D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.008 第23卷第4期 北京科技大学学报 VoL23 No.4 2001年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag,2001 金川镍闪速熔炼渣的物相与铜镍分布 曹战民) 孙根生)K.Richter 乔芝郁) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)Insttuet of Inor呢nic Chemistry,University of Vienna,Austria 精要采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和电子探针微区分析等方法，研究金川镍 闪速熔炼水淬渣的主要物相组成和有价金属铜、镍在炉渣中的存在形式.结果表明，水淬渣的 主要结晶物相为铁镁橄横石，结晶相之间由玻璃相填充，细小的铜镍铁硫化物以星散状分布于 炉渣中.有价金属铜、镍主要以硫化物形态存在于炉渣中，还有部分存在于铁镁橄榄石相中。 关熊词镍闪速熔炼；炉渣物相；渣中金属 分类号 TF802.2 炉渣物相的研究方法，目前主要采用X射 物相分析是在总铁减去二价铁和单质铁后计算 线衍射XRD)确定渣相的矿物组成，而渣中夹 获得三价铁含量.选取10个渣样，嵌人树脂后 杂金属的研究主要是通过对抛光试样的光学显 抛光在反射光学显微镜下观察其形貌.RD分 徽镜观察或者配备有能量散射X射线分析仪的 析采用日本理学X射线分析仪，试验条件为 扫描电镜(SEM-EDS)观察.Buntner等人采用这 Cu-K.,石墨单色器，40kV/100mA,28为2min 些技术确定了二次铜精炼渣中12种不同物相. EPMA分析的样品为10个渣样嵌入树脂后抛 Marvrogens等人利用相似的技术确定了富Co- 光并镀碳，使用Cameca SX100EPMA分析仪， Ni冰铜中9种独立相.孙铭良)等人采用光学 试验条件为电压15kV,电流强度为20nA. 显微镜、扫描电镜并结合元素面扫描和电子徽 区分析(EPMA)研究了空气熔炼和富氧熔炼条 2试验结果及分析 件下炼铜炉渣试样的显微结构.蔡振平等人采 2.1试样的化学成分分析 取扫描电镜观察并结合电子探针微观分析研究 金川镍闪速熔炼水淬渣的典型渣样化学成 了白银炉渣中的物相、微观特性及金属分布， 分及不同价态铁含量分别为（质量分数，%）：Cu Philip K.Gbor等人采用XRD、反射光学显微 -0.32,Ni0.39,C00.08,S0.67,Si02-33.52, 镜、SEM-EDS和EPMA研究了NCO和Falcon- Mg06.92,Ca0-1.43,A10,-1.033,Fe9.8. bridge所产出的缓冷和急冷渣样，重点在于研 各价铁的含量（质量分数，%）：Fe一l.87,Fe0一 究其中的铜镍钴的存在.由于金川镍闪速炉中 38.78,Fez03-11.13. 贫化区的存在，其炉渣具有的特殊性，用相似的 2.2光学显微镜观察 工艺，也会造成金属渣中形态的差异阿 渣样在220倍光学显微镜下的形貌见图1. 本文利用XRD、光学显微镜，SEM-EDS和 渣样中主要存在3种组织：(1)暗色柱状的铁镁 EPMA等方法，研究了金川镍闪速熔炼渣的主 橄榄石(Fe,Mg)zSiO,枝晶；(2)铁镁橄横石之间 要物相组成和有价金属铜和镍的分布. 的不规则状灰色填充物：(3)星散于灰色填充物 与铁镁橄榄石中的呈白色亮点的铜镍铁硫化 1试验 物. 试验试样采自1998年8月金川镍闪速炉后 观察渣样中各相的大小、形状和分布可以 捞渣池中水淬渣，大部分渣样粒度为2~3mm, 看出：铁镁橄揽石结晶尺寸较小且呈枝状，这表 未做进一步破碎，渣样采用常规化学分析方法， 明由于淬冷，渣样中的铁镁橄榄石未能完全发 育；大部分铜镍铁硫化物的颗粒较细(<10m), 收稿日期2001-01-12曹战民男，28岁，博士 *国家自然科学基金06.59934090)和金川有色金属公司资助项目呈星散状广泛分布于炉渣中，且分布于灰色填第 23 卷 第 4 期 2肠1 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u 皿1 of U . 加e . iyt o f s d e . 件 . 耐 于比七. 。 轴盯 取幼抽g 、 b L 23 N 0 . 4 A . g . 2 0 1 金川镍闪速熔炼渣的物相 与铜镍分布 曹战民 ” 孙根生 ” K . 形e h t e广) 乔芝郁 ` , 1月匕京科技大学冶金学院 , 北京 1 0( 犯 83 2 )nIS Oot e t o f lr lO卿面c 伪e面s匀 , U n i v esr lyt of 叨. 川氏 A 坦白认 摘 要 采用 X 射线衍射 、 光学 显微镜 、 扫描 电镜和 电子探针微区分析 等方法 , 研究金川镍 闪 速熔炼水淬渣的主要物相组成和有价金属铜 、 镍在炉 渣中的存在形式 . 结果表明 , 水淬渣 的 主要结晶物相为铁镁橄榄石 ,结晶相之间 由玻璃相 填充 ,细小的铜镍铁硫化物以星散状分布于 炉 渣 中 . 有价金 属铜 、 镍主要 以硫化物 形态 存在于炉渣 中 , 还 有部分存在于铁镁橄榄石相 中 . 关扭词 镍闪速熔炼 ; 炉渣 物相 ; 渣 中金属 分 类号 甘 8 02 2 炉渣物相 的研究方 法 , 目前 主要采用 X 射 线衍射 (X R D ) 确定渣相 的矿物组成 , 而渣 中夹 杂金属的研究 主要是通过对抛光试样 的光学显 微镜观察或者配备有 能量散射 X 射线 分析仪的 扫描 电镜 (S EM 一 DE s) 观察 . B 也功爬护 11等人采用这 些技 术确定 了二次铜 精炼渣 中 12 种不 同物相 . M 侧n 八. g e n s冈 等人利用相似 的技术确定 了富C 。 - iN 冰铜 中 9 种独立相 . 孙 铭 良。 ,等人采用光学 显微镜 、 扫描 电镜 并结合元素 面扫描和 电子微 区 分析 ( E P M A )研究 了空气熔炼 和富氧熔炼条 件下炼铜炉渣试样的显微结构 . 蔡振平 .l 等人采 取扫描 电镜观察并结合 电子探针微观分析研究 了 白银炉渣 中的物相 、 微观特性 及金属分 布 . ihP ilP K . G bo r 。 ,等人 采用 x R D 、 反射光学显微 镜 、 S E N -I E D S 和 E PM A 研 究 了 刀呵C O 和 Fia c o n - b ir d g e 所产 出的缓冷和急冷渣样 , 重 点在于研 究其中的铜镍钻 的存 在 . 由于金 川镍 闪速炉 中 贫化 区 的存在 , 其炉渣具有 的特殊性 , 用相似 的 工艺 , 也会 造成金属渣 中形 态的差异叭 本文 利用 X R D 、 光 学显微镜 , S EM 一 E D S 和 E PM 人 等方 法 , 研究 了金川镍 闪速熔炼渣 的主 要 物相组成 和有价 金属铜 和镍 的分 布 . 物相分析 是在 总铁减去二价铁和单质铁后计算 获得三价铁含 量 . 选取 10 个渣 样 , 嵌人树脂后 抛光在反 射光 学显微镜下观察其形貌 . X R D 分 析采用 日本理学 X 射线分析仪 , 试验条件 为 C u 一戈 ,石墨单 色器 , 40 k V八0 m A , e2 为 2 0加血 . E PM人 分析 的样品 为 10 个渣样嵌人 树脂后抛 光并镀碳 , 使用 C 别m e c a SX 10 0 E PM A 分析仪 , 试 验条件 为电压 15 vk , 电流强度为 20 nA . 1 试验 试验试样采 自 19 8 年 8 月金川镍 闪速炉后 捞 渣池 中水淬渣 , 大 部分渣样粒度为 2一 3 ~ , 未做进一步破碎 , 渣样采用常规化学分析方法 , 收稿 日期 2阅1刁卜 12 曹战 民 男 , 28 岁 , 博士 * 国家 自然科学基金侧 。 . 5 9 3《 期〕)和金川有色金属 公司资助项 目 2 试验结果及分析 .2 1 试样的化学成分分析 金川镍闪速熔炼水淬渣的典 型渣样 化学成 分及不 同价态 铁含量分别为 (质量分数 , % ) : 户 一习 . 3 2 , N i一刃 . 3 9 , C O e 刃 . 0 8 , S 一 . 习 . 6 7 , 5 10 尸3 3 . , 2 , M gl ) 一 6 . 9 2 , C a G 一 1 . 4 3 , A 1 2 0 二1 . 0 3 3刃F亡一9 . .8 各 价铁的含量 (质量 分数 , % ) : F卜1 . 87 , F e o 一 3 8 . 7 8尸舜0尸1 1 . 13 . .2 2 光学显徽镜观察 渣样在 2 20 倍光学显微镜下 的形 貌见 图 1 . 渣样 中主要存在 3 种组织 : ( l) 暗色柱状 的铁镁 橄榄石 ( eF , M g ) 25 10 ; 枝 晶 ; (2 )铁镁橄榄石之 间 的不规则状灰 色填 充物 ; ( 3 )星散于灰色填充物 与铁镁橄 榄石 中的呈 白色亮 点 的 铜 镍铁 硫化 物 . 观察渣样 中各相 的大小 、 形状和分布可 以 看出 : 铁镁橄榄石结晶尺寸较小且呈枝状 , 这表 明 由于淬冷 , 渣样 中的铁镁橄 榄石未能完全发 育 ; 大部分铜镍铁硫化物的颗粒较细(< 10 阿 ) , 呈星散状广泛分布 于炉渣 中 , 且分布于灰色填 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 04. 008