吉恩鎳業冶煉廠澳爐處理小料種含鎳物料對生產的影響

張東

(吉林吉恩鎳業股份有限公司 吉林 磐石 132311)

吉恩鎳業冶煉廠應用世界先進的澳斯麥特熔池熔煉技術，其主體設備是立式固定圓筒形澳斯麥特爐，內襯耐火材料，熔池溫度1 400 ℃左右[1]。冶煉工藝所需的空氣、氧氣、粉煤通過噴槍噴入熔池，在高速氣流的作用下攪動熔池，各種物料、溶劑等經配比后從爐頂加料口加入爐內并迅速熔化和反應。熔煉產物低冰鎳和爐渣排放到沉降電爐進行渣鎳分離[2]。熔渣經水淬后出售，將低鎳锍送轉爐吹煉成含鎳锍產品。

冶煉廠高冰鎳產品產量是冶煉廠最重要的生產指標。產量越高，各項能耗單耗指標越低，生產成本越低。隨著自產鎳精礦的減少，硫化鎳精礦的采購成本增加，為了降低冶煉廠生產成本，冶煉廠在保證安全生產的前提下，逐步摸索澳爐最大量處理小料種含鎳物料的配料方案。

1 工藝流程

吉恩鎳業冶煉廠采用“浸沒頂吹熔池熔煉—沉降電爐沉降分離—臥式轉爐吹煉”鎳冶煉工藝[3]。工藝流程如圖1所示。

圖1 冶煉廠工藝流程圖

2 科學配料

2.1 配料原則

（1）配料以保證冶金爐礦生產為主，控制生產指標達標。入爐精礦CaO<5%，MgO<10%，Fe/SiO2<2.5。高冰鎳Ni+Cu=73%，高冰鎳含銅<15%。

（2）月完成鎳金屬產量2 000 t。

（3）配料根據精礦庫存物料數量和元素含量，計算出入爐精礦配比值、入爐鎳品位和鎳锍中主要元素含量，作為指導生產的依據。根據爐況數據進行生產參數的調控，通過澳爐工藝參數調整來適應原料成分的變化，確保爐況和生產指標的穩定[4]。并跟蹤生產指標，及時做好配料調整，使生產指標達到最佳值數，保證高冰鎳產品產量和質量。

2.2 工藝指標

配入硫酸鎳，按配料方案一開始處理，具體情況如表1所示。

表1 配料方案一

硫酸鎳含鎳22%～24%，配入系統后入爐物料鎳品位由8%升高到11%，澳爐出口鎳迅速從28%上漲至33%，電爐渣含鎳從0.31%升高到0.38%。為降低出口鎳品位，穩定渣含鎳指標，調整燃煤系數從6.2 降至5.7，降低風量后燃燒效率降低，澳爐渣溫度從1 300 ℃降低至1 260 ℃，渣黏度增加，排放困難[5]。

配入高砷礦，同時處理硫酸鎳和高砷礦，按配料方案二開始處理，具體情況見表2。

表2 配料方案二

加入高砷礦后，澳爐出口鎳品位相對穩定，硫酸車間凈化原液含砷明顯升高，由之前的0.5～0.6 g/L 增加到0.8～1.0 g/L，污水處理使用的硫化鈉0.3 t/d 增加到0.7 t/d，硫酸亞鐵用量增加了0.9 t/d增加到1.35 t/d。考慮煙氣含砷對轉化觸媒及污水的影響，高砷物料最大加入量維持在1.5 t/h。

配入氧化鎳礦，調整配料方案開始同時處理硫酸鎳、高砷礦和氧化鎳礦。按配料方案三開始處理，具體情況見表3。

表3 配料方案三

此方案低冰鎳處理完畢后，Fe/SiO2指標由1.1 恢復到0.8，石英石加入量減少，但氧化鎳礦物料加入系統后由于物料比重變化較大，氧化鎳礦物料實際加入量較大，入爐物料鎳品位由11%升高至14.2%，澳爐出口鎳品位大幅度升高，最高達到48%。電爐渣含鎳指標最高波動至0.5%。調整料倉配風均降至0，燃煤系數由6.5 Nm3/kg降至5.3 Nm3/kg，粉煤用量4 800～5 000 kg/h。燃煤燃燒效率低，燃燒不充分，硫酸車間轉化器多次出現溫度高。鎳礦石入廠加入系統，減少氧化鎳礦加入量，澳爐渣鎂含量增加，達到11%左右，最高13.86%，導致澳爐渣粘度變大，排放比較困難，頻繁減料操作影響生產連續性，不利于安全生產，為穩定生產調整工藝風量，導致電爐渣含鎳偏高。按配料方案四開始處理，具體情況如表4所示。

配入低冰鎳，澳爐開始同時處理低冰鎳a、硫酸鎳、氧化鎳礦、低冰鎳b。按配料方案五開始處理，具體情況見表5。

表5 配料方案五

按照表5組織生產，由于低冰鎳a和低冰鎳b的加入，Fe/SiO2指標由0.7～0.9 升到1.1～1.3，石英石用量大幅增加，日加入量達150 t。減少低冰鎳a加入量，低冰鎳a含貴金屬節約使用，提高低冰鎳b及氧化鎳礦加入量，按配料方案六開始處理，具體情況見表6。

表6 配料方案六

按照表6 組織生產，石英石每天加入量保持140 t以上，最高單班用量96 t，但鐵硅比依然保持在1.1～1.3左右。

經過配料方案的不斷調整，使用配料方案六，現在澳爐安全生產，各項指標較穩定，生產情況總結如下。

（1）同時處理低冰鎳a、高砷礦、硫酸鎳、氧化鎳礦、低冰鎳b，最大處理量為低冰鎳a 2 t/h（月138 金屬噸）、高砷礦1.5 t/h（月156金屬噸）、硫酸鎳1 t/h（月138金屬噸）、氧化鎳礦2 t/h（月235 金屬噸）以及低冰鎳b 23 t/h（月492金屬噸）。

（2）控制澳爐燃煤用量4 t/h，富氧濃度45%，石英石連續加入，日加入量150～170 t，Fe/SiO2控制在1.1～1.3，電爐低冰鎳含鎳30%～32%，水淬渣含鎳<0.4%，凈化原液含砷1.0 g/L，高冰鎳產品完成2 000 t 鎳金屬產量，高冰鎳綜合能耗完成975 kgce/t，低于國家能源限額標準980 kgce/t[6]。

（3）澳爐渣中含鎂8%～10%時，可以保護襯墻和襯套，減少襯墻耐火材料更換頻率，每6個班更換一次澳爐鎳口襯套，含鎂6%～7%時每5個班更換一次澳爐鎳口襯套。

（4）澳爐渣中Fe/SiO2小于1.3時，每個襯套可放60包料，澳爐渣中Fe/SiO2大于1.3時，渣流動性好，含鐵高電爐電極導電性好，但低冰鎳溫度升高對電爐襯墻襯套侵蝕較快，每個襯套可放50包料，不利于安全生產。

（5）金屬回收率計算。平均高冰鎳品位：63%；渣含鎳：0.37%；爐渣質量：20 160 t；高冰鎳質量：3 074 t。

3 結語

綜上所述，冶煉廠在組織生產經營工作中，按照公司原料結構的變化，為了實現節約使用硫化鎳精礦，最大量處理低冰鎳、氧化鎳礦、精制硫酸鎳等小料種的目標，冶煉廠經過完善配料方案，配料以保證冶金爐礦生產為主，控制生產指標達標。滿足入爐精礦CaO<5%，MgO<10%，Fe/SiO2<2.5。高冰鎳Ni+Cu=73%，高冰鎳含銅<15%。按照同時處理低冰鎳、硫酸鎳、氧化鎳礦、高砷礦等小料種含鎳物料，經過6次配料摸索，逐步實現了安全平穩生產，澳爐加料量30 t/h，其中小料種加入9.5 t/h，小料種占總加料量的31.6%，日產高冰鎳金屬量63 t。此方案提高了高冰鎳產品產量，保證了高冰鎳產品質量，創造了可觀的經濟效益。