CN111961881A - 一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法 - Google Patents

一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于镍闪速炉熔炼技术领域，公开一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法。按质量百分比计，该添加剂包括助熔剂63％‑85％、保护剂6.5％‑13％、强化剂5.5％‑9％和辅助剂3％‑15％。镍闪速炉熔炼过程中添加所述添加剂时，分别在配料和高温阶段分两次添加，第一次添加量质量为总添加量质量的60％‑90％，第二次添加量质量为总添加量质量的10％‑40％。本发明提供了配方简单、效果良好，成本较低且使用方法简单的改善镍闪速炉熔炼过程中熔体冶金性能的添加剂的配制及使用方法，采用该添加剂可以有效改善炉渣的粘流特性，降低熔炼温度，降低镍闪速熔炼过程中的能耗。

Description

一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法
技术领域
本发明属于镍闪速炉熔炼技术领域，主要涉及一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法。
背景技术
镍是一种重要的战略金属，主要由硫化镍矿石生产。随着镍品位高、杂质含量低的高质量硫化镍矿的逐渐消耗，镁含量高的镍矿逐渐成为可能的镍冶炼原料。高含量的氧化镁导致炉渣的熔点和粘度发生明显变化。目前，金川集团用于冶炼镍矿石的闪速炉中的MgO含量高达约10％。为了保持合理的炉渣熔炼粘度条件，随着镍矿中MgO增加，熔炼温度不断提高，导致熔炼能耗的增加。
发明内容
为解决现有冶炼过程中存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂及其使用方法，本发明的添加剂能够改善镍渣的粘流特性，降低熔炼温度，减少镍闪速熔炼过程中的能耗。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂，按质量百分比计，所述添加剂其成分包括：助熔剂63％-85％、保护剂6.5％-13％、强化剂5.5％-9％和辅助剂3％-15％；
所述辅助剂为氯化钠、氯化钾和氯化钙中一种或几种的混合物；
所述保护剂为氧化锆和氧化铌中一种或两种的混合物；
所述强化剂为氟化铝和氟化钙中一种或两种的混合物；
所述助熔剂为硼泥或硼砂。
优选的，硼泥或硼砂中，硼元素的质量含量不小于4％。
本发明上述添加剂的使用方法，包括如下过程：在镍闪速炉熔炼过程中添加所述的添加剂，所述添加剂的添加量为硫化镍矿质量的0.1％-3％。
优选的，添加所述添加剂时，分别在配料阶段和高温阶段添加，在配料阶段的添加量为总添加量质量的60％-90％，高温阶段添加量为总添加量质量的10％-40％。
优选的，所述高温阶段的温度为1100℃-1250℃。
优选的，所述硫化镍矿中，SiO2与MgO的质量比为0.8-1.7，SiO2与Fe的质量比为0.13-0.25。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂中，助熔剂63％-85％、保护剂6.5％-13％、强化剂5.5％-9％、辅助剂3％-15％。其中，助熔剂中的硼离子能够提供简单的三面体结构单元并打破Si-O-Si结构，生成不对称的Si-O-B结构，改善了熔体流动性，是添加剂的主要作用目标，故配加比例最大。辅助剂中的氯盐可以打破复杂链状结构，有效地抑制硼离子引入时带来的熔体聚合度上升现象，辅助剂配加比例与熔体聚合度有关，故辅助剂主要是在助熔剂作用基础上，进一步打破少量存在的复杂链状结构，而这些复杂链状结构是助熔剂难以有效打破的，故添加剂中的辅助剂含量较助熔剂低；强化剂会抑制硼离子对熔体界面张力的影响，保证渣锍分离，其较少的加入量既能够达到提高熔体截面张力的目的，在添加剂组成中配加比例控制在10％以下。保护剂中氧化锆或氧化铌作为高熔点氧化物能够结合其他高熔点的盐，冷却析晶时在炉衬处形成保护层，降低炉渣对炉衬的侵蚀，保护剂是保证添加剂加入炉渣体系后炉衬长寿适用的重要方法，与添加剂本身的侵蚀组分或元素有关，加入量较小时能够达到保护炉衬的目的，但加入量过高后，易引起炉渣冶金性能恶化，故控制在6.5％-13％之间。综上，本发明的添加剂能改善熔体的粘性流动特性，降低熔炼温度，减少镍闪速熔炼过程中的能耗。
本发明添加剂在使用时，分别在配料阶段和高温阶段分两次添加，第一次添加量质量为总添加量质量的60％-90％，第二次添加量质量为总添加量质量的10％-40％。添加剂含有易挥发组分，初次加入量较多能够保证在融化过程中添加剂与物料中的炉渣组分部分结合，加速化料，后期补充部分添加剂是为了快速降低炉渣粘度，改善炉渣的表面张力等。从生产角度出发，只需通过控制添加剂的配加量和添加方式，操作工艺简单，可操作性强，易于实现工业化，并且直接加入添加剂进行操作，对设备要求低，能明显改善熔体的粘流特性，降低熔点。因此，本发明的方法在降低镍闪速熔炼过程中的能耗的同时提高了实际可操作性。
进一步的，所述高温阶段的温度为1100℃-1250℃，该温度下炉渣以处于熔化状态，但流动性差，渣锍分离能力较低。
进一步的，所述硫化镍矿中，SiO2与MgO的质量比为0.8-1.7，SiO2与Fe的质量比为0.13-0.25。硫化镍矿物组成直接决定了炉渣特性，限定硫化镍矿中的组分配比，是该添加剂较好作用效果的重要保证，该类型硫化矿也是目前典型的高镁硫化镍矿。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明所述一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂，以质量百分比，添加剂中，助熔剂含量为63％-85％、保护剂含量为6.5％-13％、强化剂含量为5.5％-9％、辅助剂含量为3％-15％。按照该配方含量称量各组分后，将各组分均匀混合，，预熔后即可制得该添加剂。制备过程简单，可操作性强，易于实现工业化，对设备要求低，并且制备出的添加剂能够能改善熔体的粘性流动特性，降低熔炼温度，降低镍闪速熔炼过程中的能耗。
其中，所述辅助剂为氯化钠、氯化钾和氯化钙中一种或几种的混合物；所述保护剂为氧化锆和氧化铌中一种或两种的混合物；所述强化剂为氟化铝和氟化钙中一种或两种的混合物；所述助熔剂为硼泥或硼砂。硼泥或硼砂中，硼元素的质量含量不小于4％。
本发明添加剂的使用方法，包括如下过程：在镍闪速炉熔炼过程中添加所述的添加剂，所述添加剂的添加量为硫化镍矿质量的0.1％-3％。其中，添加所述添加剂时，分别在配料阶段和高温阶段添加，在配料阶段的添加量为总添加量质量的60％-90％，高温阶段添加量为总添加量质量的10％-40％。所述高温阶段的温度为1100℃-1250℃。所述硫化镍矿中，SiO2与MgO的质量比为0.8-1.7，SiO2与Fe的质量比为0.13-0.25。
以下实施例及对比例，除特别声明外，所使用的硫化镍矿主要成分如表1所示，其余为杂质。
表1
Figure BDA0002653653900000041
对比例
将硫化镍矿在闪速炉中进行熔炼，经渣锍分离后，渣中镍含量为0.26％，熔炼温度为1250℃。
实施例1
镍闪速炉熔炼过程中配加上述添加剂，添加剂(以质量百分数计，其中硼泥85％、氧化锆6.5％、氟化铝5.5％、氯化钠3％)配入量占镍矿质量百分比为0.4％，其中硼泥中硼含量为4.5％。第一次添加量质量为总添加量质量的70％，第二次添加量质量为总添加量质量的30％。经渣锍分离后，渣中镍含量为0.25％，熔炼温度为1200℃。
实施例2
镍闪速炉熔炼过程中配加上述添加剂，添加剂(以质量百分数计，其中硼泥63％、氧化锆13％、氟化铝9％、氯化钠15％)配入量占镍矿质量百分比为2％，其中硼泥中硼含量为4.5％。第一次添加量质量为总添加量质量的70％，第二次添加量质量为总添加量质量的30％。经渣锍分离后，渣中镍含量为0.23％，熔炼温度为1150℃。
实施例3
镍闪速炉熔炼过程中配加上述添加剂，添加剂(以质量百分数计，其中硼泥70％、氧化锆12％、氟化钙8％、氯化钾10％)配入量占镍矿质量百分比为2％，其中硼泥中硼含量为4.5％。第一次添加量质量为总添加量质量的70％，第二次添加量质量为总添加量质量的30％。经渣锍分离后，渣中镍含量为0.24％，熔炼温度为1145℃。
由实施例1-3可以看出，采用本发明的添加剂可以有效降低渣中镍含量，提高镍收率并降低冶炼温度改善镍闪速炉熔炼渣的冶金性能。本发明提供了配方简单、效果良好，成本较低且使用简单的添加剂可以降低镍闪速熔炼过程中的能耗并提高镍收率。

Claims (6)

1.一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂，其特征在于，按质量百分比计，所述添加剂其成分包括：助熔剂63％-85％、保护剂6.5％-13％、强化剂5.5％-9％和辅助剂3％-15％；
所述辅助剂为氯化钠、氯化钾和氯化钙中一种或几种的混合物；
所述保护剂为氧化锆和氧化铌中一种或两种的混合物；
所述强化剂为氟化铝和氟化钙中一种或两种的混合物；
所述助熔剂为硼泥或硼砂。
2.根据权利要求1所述的一种应用于镍闪速炉熔炼过程中的添加剂，其特征在于，硼泥或硼砂中，硼元素的质量含量不小于4％。
3.权利要求1或2所述添加剂的使用方法，其特征在于，包括如下过程：在镍闪速炉熔炼过程中添加权利要求1或2所述的添加剂，所述添加剂的添加量为硫化镍矿质量的0.1％-3％。
4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，添加所述添加剂时，分别在配料阶段和高温阶段添加，在配料阶段的添加量为总添加量质量的60％-90％，高温阶段添加量为总添加量质量的10％-40％。
5.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，所述高温阶段的温度为1100℃-1250℃。
6.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，所述硫化镍矿中，SiO2与MgO的质量比为0.8-1.7，SiO2与Fe的质量比为0.13-0.25。
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