镍锍的组成及特性

    熔炼硫化矿所得各种金属锍是很复杂的硫化物共熔体,但是由金属的低价硫化物所组成,其中富集了待提取的金属及贵金属。例如,镍锍主要是由Ni₃S₂、FeS、Cu₂S组成，它们所含镍、铁和硫的总量占镍锍的80%-90%。所以Ni—Fe—S三元系状态图研究，可对镍锍的性质、理论成分和熔点等有较详细的了解。

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    锍与铜锍不完全相同。镍的金属化程度（游离金属含量与总金属含 量之比）高。Ni-Fe-S系状态图与造锍熔炼有关的部分如图2所示。贴图2可知：

   （1）在液相面以上四组分（Fe—FeS—Ni₃S₂—Ni）完全互溶。
   （2）从状态图的等温线可知,最高熔点区靠近E₂附近。出一是说,镍锍的金属化程度越高,其熔点越高。反之镍锍中Ni₃S₂含量越高，其熔点也越低。E₂共晶的最低熔点为645℃。
   （3）状态图被两条二元共晶线E₁—G、E₂—G和一条结晶转变线V—G分成三个初晶面区:即I—Ni—Fe,Ⅱ—FeS,Ⅲ— (FeS)₂.Ni₃S₂—Ni₃S₂—Ni₃S₂.Ni的固溶体，更确切地说是（FeS）₂.Ni₃S₂--Ni₃S₂—Ni组成的固溶体。Ⅰ区占此状态图的绝大部分。镍锍品位一般为16%～20%，故正好落在Ⅰ区内。因为镍锍的熔点比铜锍高，故熔炼时炉温也要求较高。不然，当沉淀池或炉床温度稍有下降时，便有可能引起Ni—Fe析出形成炉结。
    铜镍锍是Cu—Ni硫化矿造锍熔炼的产物，其主要组成是Ni₃S₂、Cu2S、FeS,属Ni—Cu—Fe—S四元系。另外还含有一些钴的硫化物、少量游离金属和微量铂族元素等，当然也溶解有Fe₃O₄和极少量其他造渣组分。
    在还原重要条件下（如电炉）产出的镍锍（称为缺硫镍锍）含硫量比在氧化条件下（如反射炉和闪速炉）得到的镍锍（称为美普通镍锍）的含量低。工业镍锍的一般成分在图3中示出。同预料的一样，镍锍品位，即（Ni%+Cu%）的含硫量随Fe含量的增加呈线性递降，这对两种形式的镍锍都是一样的。然而，Fe—S线性关系只属于普通镍锍。镍锍液相温度很大程度上取决于硫的含量。而缺硫镍锍实际上具有更高的液相线。[next]

图3工业镍锍的成分

    电炉熔炼产出的缺硫镍锍，含硫量为22%—27%，此硫量不足以使全部金属形成硫化物。硫量不足的原因是由于一部分金属（主要为铁）以元素状态或氧化物（Fe₃O₄）状态溶解于铜镍锍的缘故。
    凝固的固体镍锍的矿相资料局限于含铜较低的物料,已证实含有镍黄铁矿、含镍磁黄铁矿和Ni—Fe合金、磁铁矿和斑铜矿等次生相。固体铜镍锍的密度约为4.6～5.0g/cm³,熔点在1000～1050℃之间变化。固体铜镍锍的比电导为50Ω^-1.cm^-1.Cu₂S、FeS、Ni₃S₂等硫化物熔体的表面张力大约为300～500（10^-3N.m^-1）,FeS-Ni₃S₂系、FeS-Cu₂S系熔体与2FeO.SiO₂熔体间的界面张力为20～60（10^-3N.m^-1），其值很小，由此可以判断镍锍容易悬浮在渣中。