闪速炉镍锍熔炼车间设计(design of flash furnace smelter of nickel matte)

以干细硫化镍精矿为原料，配入粉状石英熔剂及返料，将预热空气和富氧空气一并喷入闪速炉内进行熔炼，产出吹炼用低镍锍的镍冶炼厂车间设计。

设计内容包括：工艺过程、备料、燃料和鼓风制度、炉渣处理、烟气处理、主要设备及车间配置、技术经济指标。

简史      1959年芬兰奥托昆普(()utokumpu)公司首先采用竖式结构的闪速炉处理硫化镍精矿，至90年代初，全世界已有5座奥托昆普式炼镍闪速炉在生产。1993年，中国第一座炼镍闪速炉在金川有色金属公司冶炼厂设计建成投产。

1976年加拿大国际镍公司用卧式纯氧闪速炉进行镍精矿熔炼试验，取得满意的结果。该公司已用卧式氧气闪速熔炼改造其铜崖(CopperCliff)冶炼厂原镍熔炼车间。

工艺过程       闪速熔炼是将含水分低于0.3％的硫化镍精矿、其它粉状炉料和预热空气(或富氧空气或工业纯氧)按比例给入精矿喷嘴，混合后喷入闪速炉反应塔，在塔内空间呈悬浮状以很高的氧化速度进行熔炼，生成镍锍和炉渣的工艺方法。卧式闪速炉镍锍品位为30％～40％(Cu+Ni)，炉渣含镍、铜总量为0.5％～0.6％，不经贫化处理。奥托昆普闪速炉镍锍品位通常为45％～50％，最近已改为产高镍锍，炉渣含镍、铜总量为1％～1.5％，需经贫化电炉处理，回收其中的铜、镍和钴。

闪速熔炼具有生产能力大、能量消耗低、脱硫率易于控制、烟气含二氧化硫浓度高、环境污染轻、自动化程度高等优点，可以处理各种硫化镍精矿，但精矿含MgO一般不得高于8％。炉料需要深度干燥、烟尘率高、炉渣含镍、铜量高。

备料       闪速炉炉料有镍精矿、熔剂和返尘等。炉料含水分不能高于0.3％，必须进行深度干燥，其方法有回转窑干燥、气流干燥、蒸汽干燥、流态化和喷雾干燥等。喷雾干燥可以把含水分25％～30％的精矿浆一次降至含水分0.3％。闪速炉用熔剂通常为石英，含水分量低于0.5％，粒度90％为-0.246mm。

燃料和鼓风制度     卧式闪速炉用工业纯氧鼓风，可以自热。一般情况下，奥托昆普镍闪速炉需要补充燃料。

早期的奥托昆普闪速炉都用重油作燃料。后来逐步以煤代替，现在澳大利亚镍闪速炉燃料中煤已超过50％，博茨瓦纳镍闪速炉实现了全部以煤为燃料。

奥托昆普型镍闪速炉鼓风有低温高富氧和中温低富氧两种制度。(1)芬兰采用低温高富氧鼓风。反应塔鼓风温度为200℃、含氧40％以上，空气利用余热锅炉产生的饱和蒸汽加热，设备简单可靠；当鼓风含氧高时烟量少，烟气含SO₂浓度高，可节省烟气处理和酸厂设备投资。(2)澳大利亚采用中温低富氧鼓风。反应塔鼓风温度为450℃、含氧不超过30％，用烧煤的空气预热炉预热空气。较高的鼓风温度可以减少反应塔燃料量，但空气加热过程复杂。中国金川镍闪速炉反应塔风温为210℃，富氧浓度为42％。

炉渣处理     奥托昆普闪速炉渣一般采用电炉加焦炭还原的贫化方法。

采用单独的贫化电炉时，通常把闪速炉渣和转炉渣一起贫化。但贫化电炉产的镍锍含硫低、金属化程度高，放锍作业比较困难。澳大利亚采用将贫化电炉与闪速炉合并的炉型，克服了这一缺点，中国金川有色金属公司冶炼厂采用这种炉型。

烟气处理     奥托昆普型镍闪速炉烟气经余热锅炉，温度从1400℃降至400℃，再经电收尘器和排烟机送往制酸厂生产硫酸。

前苏联用闪速炉烟气生产元素硫，使烟气在闪速炉内还原，通常须加高上升烟道，以保持还原时间。往上升烟道内喷入轻油、天然气或粉煤，控制烟气中还原性烟气和氧化性烟气体积比为2：1。还原后的烟气经余热锅炉、电收尘器后送往硫磺厂。为防止还原烟气再氧化，余热锅炉和电收尘器要严格防止漏风。

以奥托昆普闪速炉烟气制酸时，烟气中硫回收率可达98％，尾气含SO₂低于0.05％；烟气制硫时，硫回收率约为85％，尾气含硫化物相当于1％～1.5％SO₂，需处理达到标准后才能排放。国际镍公司型的卧式闪速炉的烟气含SO₂为75％～80％，烟量少，净化后生产液体SO₂。

主要设备及车间配置      奥托昆普型闪速炉由竖式反应塔、沉淀池、上升烟道三部分组成，澳大利亚卡尔古利厂将沉淀池延长并插入电极同时完成炉渣贫化作业(见图)。国际镍公司型卧式闪速炉反应室和沉淀池合一。镍闪速炉的设备计算和车间配置基本和铜闪速炉相同(见闪速炉铜锍熔炼车间设计)。

技术经济指标      主要技术经济指标为：