硫化镍矿电炉熔炼

包括备料和熔炼两个单元过程。备料又分为精矿干燥、焙烧或制粒等作业。湿精矿不宜直接入电沪，因为护料的水分在熔池中会急剧蒸发而引起喷料甚至爆炸。含硫的精矿入电炉以前，最好经过半氧化焙烧脱去部分硫，因为含硫高的精矿在电炉熔炼时脱硫不充分，产出的镍锍品位很低。精矿进电炉前也可经过制粒，以增加料层的透气性，起强化熔炼的作用。前苏联的北方镍公司、诺里尔斯克镍联合企业等镍厂都采用精矿制粒一直线型烧结机干燥锻烧一干矿粒电炉熔炼工艺流程。这种工艺流程熔炼强度大，单位床面积功率达500kVA/m2。加拿大汤普逊冶炼厂和鹰桥镍矿业公司冶炼厂采用半氧化流态化焙烧一热焙砂电炉熔炼工艺流程。这种工艺流程熔炼强度较小，单位床面积功率只有100kVA/m²。中国金川有色金属公司镍冶炼厂采用回转窑和流态化炉半氧化焙烧一焙砂电炉熔炼的工艺流程 。

电炉熔炼最主要的特点是熔池可以过热，特别适于处理含MgO高的难熔炉料。因为硫化镍矿床多赋存在含MgO高的超基性岩体中，矿石浮选后，精矿中含MgO也高达5%-20%，电炉熔炼的这个特点就显得特别重要。电炉熔炼硫化镍矿的另一特点是烟量小、烟气温度低，热损失小。

电炉熔炼存在的问题有：

(1)脱硫率低，含硫高的镍矿需要经过预先焙烧，否则产出的镍锍含镍品位低；

(2)耗电大，在电价贵的地区生产成本较高；

(3)由于脱硫率低，烟量虽不大，但烟气中SO₂浓度仍偏低，不利于硫的回收和利用，如将烟气放空则造成环境污染；

(4)电炉炉顶开孔比较多，包括加料孔、电极孔和返渣孔等，密封比较困难，烟气泄翻使劳动环境恶化。

硫化镍矿电炉熔炼(electric furnace smelt-ing of nickel sulphide ore)是指硫化镍块矿或精矿在矿热电炉中熔炼产出低镍锍的硫化镍矿处理方法。为硫化镍矿的主要熔炼工艺。一般入炉矿石或精矿含镍3%-10%，产品低镍锍一般含(Ni Cu) 15%~25%、Fe45%~55%、S24%-27%，送转炉吹炼产出高镍锍后再分离铜镍并精炼产出电解镍或其他镍产品 。

用矿热电炉熔炼硫化镍矿，电极插入渣层中，一部分电能产生电弧转化为热能，一部分则以渣层为电阻体转化为热能，两部分热能使渣层上部的固体炉料熔化，并发生分解、氧化和造渣反应生成镍锍、炉渣和烟气三种产物。

在炉料含MgO高或电价低廉的地区，电炉熔炼仍不失为一种较好的硫化镍矿处理方法。改进的途径是使电炉加料孔和电极孔密封，改善劳动条件、减少通风并提高烟气SO₂浓度以利于烟气制酸。随着选矿技术的进步，硫化镍精矿中MgO的含最正在降低，硫化镍矿电炉熔炼的重要性将下降，而氧气自热熔炼将会得到较快发展 。2100433B

电炉熔炼是利用电流通过熔融炉料产生的高温进行熔炼的过程，只能熔炼干燥过的生精矿或焙烧矿，20世纪初（1903年）电炉在铜工业中开始应用。其优点是：可利用炉气的SO₂，适合处理难熔物料，电能效率高。其缺点是：不能利用精矿反应的热能，电能消耗大，费用高。因此，电炉熔炼仅在电能供应方便的地区采用。

电炉熔炼的实质是将炉料加入矿热电炉中，在电热作用下将炉料熔化并发生与反射炉熔炼相同的各种物理化学变化，形成铜锍、炉渣和烟气。

电炉熔炼加热和熔化

将电极从炉顶插入熔池渣层，通电后电能就会转变为热能。在电极附近，电流密度和电极与炉渣之间的气膜电阻都很大，因此在电极附近会产生微弧放电并集中了大量的热量，使电极附近炉渣的温度很高；而在距离电极远的区域，则由于电流密度小和炉渣电阻比气膜电阻小的缘故，热量较少，温度也低，至炉墙处温度最低。由于电炉内温度分布不均，电极附近炉渣过热大、密度小，所以它向上流动到熔体表面，其流动至电极周围与炉料接触时传热给炉料，使之熔化；形成的熔体温度低、密度大，容易下沉。因此，在电极周围熔池内形成炉渣的对流循环运动，进而不断地发生传热和熔化以及与反射炉熔炼相同的各种物理化学变化。由此可见，电炉的传热是依靠过热炉渣加热炉料，而熔化和反应过程在炉料内部进行。由于这个缘故，电炉炉气温度低，炉气不直接参加反应，而且电能效率高。

电炉熔炼供电和调节

大型矿热电炉有6根电极，每对电极与一个单相变压器相连接，变压器的一次线圈具有几个接触点（挡数），可以使二次电压有不同的数值。随着二次电压的不同，供给炉内的功率也不同，电压越高，功率越高，因而热量越多，故当开炉、停炉或者改变炉料、床能力时，就可以用改变电压的方法来调节供入炉内的电功率，亦即改变供入的热量。但是当电炉在一定的电压下工作时，由于熔池负荷的变动，会使二次电流的数值发生波动。当电流达到变压器的最大电流时，电流的波动会迫使变压器保护装置自动跳闸；而不在最大电流工作时，电流的波动又会使变压器效率降低。为了改变这种情况，常用升降电极的办法来调整熔池的负荷。为了保持一定的电流值，熔池的负荷必须保持不变，当炉渣的比电阻因气膜状态、料堆大小及位置、炉渣成分和深度变化而发生改变时，就可以相应地用增大或减小电极埋人深度的办法来维持平衡。电极的升降可自动控制或用卷扬机械来进行。

电炉用电由三根电极供给三相交流电，还原熔炼所需热量靠电极与熔渣接触产生电弧和电流通过炉料和炉渣产生，即热量在炉料内部产生，所以炉料受热熔化和化学反应是在炉料内部进行，因此，电炉的熔炼是还原反应和造渣同时进行的，靠近电极的炉渣，由于温度升高和渣中存在反应所产生的气体使其密度降低而沿电极上浮，到达表面后便向四周水平扩散，而温度较低的炉料则吸收过热炉渣的热量而熔化，已熔化的炉料和已降温的炉渣混合在一起，因为其密度增加而下沉，当降到电极插入的深度时，一部分向电极作水平运动而成为连续循环的一部分，而其他的部分则继续沉降到料堆的末端，而沿着炉料下部熔化表面作水平运动，就这样大部分熔体往下落入下部比较平静的渣层，而进行渣和目标的分离。