摘要：文章以吉恩镍业冶炼厂“澳炉熔炼—沉降电炉—转炉吹炼”工艺流程为例，系统分析了影响高冰镍产量的关键技术因素。实践表明，科学配比多源镍精矿、精准控制球团关键成分，可在保证冶金炉况稳定的同时有效提升高冰镍产量。此外，提高澳炉处理量、保障转炉吹炼时间能够有效提高生产效率，解决制约澳炉熔炼富氧浓度的相关问题。转炉加入高镍物料，从而提高入炉物料品位等方法都是提升高冰镍产量的具体措施。通过综合优化影响因素，可有效实现高冰镍产量的超额完成、能耗达标及成本下降的目标，同时为相关冶炼企业提供技术参考。

　　关键词：精矿成分；澳炉；转炉；高冰镍产量

　　吉恩镍业冶炼厂采用的冶炼工艺为“澳炉顶吹浸没熔池熔炼—沉降电炉沉降分离—卧式转炉吹炼”。其主要设备是立式固定圆筒型澳斯麦特炉，内衬耐火材料，熔池温度为1400℃左右。镍精矿经过配料后，与石英石熔剂一起，由运输皮带输送至熔炼炉澳炉。冶炼工艺所需的空气、氧气、粉煤通过喷枪喷入熔池，在高速气流的作用下搅动熔池，各种物料、熔剂等经配比后，从炉顶加料口加入炉内并迅速熔化和反应。熔炼产物低冰镍和炉渣排放至沉降电炉进行分离，炉渣经水淬后外售，低冰镍通过冰铜包子转运至转炉吹炼。在转炉内，低冰镍进一步吹炼生成高冰镍，转炉渣返回沉降电炉处理。高冰镍进入保温炉进行水淬、浇铸阳极板，冶炼厂产出品位为60%左右的水淬高冰镍、镍阳极板两种产品。高温烟气经余热锅炉回收能量后进入除尘与制酸系统，实现硫的资源化利用。

　　1高冰镍产品产量影响因素

　　1.1精矿成分

　　硫化镍矿的主要矿物包括：镍黄铁矿（Fe·Ni）9S8、含镍磁黄铁矿（Fe·Ni）xSy、辉铁镍矿（3NiS、FeS2），以及伴生的磁黄铁矿（Fe7S8）黄铜矿（CuFeS2）。精矿中的高硫化物，都属于不稳定的硫化物，经过熔炼，最终形成稳定的低硫化物并组成镍锍。低镍锍的主要成分包括Ni3S2、FeS、Cu2S、CoS，其占比超过总成分的98%［1］。由于冶炼厂自产精矿供应不足，需外购多种镍精矿以满足生产需求，但不同来源的精矿成分差异显著。冶炼厂通过科学配矿统筹分析精矿成分、优化配比来确保炉况稳定，同时严格管控制粒水分与粒度以减少炉料波动，确保熔池反应稳定进行。通过生产实践优化配料方案，最终制备的精矿球团各项指标，如表1所示。

　　1.1.1球团含镍

　　生产实践表明，精矿球团的镍含量应控制在8%~10%范围内。当镍含量低于8%时，入炉原料品位偏低，将导致熔炼能耗增加，镍金属产量降低；而当镍含量超过10%时，虽然入炉品位提高，但会造成炉渣中镍含量升高，显著降低金属回收率，增加金属损失。

　　1.1.2球团含铜

　　精矿球团的铜含量需控制在1.5%~2.5%范围内，同时必须保证镍铜比（Ni/Cu）大于3.5。当镍铜比低于3.5时，表明球团铜含量过高，将导致炉渣中铜含量升高，造成铜金属损失；高冰镍产品中铜含量增加，当高冰镍铜含量超过15%时，会使阳极板成板率显著下降，并影响硫酸镍和电解镍产品产量和质量。

　　1.1.3球团含铁和硫

　　球团含硫高则含铁也高，两者是不可分的。当球团含硫量过高时，铁元素主要以FeS形态进入低镍锍相，导致低冰镍产品品位下降，直接影响镍金属的产出效率。若球团含硫量不足，则熔炼过程的自热反应温度降低，需额外增加粉煤用量以维持炉温，这不仅增加了能耗，还会因热平衡限制而制约加料量的提升。

　　1.1.4球团含钙

　　球团中CaO含量需控制在3%~4%范围内。炼镍炉渣一般属于FeO-SiO2-CaO系，利用氧化物的共晶组成，当CaO的含量为3%~4%时，可得到熔点最低的炉渣组成配比，炉渣流动性好。当CaO含量大于4%，熔点升高，炉渣流动性变差，不利于熔炼过程的顺利进行。

　　1.1.5球团含镁和铝

　　球团中MgO和Al2O3的总含量需控制在14%以下。当二者总含量超过14%时，导致炉渣熔点急剧升高，黏度明显增大；造成渣中镍含量升高，增加了金属损失，使炉渣排放困难，提升能耗。

　　1.1.6球团含二氧化硅

　　合理的渣型调控对降低渣含镍具有关键作用。将球团的铁硅比（Fe/SiO2）控制在2~3区间时，可实现炉渣性能的最优匹配。当石英石熔剂加入量过多时，因SiO2熔点较高会导致炉渣熔点升高，渣型稳定性下降。而加入量不足时，不仅会因渣中金属损失增加而降低回收率，还会促使高熔点Fe3O4的生成，对生产安全构成威胁。因此，可以通过适当加入SiO2降低炉渣的铁硅比来调整FeO活度，有效地降低Fe3O4含量并防止硅饱和［2］。

　　1.1.7球团含砷

　　球团砷含量需控制在0.05%以下。加入高砷矿后，澳炉出口镍品位相对稳定，硫酸车间净化原液含砷明显升高。过高的砷含量将会在制酸工序中导致转化器钒系催化剂永久性中毒，显著降低SO2转化效率；另一方面含砷废酸废水处理难度大幅增加，增加废酸废水的处理成本［3］。

　　1.1.8球团含水

　　球团含水量需控制在8%~12%范围内，且料块尺寸应小于50mm。入炉精矿须经预制粒成团后输送入炉。当球团含水不足时，会导致细颗粒物料易被气流夹带损失，易在炉内形成炉结。制粒过程中，制粒球团的大小随着加水量的提高，球团逐渐变大，但球团含水过高，球团尺寸会超出工艺要求，在圆盘制粒机中形成粘结，也阻碍硫化物氧化反应的迅速进行，形成生料落入熔炼炉内。

　　1.2生产效率

　　1.2.1增加澳炉处理量

　　为提高澳炉处理量，必须实施科学的配料方案并确保设备稳定运行。科学配料是根据澳炉熔炼工艺所选定的炉渣成分、镍锍品位等目标值和入炉物料的成分通过计算确定的。根据生产实际调整配料指令，实现合理的物料配比，控制镍锍的温度为1150~1200℃,镍锍品位为25%~30%。Fe/SiO2的增加则会使炉渣黏度明显减小［4］，保持澳炉渣Fe/SiO2=0.75~0.95，以此保证冶金炉况的安全稳定，最大限度地提高精矿处理量。此外，提高奥炉开风时率是提高产能有效办法［5］。应尽量减少提枪操作时间，避免因换枪导致的生产中断和炉温波动，确保生产过程的连续性和稳定性，从而在保障冶金炉况安全的前提下，实现精矿处理量的最大化。

　　1.2.2保证转炉吹炼时间

　　保持适宜的镍锍液位和低冰镍品位是实现高冰镍高效稳定生产的关键工艺控制要点。在实际生产中要保证沉降电炉镍锍液位为450mm，做到转炉接班要料吹炼，沉降电炉为转炉提供足够的热料，保证转炉当班吹炼时间10h。若沉降电炉冰铜面低，转炉由于进料不及时，严重影响送风时率。冰镍品位的控制十分关键，当低冰镍品位偏低时，为富集符合要求的高冰镍产品，必须延长吹炼时间，这不仅增加石英石熔剂消耗和渣量，还会降低单位时间处理能力，最终影响高冰镍产品产量。当低冰镍品位偏高时，渣含镍高，沉降电炉冰铜面低，转炉热料少，冷料处理能力受限，同样制约高冰镍产量。

　　2澳炉富氧熔炼

　　2.1工艺原理

　　澳炉采用富氧顶吹熔池熔炼技术，其工艺核心为：体积分数99.99%的工业氧气在喷枪头部混合腔中，与一定比例的喷枪风（压缩空气，氧气体积分数20.5%）混合稀释，稀释后富氧空气的氧气浓度即为澳炉正常生产时的富氧浓度。外层风管供风量和内层氧管供氧量，是调控奥斯麦特炉熔炼强度和镍锍品位的核心工艺参数［6］。澳炉燃料粉煤的最大喷入量是5t/h，在工艺允许范围内提高富氧浓度，可强化炉内氧化还原反应的动力学条件，不仅能加快反应速率、提升熔炼热效率、降低系统综合能耗，同时可减少冶炼烟气排放量，有效降低烟气收尘及制酸系统的设备负荷。提高熔炼过程的富氧浓度是冶炼行业的发展趋势，澳炉富氧浓度提升操作带来的优势和弊端，如表2所示。

　　2.2工艺现状及优化措施

　　冶炼厂应用富氧熔炼技术可提高澳炉冶炼效率，并减少粉煤、电能等能源消耗，效果显著。但随着富氧浓度增加，导致风量减少，引发了一系列技术难题。澳斯麦特炉在高氧浓操作过程中，出现炉温升高、尾气单体硫含量增加、喷枪口易堵塞等问题［7］。在冶炼厂富氧熔炼工艺中，余热锅炉膜壁磨损问题尤为关键，严重时可能导致锅炉漏水，甚至引发锅炉和澳炉爆炸等重大安全事故。因此，科学解决余热锅炉膜式壁磨损问题后，澳炉才能安全使用富氧。

　　结合冶炼厂澳炉火法炼镍工艺系统特性及入厂原料配料生产实际，技术改造应分阶段推进：首先重点实施喷枪核心参数优化，包括改造喷枪结构、调整喷枪口径及旋片角度；其次同步调整澳炉控制系统参数，并针对性解决上升烟道挂渣磨损膜式壁等关键技术难题。上述技术改造可有效优化炉内气-固-液三相反应条件，为富氧浓度逐步提升创造工艺与设备基础，最终实现澳炉安全高效富氧熔炼的工艺优化目标。

　　3转炉加入高镍物料

　　转炉吹炼是一个强烈的自热过程，所需要的热量全部由吹炼低镍锍过程中铁硫化物、硫化物及其他杂质的氧化放热，以及造渣反应放热供给。由沉降电炉产出的熔融状态的低冰镍液体，通过冰镍包运至转炉（2~3包）开风吹炼。吹炼初期（30~40min），铁硫化物优先氧化并释放大量热量，使炉温迅速升高至1200~1250℃。然后加入石英石造渣，待排渣后再加入冷料，后续交替开展进低冰镍、加熔剂、鼓风、放渣作业。当炉内熔体体积占炉内容积1/3，且冰镍中Fe质量分数降至8%~10%时，进入筛炉阶段。筛炉是转炉吹炼的关键环节，若能控制冰镍残Fe质量分数2%~4.5%、确保炉渣排净且石英石配加适宜，可缩短筛炉操作时间，显著提升金属回收率及高冰镍产量。

　　通过优化转炉入炉物料结构，采用外购高冰镍和镍合金等高品位物料代替一部分原镍品位低的冷料（冰铜包渣、转炉弃渣、转炉水淬溜槽渣、以及转炉水平烟道烟灰）加入转炉，显著提高了入炉物料镍品位。这一工艺改进有效提升了转炉吹炼效率，并提高了高冰镍产品的产量。冶炼厂高冰镍产品的实际产量数据，充分验证了该工艺优化措施的实施效果，如表3所示。

　　由表3可知，某年因转炉加入高镍物料增加镍金属产量1495t，最高月因转炉加入高镍物料增加镍金属产量330t，平均每天转炉最高可处理高镍物料含镍量11t。冶炼厂在提高生产效率的同时，通过转炉处理高镍物料，提高了高冰镍产品产量，因高产增效，冶炼厂各项单耗均有所下降。

　　4结论

　　冶炼厂通过科学配比多源镍精矿，严格控制球团中镍、铜、铁、硫等关键成分，确保入炉物料成分稳定，从而降低渣含镍损失，提高金属回收率。同时，通过提升澳炉处理量，并稳定沉降电炉冰铜面以确保转炉吹炼时长，优化了生产效率并提高了冰镍产量。在富氧熔炼方面，通过膜式壁防护等技术攻关，安全提高了富氧浓度，强化了熔炼反应强度。转炉工序采用高镍物料替代部分低品位冷料，进一步提高了入炉镍品位，使高冰镍年产量提升。这一系列工艺因素的优化，不仅使冶炼厂超额完成年度镍金属生产计划，还实现了能耗指标优于国家限额标准，生产成本稳中有降，为同类冶炼企业提升产能与降低能耗提供了技术参考。

参考文献

　　［1］彭容秋.镍冶金［M］.长沙：中南大学出版社，2005.

　　［2］赵祥林，刘贤龙.顶吹熔炼高氧气浓度高铜锍品位作业的研究及实践［J］.有色冶金节能，2022，38（6）：9-15.

　　［3］张东.吉恩镍业冶炼厂澳炉处理小料种含镍物料对生产的影响［J］.科技资讯，2023，21（19）：76-79.

　　［4］王冠杰.金川镍冶炼顶吹炉新渣型性能及调控研究［D］.西安：西安建筑科技大学，2024.

　　［5］刘贤龙，赵祥林，任鹏博.铜冶炼奥斯麦特熔炼炉提升开风率的影响因素及措施［J］.中国有色冶金，2021，50（1）：28-31.

　　［6］戴林冲，于跃，郭天立，等.奥斯麦特炉熔炼条件对喷枪使用寿命的影响［J］.有色矿冶，2025，41（1）：37-39.

　　［7］刘贤龙，骆祎，姜志雄，等.澳斯麦特炉炼铜高富氧操作生产实践［J］.中国有色冶金，2020，49（3）：28-32.