摘要:
利用氧氣吹煉鎳锍直接得金屬鎳,其關鍵在于去锍保鎳。本文利用選擇性氧化原理,提出氧化轉化溫度的概念。熱力學分析指出,去硫保鎳的條件是:
1、鎳锍熔體用O2開吹的溫度必須超過該組成硫、鎳氧化的轉化溫度;對含硅20-25%的鎳硫,其開吹溫度不能低于1350-1400℃。
2、隨著熔體中硫含量的減少,相應地硫、鎳氧化的轉化溫度隨之增高。吹煉操作必須迅速進行,以保證熔池溫度上升的速度永遠高于轉化溫度增高的速度。
硫、鎳氧化的轉化溫度可用一步法按下列反應
[S]+2NiO（s）=2[Ni]+SO2
進行計算。
熱力學分析又指出:
1.鎳锍內含銅全部留在熔體之內,在吹煉過程中不被氧化。
2.鎳锍中的鐵最易被氧化,但當降低到0.8—1.0%后即不能被氧化而以殘鐵留在熔體之內。
3.鎳銃含鈷如小于1%也將留在熔體之內。
通過在卡爾多斜吹旋轉爐進行的半工業吹煉實驗,在采用上列熱力學推論得出的去硫保鎳條件下,硫能順利地降到1—2%,充分地證明了理論成功地指導了實踐,克服在初期探索性試驗中遇到大量鎳氧化的困難。在吹煉末期,由于熔體中硫的擴散速度減減慢,熔池表面逐漸有NiO層累積。采用不吹氧空轉還原,可進一步去硫而提高鎳的回收率。鎳的直接回收率大于90%,而總回收率大于95%。鎳的主要損失來自高溫下鎳及其氧化物的揮發
熔體中殘銅、殘鐵及殘鉆的存在也通過實驗予以證實。
動力學分析指出，熔體中硫的擴散是脫硫反應的控制性環節。硫的傳質系數β及擴散系數D與溫度T的關系式分別為：
\[\begin{array}{l}{\rm{\beta = 8}}{\rm{.30e \times p(}}\frac{{{\rm{ - 25000}}}}{{{\rm{RT}}}}{\rm{)}}\\{\rm{D = 8}}{\rm{.30 \times 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 2}}}}{\rm{e \times P(}}\frac{{{\rm{ - 25000}}}}{{{\rm{RT}}}}{\rm{)}}\end{array}\]
鎳锍是火法冶金提鎳的中間產物。從鎳锍提制金屬鎳通常采用兩種方法:(1)直接電解;(2)焙燒成為氧化鎳再進行還原。為提高鎳的回收率及簡化冶煉工藝，最近采用鎳锍用氧吹煉直接制取金屬鎳法[1][2]。
用氧吹煉鎳锍，其冶煉機理和吹煉銅锍有較大的不同。初次小型探索性試驗:[3]在-200公斤氧氣斜吹旋轉爐吹煉鎳锍，發現在吹煉后期大量的NiO(熔點1964℃)結成硬殼，逐漸堵塞爐口，有時迫使吹煉中斷，而熔體含統量降到4一5%以下比較困難，同時鎳的回收率最高只能達到75一80%。從的鎳锍吹煉直接得金屬鎳，必須使硫降低到最低值，并同時防止鎳被氧化，所以實質上是如何創造條件進行選擇性氧化，使硫優先氧化而鎳不動，也即作到去硫保鎳。因之，在進一步開展小規模半工業試驗之前，先對鎳、硫的選擇性氧化進行熱力學的理論分析[4]。
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