特炉氮氧化合物产生的原因分析J.中国有色冶金,2018,47(6):23-25.3 杜蓉,王丁,冯强.某镍冶炼企业顶吹炉优化提升技术应用J.甘肃冶金,2022,44(1):39-42.4 袁双喜,刘贤龙,姜志雄,等.提高澳斯麦特炉铜冶炼处理量的生产实践J.中国有色金属,2018(S2):5-7.5 司俊起,赵云,王传强,等.镍冶炼生产中降低渣含镍方法浅析J.中国有色冶金,2017,46(4):36-39.6 赵祥林,刘贤龙.顶吹熔炼高氧气浓度高铜锍品位作业的研究及实践J.有色冶金节能,2022,38(6):9-15.7 顾明杰,祁永峰,蔡栋元,等.二次镍精矿“除铁脱硫”金属化熔炼工艺研究J.有色设备,2022,36(6):62-66.表5 配料方案五配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称低冰镍a/杂料（3/1）自产镍精矿/镍矿石/高砷矿（3/1/1）赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）低冰镍b/氧化镍矿（2/1）30 t/h466743备注入炉物料含11.1%Ni，含20%S，含6%MgO，Fe/SiO2：2.1，高冰镍产品含62%Ni，含11%Cu表6 配料方案六配料仓1#2#3#5#6#8#物料名称低冰镍a 杂料（2 1）自产镍精矿/镍矿石/高砷矿（3/1/1）赞比亚镍精矿格派镍精矿澳洲镍精矿/硫酸镍（1/1）低冰镍b/氧化镍矿（2/1）30 t/h376824备注入炉物料含11.4%Ni，含20%S，含7%MgO，Fe/SiO2：2，高冰镍产品含62%Ni，含11%Cu79