镍铁与金属镍的生产工艺简介
[我的钢铁] 2008-07-02 15:20:44
镍的主要物理化学性质为：
相对原子质量58.71
密度/(g/cm3）8.91
熔点/℃1455
沸点/℃2910
摩尔热容（25℃时）/(J/(mol.C)) 25.51
电阻率（0℃时）/(Ω•cm) 6.14×10-6
纯镍呈银白色，镍能与一些元素形成化合物。

镍与碳可以形成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。

但是看来液体中的Ni3C，直到2000℃以上是稳定的。

镍与硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。

镍和氧能形成NiO，NiO系菱面体晶，加热至200℃以上时则变成立方晶。

氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降。

镍与硫可以形成Ni3S2、Ni6S5、Ni7S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化镍。

在
工业镍铳中，找不到存在于自然界中的硫化镍NiS和NiS2，因为这两种硫化镍在熔点以下就早已分解了。

镍和铁在γ区内形成连续固溶体。

液相线在1436℃下，含镍65%－72%时，出现一个不很明显的最低点。

镍可以扩大γ区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，都可形成FeNi3。

在图29－1中可以看出镍铁合金中的居里点的变化，α－镍在360℃以下为面心立方晶，β－镍在1130℃以下为六方晶，γ－镍在熔点之前为立方晶。

冶炼方法：
现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。

根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化矿和氧化矿）的不同，冶炼处理方法各异。

含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。

氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。

氧化矿的火法处理是镍铁法。

工艺操作：
硫化镍精矿的火法冶炼
硫化镍精矿的火法冶炼流程如图29－2所示。

其主要工艺特点如下：
（1）熔炼。

镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。

所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%－25%（一般为13%－17%），含硫量为25%。

（2）低冰镍的吹炼。

吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍
70%－75%的高冰镍（镍高硫），而不是金属镍。

转炉熔炼温度高于1230℃，由于低冰镍品位低，一般吹炼时间较长。

（3）磨浮。

高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67%－68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属。

镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍再电解精炼。

（4）电解精炼。

粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收。

与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽。

用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液。

通电后，阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。

产品电镍纯度为99.85%－99.99%。

用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍
硅酸氧化矿可以用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍。

还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍。

熔化时流言蜚语镍铁将同较轻的渣分开。

镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力。

采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂。

为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼。

在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁
在矿热炉中采用碳热法将矿石还原成镍铁，随后进行精炼。

所用矿石的成分为：Ni2.8%,CoO0.06%,Fe13%,Cr2O32%,MgO24%,SiO239%,化合水12%。

这种矿石经干燥后，放在回转窑内预热到750℃左右。

重油的消耗量为每吨干矿石65-85L。

在经预热的热矿石中，加入约4%的焦粉，然后即将这种混合料，放在还原电炉中冶炼。

在矿热炉的容量为12500kV.A，电极直径1250mm，炉膛内径11m。

冶炼时每吨矿石的耗电量为600kW.h。

每天可冶炼450t矿石，镍
铁出炉温度为1500℃，出渣温度为1600℃。

炉料中90%以上的镍回收到成分为Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%的粗镍铁中。