镍铁冶炼中硫的控制探讨

张伟

摘 要：本文结合既往研究资料，首先简要分析了硫在镍铁当中的基本结构形式，探讨了镍铁在冶炼时的硫平衡情况，最后剖析了工艺对产品含硫的影响与控制，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：镍铁；冶炼；硫

硫是一种比较典型的杂质元素，大多存在于镍铁当中；当前，各个国家所制定的镍铁标准当中，都对其含量有明显的限制，其等级不同，那么其含量便会存在差异，通常情况下，要求硫小于0.02%。针对我国镍铁生产而言，有着比较晚的起步，现阶段，还没有制定比较详细、全面的镍铁国家标准。部分厂家根据自身发展需要，围绕其内部制定了镍铁质量标准与供货标准，硫通常需要满足≤0.1%与≥0.04%这两个等级。而对于生产厂家而言，其所生产的产品含硫量一般为0.01～0.6%之间，依据供货实况，镍铁含硫多位于0.05～0.16%这一期间内。在实际镍铁冶炼时，硫与诸如Fe、Ni等物质之间，容易发生稳定化合物，并且还能溶于镍铁当中，使其有着比较高的含硫量，因此，怎样控制留含量，意义重大。

1.硫在镍铁当中的基本结构形式

在整个镍铁当中，含有许多元素，且含量不同，比如Mn、Cr、C、Fe及Ni等，其中一些元素与硫相融合，能够构建不同的结构形式的硫化物，而且其稳定性也存在差异；此外，还需要指出的是，一些元素还会将硫在镍铁当中的活性予以改变，从多方面对镍铁含硫量产生影响。当硫于镍相融合，便会生成许多硫化物，比如NiS2、Nis及NI3S2等。一般情况下，主要存在Ni3S2，而对于NiS来讲，其小于熔点便能够开始分解，但在论述控制镍铁的各种资料中，许多研究将NiS当作分析依据。在大多镍铁产品当中，FE这一元素的含量最高，典型硫化物为FeS2、FeS等。当Mn、Cr与硫相融合，能够生成多种硫化物，比如MnS、CrS等，但通常情况下，在生产镍铁时，上述物质会影响镍铁的含硫量。还需要指出的是，针对CaS来讲，其相比于其它硫化物，有着最高的稳定性，而且大部分不溶于镍铁而MgS为其次，此物质对冶炼有利，或者是在精炼过程中，有助于镍铁含硫量的降低。此外，还需强调的是，在镍铁当中，如果存在C、Ni元素，那么能够增大S的活动系数，并且对镍铁含硫量的降低有利。

2.镍铁在冶炼时的硫平衡

在镍铁冶炼时，通常情况下，主要有3个环节的硫平衡，其一为镍矿预处理过程当中的硫平衡，其二是粗镍冶炼时的硫平衡，其三则为粗镍铁精炼时的硫平衡。基于硫平衡的系统化分析过程可知，受镍铁冶炼所采用工艺方式、原料及具体操作方面所存在不同等因素影响，在具体的硫平衡分析结果上，同样会存在差异。此外，还需要指出的是，在冶炼镍铁过程中，尤其是在精炼时，所采用的主料、敷料在具体的含硫范围上，有着比较大的波动。因此，对主辅料进行合理控制，能够更好的控制产品的含硫量。

2.1镍矿预处理硫平衡

针对镍矿烧结余出来来分析，其主要有两大类，其一为动态预处理，其二是静态预处理。针对静态预处理而言，实际就是在预处理镍矿时，以一种相对静止状态进行燃烧的预处理方法，比如带烧、土烧、箱烧等；而对于动态预处理而言，及镍矿在实际预处理时，与燃料始终处于一种相对运动状态，比如回转窑烧结等。需要指出的是，因相关数据比较缺乏，没有对那些动态预处理镍矿展开硫平衡分析，但有学者经实验得知，在烧结矿当中（矿煤与高硫煤相混合），在镍矿当中，其含硫从之前的0.005%，推升到烧结之后的0.32%，而对于那些不混合煤的大块镍矿，完成烧结后，其含硫则会升高到0.11%，因此，针对炉气当中的硫来讲，其在烧结时，会增加镍矿当中的硫含量。

2.2热电炉冶炼镍铁过程硫平衡

所选用的工艺不同，那么会存在不同的硫平衡情况，现以国内有长为例，就其在现实慎重中所收集到的数据进行硫平衡计算。计算依据为（1）烧结矿含有硫0.166%；（2）冶炼所用焦当中的硫含量为0.550%，而H2O的含量为13.52%。（3）石灰当中的硫含量为0.091%，每吨烧结矿当中加入石灰80kg。（4）精镍当中含硫0.166%，各吨烧结矿当中能够生成208.4kg，镍铁能够产生炉渣805kg，而炉渣当中的硫含量为0.112%。由于在实际冶炼时，对镍铁含硫量控制有高有低，受此影响，进入含金硫的占比，通常情况下，占硫带入总量当中的比重为15～24%。

3.工艺对产品含硫的基本影响分析

3.1辅料、原料当中硫含量对产品含硫所产生的影响

产地不同，镍铁当中的含硫量会存在比较大的差别。在烧结冶炼过程中，如果选用的是炭质原料，那么硫最高与最低之间可相差10倍，通常情况下，以相差3倍最为多见。此外，还需要指出的是，重油含硫高低同样会有明显的差异。因此，如果相关操作与冶炼工艺相同，那么原辅料当中含硫量的高低，会较大程度影响到冶炼粗镍当中的硫含量。有学者研究指出，将硫带入到镍矿烧结燃料当中，通常情况下，其占粗镍冶炼硫带入总量当中的比重为60%。伴随镍矿烧结所用燃料当中含硫量的持续增加，粗镍硫呈现出同比例升高情况。在精炼粗镍铁的一些环节当中，会有镍铁返硫的情况发生，精炼过程所用辅料当中会有比较高的含硫量，而返硫情况也会越发凸显，因此，不能轻视主辅料含量的作用。

3.2焦炭、镍矿成分特性对粗镍含流量所产生的影响

镍矿当中有着越高的Fe、Ni含量，在还原条件下，便会有着越多的金属量生成，而且矿耗也就越低，尤其是采用高铁镍矿，且在镍矿含硫与敷料含硫比较相近的情况，粗镍矿在含硫量上会出现大幅下降。在用含铬镍矿进行粗镍矿生产过程中，伴随粗镍矿的持续升高，含硫量也会随之而偏高。

4.结语

综上，针对镍矿冶炼来讲，其中的硫控制实为一个较为特殊的控制过程，无论从原料选择上，还是在镍矿预处理方面，再或者是在选择各种冶炼工艺上，运用同一工艺而选择各种具体操作，均会影响到镍矿含硫的控制。因此，需要准确分析各类影响，从根本上消除不良因素，提高镍铁冶炼中硫的有效控制。

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