用镍铬合金废料生产电解镍

    一、概述     镍铬合金废料，主要是镍铬合金生产及其加工过程的废料，如镍铬合金浇铸的废件、加工切削物、刨花、钻屑、边角余料及有关部件、元件的废次品等。由于镍铬合金废料来源不一，其成分较为复杂。一般含镍35％～65％、铬15％～25％，其化学成分实例见表1。 表1  镍铬合金废料化学成分实例，％

料名	Ni	Cr	Fe	Mn	Mo	Cu	Co
废料	35	19	37	0.50	0.45	0.12	0.10
废料	37	25	42	4.50	3.0	0.12	0.10
刨花	38.5	14.5	37	2.73	0.25
刨花	66.1	14.6	0.50	1.0	2.80
废件	61.7	17.8	0.50	0.80	2.20
废件	68.7	16.6	0.50	0.25	0.10

     含镍55％以上的镍铬废钢可直接在电弧炉中熔炼成阳极板。含镍低于55％时则须采用空气吹炼方法，富集到含镍60％左右，即可浇铸成粗镍阳极板。     镍铬合金废料生产电解镍工艺分为电炉熔炼制取粗镍阳极板和电解精炼两段。由于电解精炼工艺与镍磷铁生产电解镍相似，故在此仅介绍电炉熔炼部分。     二、原料     （一）含镍55％以上的原料大部分是刨屑、钻屑，原料成分实例如下（％）： 

Ni	Co	Cu	Fe	Cr	Pb	Zn
55～70	0.01～0.9	0.1～2.3	3～8	5～20	0.002	＜0.01

    （二）含镍55％以下的原料成分实例如下（％）： 

Ni	Co	Cu	Fe	Cr
35～50	0.10	0.12	37～42	14.50～25

     三、电炉熔炼技术操作条件     镍铬合金废料电炉熔炼，包括加料、熔化、除铬、蒸锌、脱氧、浇铸等作业过程。     （一）加料      1.5t/台的电炉每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，块状料一次加入，碎屑料分两次加入，先加入一半，待通电熔化后，再加入剩余的一半料。     （二）熔化     物料加毕，继续通电1h，使物料全部熔化。     （三）除铬     物料熔化后，吹风氧化，使铁、铬等杂质氧化造渣除去，同时有部分镍被氧化，但生成的氧化严镍在镍熔体中被金属铁与铬还原，生成相应的铁、铬氧化物。此时，陆续加入石灰石80～100kg，萤石70～100kg,进行造渣。随着铬被氧化造渣，炉渣发粘，即加入石英砂30～50kg，吹风氧化10min左右，以改善渣的流动性。每次氧化时间30～45min。停止吹风后再通电升温约20min，接着放渣，按上述操作风复进行2～3次后，合金含镍品位可达60％以上。     吹风过程中温度逐渐上升。开始吹风时温度约1600℃，吹风结束时温度在1700℃以上。石英砂能稀释炉渣，但炉渣的流动性不能根本改善。所以放渣时炉渣不能全部自动流出，部分渣须用木耙或铁耙扒出。     （四）蒸锌     镍铬合金废料含锌很低，但在刨花、钻屑等废料中常夹带某些含锌杂物，故在氧化除铬后，须进行插木蒸锌。蒸锌前，加入石油焦或电极粉30～50kg，进行渗碳，控制镍熔体含碳0.2％～0.3％。插木蒸锌的温度控制在1650～1700℃，每次插木时间约10min。第一次插完后通电升温，然后再插第二次。经2～3次插木后，直至炉内合金含锌下降至0.004%为止。     （五）脱氧     由于脱铬及蒸锌过程中大量气体（特别是氧）溶解于镍熔体中，因此，出炉前10min要用石油焦脱氧。加石油焦不能过量，一般加10kg左右。     （六）浇铸     当合金含镍65％以上时即可出炉浇铸粗镍阳极。出炉温度控制在1650℃左右。阳极板模子用生铁做成，模内涂一层骨粉。浇铸时熔体经流槽流进中间控制包，然后注入立式阳极模中，从而获得电解精炼用的镍铁阳极板。     每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，冶炼时间按熔化试样含镍量控制。熔化样含镍50％左右，冶炼时间10～12h。熔化样含镍30％左右，冶炼时间12～15h。     镍的直收率与出炉品位的关系见表2。 表2  出炉合金品位与镍入合金率的关系，％

原料含镍	出炉合金含镍	镍入合金率
45.17	77.55	73.94
35.37	73.34	72.24
43.34	65.29	86.61
47.61	68.42	79.78
48.51	62.68	79.12
45.06	65.89	79.25

     镍的直收率较低，其主要原因是渣中含铬的氧化物较高，因而渣的熔点较高。因此，合理选择渣型，改善炉渣的流动性，降低渣含镍是提高镍的直收率的关键。表3为渣含铬与渣含镍的关系。 表3  渣含铬与渣含镍的关系，％

渣含铬	渣含镍
23.93	2.56
22.13	2.98
10.09	1.04
5.31	0.56

     表4为镍铬在吹炼产物中的分配。经吹炼后合金保90％以上的铬被脱除掉。 表4  镍和铬在吹炼产物中的分配，％

元素	投入料		产出合金		产出炉渣		损失率
	含量	分配率	含量	分配率	含量	分配率
Ni	45.06	100	65.89	79.75	1.86	3.05	17.20
Cr	18.50	100	1.60	4.75	22.52	89.90	5.37

     据表11～16数据，合金含镍富集到60％～65％为宜。     四、产物     吹炼产物有粗镍阳极板及炉渣。     粗镍阳极板成分实例如下（％） 

Ni	Co	Fe	Cu
65～70	0.01～0.10	10～15	0.02～0.30

 

Pb	Cr	Mo	C	Zn
＜0.002	2～10	1～6	1～2	0.001～0.004

     炉渣成分实例如下（％）： 

Ni	Cr	CaO	SiO2	FeO
1.54～2.98	17.09～24.47	5～10	2～8	7～10

     五、技术经济指标     电炉熔炼镍直收率   80％～90％     炉时               10～15h     电耗               约1800kW·h/t料     电极消耗           30～40kg/t料     石灰石             约70kg/t料     萤石             约80kg/t料     石英砂           约40kg/t料     造渣率           0.7～1.1kg/t料