镍闪速熔炼的炉料组成及其主要反应

    闪速炉的入炉物料一般有干精矿、粉状熔剂、粉煤和混合烟灰等。
精矿必须干燥至含水量低于0.3%，当超过0.5%时，易使精矿在进入反应塔高温气氛时,由于水分的迅速汽化，而被水汽膜所包围，以致阻碍硫化物氧化反应的迅速进行，结果造成料落入沉淀池。
    金川公司是将含水量低于0.3%，当超过0.5%时,易使精矿在进入反应塔高温气氛时由于水分的迅速汽化，而被水汽膜所包围，以致阻碍硫化氧化反应的迅速进行，结果造成生料落入沉淀池。
    金川公司是将含水分8%-10%的硫化铜镍精矿经短窑(设粉煤燃烧室)、鼠笼打散机和所流管三段低温气流快干燥,得到含水量小于0.3%、粒度为-0.074mm部分大于80%的干精矿。干精矿的成分(%)为：Ni 6.62，Cu 3.07，Co 0.20，Fe 41.25，S 28.31，CaO 0.97，MgO 6.09，SiO₂ 7.12。经测试查明:60%Ni呈三方硫镍矿Ni₃S₂,40%Ni呈镍黄铁矿Ni₅Fe₄S₈,精矿中80%Cu呈黄铜矿CuFeS_2,20%呈辉铜矿Cu₂S。钴呈Co₃S₄。硫除结合成上述硫化物外,剩余的硫呈Fe₇S₈。剩余的铁呈Fe₃O₄。钙以碳酸盐形态存在,镁以蛇纹石形态存在。
    金川闪速炉混全烟尘成分(%)为:Ni 6.80,Cu 3.14,Co 0.21,Fe 39.70,S 3.3,CaO 1.12,MgO 6.86,SiO₂ 17.68.混合烟尘中硫含量比相应铜冶炼要低。
    石英熔剂的成分(%)为：SiO₂ 95.65,CaO 0.39,MgO 0.26,Fe1.47,H₂O 0.08.在石英中钙、镁以碳酸盐形态存在，铁以Fe₂O₃形态存在。
    石英石的加工主要是将含水量小于5%、粒度小于12mm的石英石与用粉煤加热产生的热烟气一起通入烘干式球磨机。在磨制石英粉的同时进行干燥，得到含水量小于1%、粒度为-0.246mm在于90%的石英粉，用压缩空气送至闪速炉顶的石英粉仓。
    粉煤:一般要求含水量低于1%，并磨细至粒度-0.074mm者三于90%的粉煤。将含水量小于5%、粒度小于12mm的原煤进行加热、干燥至含水低于1%，并磨细至上述要求粒度供应精矿干燥和熔剂加工用。
    铜镍精矿和石英熔剂混合物料的矿物组成一般有：（Ni,Fe）₉S₈,CuFeS₂,Fe₇S₈,Fe₂O₃，FeS₂, MgO,SiO₂,CaO等。其中的高价硫化物在反应塔高温下发生离解反应和部分氧化反应。
    在镍闪速炉熔炼的高温和氧化性气氛下,镍(铜)硫化精矿的造锍熔炼是利用铁对氧的亲和力大于镍和铜(尤其是铜)对氧的亲和力，铁优先发生氧化反应，致使精矿[如金川公司精矿的典型成分(%)为;Ni 7.6,Cu 38,Fe 38,S 27]中的一闻分硫和铁(高温分解后主要呈FeS形态)氧化；被氧化的硫生成SO₂。进入烟气；被氧化的铁与脉石以及熔剂中的氧化物造渣。闪速熔炼严格控制入炉的氧/料比，能准确地造成部分FeS不被氧化,这部分残存的FeS便与Ni₃S₂(Cu₂S)形成设定组成的镍（铜）锍[如金川公司镍锍典型成分（%）这：Ni 31,Cu 14，Fe 28，S 24]。可见，造锍熔炼是主金属镍和铜的火法富集过程。
    在氧势较高而又缺乏充足的SiO₂熔剂时，FeS和已经部分生、成的FeO者可能进一步氧化生成Fe₃O₄：[next]
                                 3FeS+5O₂=Fe₃O₄+3SO₂
                                 3FeO+1/2O₂=Fe₃O₄
    Fe₃O₄熔点高（1597℃）、密度大（-5g/cm³），使炉渣与镍锍分离不好,造成金属损失增加,且易在炉底析出使后产空间减小，使炉子入理能力降低。
    在高温条件下，Fe₃O₄可被FeS的固体碳还原：
                                3Fe₃O₄+FeS=10FeO+SO₂
                                Fe₃O₄+C=3FeO+CO
    生成的FeO与SiO₂造渣反应：
                                2FeO+SiO₂=2FeO.SiO₂
    在炉子中有适量的石是防止Fe₃O₄析出的主要物段。当Ee₃O₄含量过高时可及时加生铁还原处理：
                                Fe₃O₄+Fe=4FeO
    黄铜矿（CuFeS₂）在熔炼过程中除民生离解反庆外，部分（CuFeS₂）和FeS直接氧化产生SO₂、FeO。
                               2CuFeS₂+1/2O₂=Cu₂S.FeS+2SO₂+FeO
                               FeS+3/4O₂=1/2FeS+1/2FeO+1/2SO₂
    反应生成的FeO又与SiO₂造渣。少量铜的硫化物被氧化氧化物。当有足量的FeS存在时与其发生反应又生成硫化物进入镍锍，只有少量的铜以氧化物形态溶于渣中。
    镍的硫化物除离解反应外，也有少量的（Ni₃S₂）被氧化进入渣中：
                                2Ni₃S₂+7O₂=6NiO+4SO₂
    反应塔中的镍约有5%～7%以NiO进入沉淀池中，故沉淀池中渣含镍高达0.8%～1.2%。
钴的硫化物Co₃S₄在反应塔高温和强氧化气氛中有30%-40%的钴被氧化为CoO进入渣中,其余进入镍锍中。
    铜镍精矿中的脉石，除SiO₂外，还的钙和镁的碳酸盐，它们在高温下发生离解反应,生成CaO、MgO与SiO₂造渣，其反应有：
                                CaCO₃=CaO+CO₂
                                MgCO₃=MgO+CO₂
                                2MgO+SiO₂=2MgO.SiO₂
                                2CaO+SiO₂=2CaO.SiO₂
    根据测定，炉渣含MgO每增加1%，熔渣温度要升高9～10℃；MgO含量超过8%时，每增加1%，熔渣温度要升高35～40℃。