低冰镍渣可以冶炼回收硅铁

低冰镍渣可以冶炼回收硅铁

卢雪峰 南雪丽 郭鑫

镍冶炼废渣除了可以大量用于水泥生产和建筑砌块外，还可以用于冶炼回收硅铁，由此产生的效益远远高于生产水泥和粉煤灰等砌块材料。笔者对甘肃省矿渣资源的废置尤其是金川公司低冰镍渣开展了再利用研究。分析其镍渣成分特点，利用焦炭和木炭作为还原剂，加入石英砂冶炼回收硅铁合金，具有较大的经济效益。

研究过程采用低冰镍渣(SiO₂>40％，Fe₂O₃>30％)为原料，以石英砂(SiO₂>90％)为配料，焦炭(C>85％)和木炭作为还原剂，利用工业水玻璃(模数3．2)进行造粒，粒度直径约为3毫米，采用混合加料法，在小型直流电弧炉中进行冶炼。

首先将固体原料低冰镍渣、石英砂和还原剂在混捏机中混合1小时，然后用工业水玻璃进行造粒，粒要求均匀、粒度约为3毫米左右，在熔制过程中，原料得到充分熔融并使热量的散失降到最低。在加料之前，对原料进行烘干，防止加料时水分与金属液接触引起爆炸或喷溅，造成事故；然后预先在阳极炉底加入少量混合料，并保证混合料不影响电极引弧，之后下放电极引弧，送电提温，在电极周围附加镍渣，使镍渣熔化破坏炉底碳化物，防止炉底上涨。然后加入混合料进行焖烧提温，直至焖烧到料面化薄；最后为保证炉况正常，合金要定时出炉，出合金时要用圆钢不时穿透出口，使合金顺利流出，防止堵眼，影响再次开炉。

为研究还原剂用量对硅回收率的影响，笔者采用了不同用量的还原剂进行了多次试验。当原料与还原剂用量比大于2：1时，原料过量，导致冶炼过程中SiO₂转化为SiO的比例提高，而SiO在高温下会以蒸气的形式挥发，造成硅的回收率下降；当原料与还原剂用量比小于1．8：1时，还原剂过量，发生反应SiO₂ 3C=SiO 2CO，使得SiO₂转化为SiC的比例增加，不仅影响了硅的回收率，而且造成了炉底上涨。所以，在实际生产过程中应寻找最佳配比使得硅的回收率最大。当原料与还原剂的比为1．9：1时，硅的回收率最大，约为65%。

另外，在实验中加入配料石英砂，使SiO₂的量增多，一方面可以弥补以SiO蒸气所减少的硅；另一方面直流电弧炉炉底温度较高，阳极斑点温度可达2000℃以上，所以在高温下SiO₂可与炉底SiC反应，既防止炉底上涨，又提高了硅的回收率。

研究表明，利用低冰镍渣可以冶炼回收硅铁，只要控制好加料时间和加料顺序以及冶炼工艺参数，便可获得较高的经济效益。