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镍闪速熔炼新渣型的物化性质研究
张振强，赵俊学，崔雅茹，高晓婷，路晓涛，王鹏飞，梁洪铭
（.西安建筑科技大学冶金工程学院，西安 ；.金川有色集团有限公司镍钴研究院，甘肃金昌 ）
摘要：金川镍铜渣中铁的还原性差、难以作为炼铁炉料直接入炉冶炼。提出了提高渣中含量、降低含量为后续提铁创造条件的工艺设想，并利用计算模拟软件对金川镍闪速熔炼渣主要成分的相图进行模拟计算，通过试验考察了不同炉渣组分对熔渣物化性质影响的规律。结果表明，适合的新渣型为，，。 关键词：镍冶金；闪速炉渣；新渣型；熔化温度；黏度 中图分类号： 文献标志码： 文章编号：（）
( , ’ , ’ , China;
.Institute Nickel , , , Gansu, China)
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炉渣是含金属矿物在熔融状态下分离出有用组分后的固体废弃物[]。据统计，我国有色冶金废渣的堆存量已经达到亿[]。金川公司自年冶炼系统投产以来，至年底累计堆存镍铜冶炼炉渣可达万。在其火法冶炼生产过程中，以上的铁进入炉渣，炉渣含铁左右。实现铜渣资源化综合利用，从而创造可观的经济效益成为了当前研究的重要课题[]。镍铜渣中铁以铁橄榄石形式为主[]，还原性差，难以作为炼铁炉料直接入炉冶炼。针对此问题，本文提出增加石灰熔剂、减少石英熔剂加入量的造渣方案，以提高铁氧化物的活性，为提铁创造条件[]。通过理论模拟与试验测定相结合，研发新熔炼渣型，在保证镍冶炼过程顺利进行的前提下，为后续提铁创造条件。
研究方案
基本思路
镍渣中的氧化铁以硅酸铁形式存在，氧化铁的活度低。还原反应以固体碳的直接还原为主。 ()2C() Δo () ()()2C() Δo ()
式()、()表明，在标准状态下，向渣中加入后，还原转化温度可由下降到。说明能大幅度改善硅酸盐还原的热力学条件。为此，寻求性能满足镍冶炼要求、且铁含量不降低的前提下，合理的炉渣碱度是本课题的研究重点。
研究方案
使用软件的 模块进行相图模拟分析，在提高碱度的前提下，寻找熔点适应生产实践的渣型配比范围。对熔点符合要求区域的成分配制试样，测定熔点、黏度等，对该区域的炉渣性能进行综合分析，得出可适合镍冶炼的新炉渣成分范围。
收稿日期：2012-10-26 基金项目：陕西省教育厅专项项目（）；西安建筑科技大学基础研究项目（）
作者简介：张振强()，男，山东临清人，硕士研究生；通信作者：赵俊学()，男，山西万荣人，博导.
结果与讨论
渣系相图计算与分析
现行炉渣成分为()：、 、、、、、、，铁硅比。考虑到实际生产，将含量维持在实际生产过程即左右的水平。参照实际冶炼过程温度300℃，将考察的重点放在相图中200℃等温线以下的区域（图）。
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图 系相图（）
()
由图可以看出，炉渣中含量为时，在保持炉渣中铁含量不降低或铁硅比（）不变，含量在不高于时，适当提高含量可以控制炉渣熔点在比较低的水平。在不添加的条件下，铁硅比的极限值应为左右。
试验分析讨论 2.2.1炉渣熔点
采用“半球法”进行炉渣熔点研究，过程保持样品始终有0.12m3的气体保护。含量对炉渣熔点的影响见图。
图 含量与炉渣熔点的关系
从图可知，在质量分数一定时，不同的，随着含量的增加，炉渣熔点先降低，达到一个最低值（含量），而后会升高。
含量和对炉渣熔点的影响见图。
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图含量()和()与炉渣熔点的关系
() ()
由图可以看出，在含量未达到时，随着含量的升高，炉渣熔点持续降低，含量超过后，随着含量的继续升高，熔点也随之升高。
对含有不同和含量的熔点进行比较，可知，在含量一定的情况下，对于不同的含量，随着增加，炉渣熔点降低，当在时达到最低。
依照熔点测定结果，提出了满足金川镍锍冶炼的工艺条件下的新型渣系：含量，含量，。
2.2.2炉渣黏度
不同情况下含量对炉渣黏度的影响见图。
图含量与炉渣黏度的关系
从图可以看出，炉渣黏度随温度的增加降低趋势明显。在350℃时，随着含量的增加，炉渣黏度显著降低，350℃以上时，含量对炉渣黏度影响减弱。
含量和对炉渣黏度的影响见图。
图含量()和()与炉渣黏度的关系
() ()
图表明，含量一定，温度在350℃时，随质量分数的增加，炉渣黏度先降低后升高，其质量分数为时黏度
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最低。温度在350℃以上时，对炉渣黏度影响减弱。
从增大至的过程中，炉渣黏度在为时最高，但总体呈下降趋势。模拟计算结果表明，炉渣黏度受含量、含量以及 的影响并不显著，计算所得到的炉渣黏度均低于?，通过模拟计算炉渣黏度与试验所得结论基本一致。
2.2.3炉渣电导率
含量和对炉渣电导率的影响见图。
图 含量()和()与炉渣电导率的关系
() ()
由图可以看出，炉渣电导率随温度的增加显著上升。随着含量的增加，炉渣的电导率也增加。在含量一定时，随着的增加，炉渣的电导率也增加。
2.2.4炉渣表面张力
含量对炉渣表面张力的影响见图。
图 含量与炉渣表面张力的关系()
()
图表明，炉渣的表面张力随温度的增加而减小，随着含量的增加而增加。 对炉渣表面张力的影响见图。
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图 与炉渣表面张力关系()
()
由图可以看出，炉渣的表面张力随的增加而增加。
结论
）在含量为，含量，时，所测炉渣熔点较低，可满足金川镍锍冶炼工艺条件。
）炉渣电导率随温度的增加显著上升，随着含量的增加，炉渣的电导率也增加，在含量一定时，随着含量的增加而增加；炉渣的表面张力随温度的增加而减小，随着含量的增加，炉渣的表面张力增加，在含量一定时，炉渣的表面张力随着的增加而增加。
）建议新渣型为：、、。炉渣的熔点可以控制在300℃以下，黏度小于 ?，且炉渣的电导率和表面张力也有利于冶炼过程的进行。
参考文献
[] 陈进利，吴勇生.有色冶金废渣综合利用现状及发展趋势[].中国资源综合利用，，（）：. [] 丁忠浩，翁达. 固体和气体废弃物再生与利用[].北京：国防工业出版社，. [] 刘纲，朱荣.当前我国铜渣资源利用现状研究[].矿冶，，（）：. [] 郭兴敏，高运明，张毅，等.金川闪速炉贫化渣渣相结构及还原性能的研究[]冶金研究.北京：冶金工业出版社，：. [] 张林楠.铜渣中有价组分的选择性析出研究[].沈阳：东北大学，.
[] 倪文，贾岩，郑斐，等.金川镍弃渣铁资源回收综合利用[].北京科技大学学报，，()：.
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