硫化镍矿闪速熔炼(flash smelting of nickel sulphide ore)

干燥的硫化镍精矿经过闪速熔炼产出低镍锍的过程，为硫化镍矿处理方法之一。入炉精矿一般含镍3％～10％，产品低镍锍成分(质量分数ω／％)为：(Ni+Cu) 45～50，Fe 17～25，S 25～26。低镍锍经转炉吹炼产出高镍锍，然后分离铜、镍并精炼产出电解镍或其他镍产品。

闪速熔炼有两种类型，分别由芬兰奥托昆普公司(Outokumpu Oy)和加拿大国际镍公司(INCO)所发明。前者于1949年首先应用熔炼铜精矿，1959年推广到镍精矿的熔炼。现在用此法炼镍的除芬兰奥托昆普公司外，还有澳大利亚西部矿业有限公司(Western mining Corp.Ltd.)的卡尔古利(Kalgoorlie)镍冶炼厂，博茨瓦纳的塞莱比一皮克威(Selebi–Pikwe)冶炼厂和俄罗斯诺里尔斯克镍联合公司()。中国金川有色金属公司也于1992年投产一台炼镍闪速炉。国际镍公司发明的另一种类型的闪速炉于1953年应用于铜精矿熔炼，1991年用它改造其铜崖冶炼厂(Copper Cliff Plant)的旧有反射炉炼镍系统。

原理   使干燥的硫化镍精矿颗粒在氧化性的气流中呈悬浮状态进行氧化反应，然后使反应物在沉淀区造渣并完成镍锍和炉渣的分离。硫化镍精矿在反应塔内的主要反应为：

沉淀池内的主要反应为：

反应生成的Ni₃S₂、Cu₂S、FeO结合成镍锍；Fe₂SiO₄和炉料中的其他杂质结合成炉渣；SO₂等气体进入烟气。

工艺和设备   闪速熔炼要求粉状炉料，并干燥到含水0.3％以下。干燥的方法有：(1)回转窑干燥，为奥托昆普公司所采用；(2)喷雾干燥，为卡尔古利镍冶炼厂、塞莱比一皮克威冶炼厂和诺里尔斯克镍联合公司所采用，适合于处理粒度细、水分高的精矿；(3)流态化干燥，为国际镍公司所采用；(4)载梳干燥，为金川有色金属公司借鉴日本铜闪速炉的经验而采用。

奥托昆普公司的镍精矿闪速熔炼系统如图1。闪速炉由反应塔、沉淀池和上升烟道组成。反应塔为竖炉，干燥精矿通过喷嘴用预热空气或富氧空气作介质喷入反应塔内，精矿和氧在塔内发生强烈的氧化反应并熔化。熔融的颗粒落入沉淀池造锍和造渣并沉淀分离。炉气通过沉淀池上部空间经上升烟道进入废热锅炉，冷却烟气经电收尘后再送硫酸厂制酸。镍锍从沉淀池放出送往转炉吹炼，闪速炉渣含镍较高，尤其是原料中的钴大部分进入炉渣，需要通过电炉贫化，还原回收镍、钴。

卡尔古利镍冶炼厂不单设炉渣贫化电炉，而是在闪速炉沉淀池尾部设炉渣电热贫化区，如图2所示。中国金川有色金属公司的镍闪速炉也是采用卡尔古利镍冶炼厂的生产系统。国际镍公司的闪速熔炼采用卧式炉型，炉膛上部空间为反应区，下部为沉淀区，炉料用工业纯氧喷入炉内。其炉体结构与闪速炼铜所用的相同。硫化镍矿闪速熔炼的主要技术经济指标列举于表。

闪速熔炼工艺有下列特点：(1)熔炼强度高，生产能力大；(2)基本上为自热熔炼，能耗低；(3)脱硫率高，烟气含SO₂稳定在10％以上，可用于制酸，硫实收率高，消除对环境的污染；(4)炉渣含有价金属高，需要经过电炉贫化处理；(5)烟尘率比较高，一般在10％以上，给烟气处理带来一定困难；(6)要求炉料成分均匀、粒度细并需经过深度干燥。

展望   硫化镍矿闪速熔炼的发展趋势是：提高鼓风的富氧浓度，降低空气的预热温度，以达到反应塔自热，降低燃料消耗；缩小反应塔直径和降低反应塔高度，进一步提高熔炼强度。