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)

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。

图1 冶炼厂工艺流程图

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CaO<5%，MgO<10%，Fe/SiO2<2.5。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。

表1 配料方案一

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。

表2 配料方案二

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0.5～0.6 g/L 增加到0.8～1.0 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。

表3 配料方案三

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 Nm³/kg降至5.3 Nm³/kg，粉煤用量4 800～5 000 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。

表5 配料方案五

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0.7～0.9 升到1.1～1.3，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。

表6 配料方案六

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1.1～1.3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）。

（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150～170 t，Fe/SiO2控制在1.1～1.3，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/t[6]。

（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。

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CaO<5%，MgO<10%，Fe/SiO2<2.5。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。