对镍铁合金的初步认识.docx

对镍铁合金的初步认识一．镍金属基本知识镍不仅是制造镍合金的基础材料，更是其它合金(铁、铜、铝基等合金)中的合金元素目前，镍及其合金用于特殊用途的零部件、仪器制造、机器制造，火箭技术装备中，原子反应堆，用于生产碱性蓄电池，多孔过滤器，催化剂，以及零部件与半制品的防蚀电镀层等，镍被视为重要战略物资，其资源一直为各国所重视镍的应用是由镍的抗腐蚀性能决定的，合金中添加镍可增强镍的抗腐蚀性能不锈钢与合金生产领域是镍的最大应用领域合金中加入镍的用途：蒙乃尔高强度耐蚀镍铜锰铁合金(Ni,Cu,Fe,Mn)在化学设备、造船业领域广泛应用，还用于制造沉淀池和盖等；全球约2/3的镍用于生产不锈钢，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第1位目前全球有色金属中,镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第5位2005年我国产镍9.53万吨,比上年增长26.29%;2005年我国镍矿金属含量5.99万吨,比上年下降5.39%;2006年镍精矿含镍量1-8月份累计产量为4.65吨,同比增加了14.69%,我国电解镍1-8月份累计产量为6.33万吨,同比下降了3.1％,我国镍金属外贸进出口逆差继续扩大,2005年我国镍产品进口额22.67亿美元,同比增长76.5%；同期镍出口额2.64亿美元,增长19.9%;2005年镍产品外贸逆差20.0亿美元；可见2006年我国镍矿供应能力继续下降,镍的冶炼商为了保障生产继续承当高价的镍矿。

2005年LME镍价总体在高价位上徘徊,全年现货平均价为14738美元/吨,三个月期货价为14553美元/吨,LME年均镍价创下1980年以来的新高全年最高价为16875美元/吨,最低价为11450美元/吨国内市场镍价,最高达到15.5万元/吨,最低为11.5万元/吨,国际国内市场的镍价走势基本一致,从2006年最近国际镍价行情来看,镍价已经触及每吨31500美元的新高,对比2006年初约每吨11500美元,行情非常吸引眼球金属镍属于全球范围内的紧缺资源,世界上只有少数几个国家有比较丰富的镍资源,我国是个镍、铬资源短缺的国家,不锈废钢也很少镍资源严重不足已经成为我国不锈钢产业发展的瓶颈由于需求的剧增,我国对进口镍的依赖度明显增强,2001年进口所占消费的比率为44.61%,2004年增至53.33%,2005年达到60%未来全球镍需求增长的70%以上将源自我国由于中国的不锈钢生产增加,在2007-2008年国际镍价将由于供不应求而继续上升,至少未来2年供应将很紧张二．镍铁与金属镍的生产工艺简介镍的主要物理化学性质为：相对原子质量58.71密度/(g/cm3)8.91熔点/°C1455沸点/°C2910摩尔热容(25C时)/(J/(mol.C))25.51电阻率(0°C时)/(Q-cm)6.14X10-6纯镍呈银白色，镍能与一些元素形成化合物。

镰与碳可以形成NiC，在380C以上时分解成镰和碳但是看来液体中3的NiC，直到2000C以上是稳定的3镰与硅可形成一系列硅化物，如NiSi、NiSi、NiSi、NiSi、NiSi和352232NiSi2镰和氧能形成NiO,NiO系菱面体晶，加热至200C以上时则变成立方晶氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降镰与硫可以形成NiS、NiS、NiS、NiS、NiS和NiS等硫化镰在工326576342业镰铳中，找不到存在于自然界中的硫化镰NiS和NiS,因为这两种硫化镰2在熔点以下就早已分解了镰和铁在Y区内形成连续固溶体液相线在1436C下，含镰65%—72%时，出现一个不很明显的最低点镰可以扩大Y区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，都可形成FeNi在图29—1中可以看出镰铁合金中的居里点的变化，a—镍在360°C以下为面心立方晶，p—镍在1130°C以下为六方晶，Y—镍在熔点之前为立方晶冶炼方法：现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化矿和氧化矿）的不同，冶炼处理方法各异含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。

氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种氧化矿的火法处理是镍铁法工艺操作：硫化镍精矿的火法冶炼硫化镍精矿的火法冶炼流程如图29—2所示其主要工艺特点如下：（1）熔炼镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%—25%（一般为13%—17%），含硫量为25%2）低冰镍的吹炼吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%—75%的高冰镍（镍高硫），而不是金属镍转炉熔炼温度高于1230C，由于低冰镍品位低，一般吹炼时间较长3）磨浮高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67%－68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍再电解精炼4）电解精炼粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液通电后，阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。

产品电镍纯度为99.85%－99.99%用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍硅酸氧化矿可以用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍熔化时流言蜚语镍铁将同较轻的渣分开镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁在矿热炉中采用碳热法将矿石还原成镍铁，随后进行精炼所用矿石的成分为：Ni2.8%,Co00.06%,Fel3%,CrO2%,MgO24%,SiO39%,232化合水12%这种矿石经干燥后，放在回转窑内预热到750°C左右重油的消耗量为每吨干矿石65-85L在经预热的热矿石中，加入约4%的焦粉，然后即将这种混合料，放在还原电炉中冶炼在矿热炉的容量为12500kV.A，电极直径1250mm，炉膛内径11m冶炼时每吨矿石的耗电量为600kW.h每天可冶炼450t矿石，镍铁出炉温度为1500C，出渣温度为1600C炉料中90%以上的镍回收到成分为Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%的粗镍铁中在铸桶中用苏打处理两次而将硫除掉，在酸性转炉中把铬、硅、碳和磷吹掉。

精炼好的镍铁大约1650°C时出炉，铸成约20kg重的锭块最终产品含Ni+Co29%,C0.02%,Cr0.02%,余量为铁用冶炼镍锍的方法制取镍丸采用的方法是,先将矿石作成球团,经烧结后同焦炭和石膏一起加到低炉身电炉中进行还原冶炼硫酸钙被还原后,与镍和铁反应生成硫化物约含Ni27%，Fe60%,S10%的铁镍锍，同附加料一起装在转炉中用空气吹炼，使铁渣化，成为约含有Ni78%，S22%的贫铁镍锍然后采用流化床法在回转窑中将硫焙烧到0.005%以下这种氧化镍经磨细加糊加粘合剂混合后压成3cmX2cm的圆柱形料块为种料块经干燥后混加大量木炭，放在加热的立式碳化硅马弗炉中，于约1300下用一氧化碳还原，这种炉子与锌竖罐法用的炉子相似生产出镍粒约含Ni99%，Cu0.07%，Co0.5%，FeO.l%，C0.04%，S0.004%用硅铁部分还原的方法冶炼镍铁矿石经在回转窑中干燥后，进行分级，并除掉低品位的粗块，这时的成分大致为：Nil.65%,Co0.02%,Fe12%，SiO50%，MgO25%，CrO1.5%,AlO1.3%，22323化合水7%干燥的矿石经破碎后，筛出小于0.08mm的筛下料，并放在多层焙烧炉中进行预焙烧。

筛上料则放在用煤气加热的回转窑中，加热到700C左右，以除去水分和预热矿石加热好的热料即送到炉前料仓内，接着再从料仓将料装入14000kV.A开口式电炉中，电炉自焙电极直径约1000mm，并配有水冷炉壁冶炼每吨矿石的耗电量约为760kW.h，电极消耗量为5kg往熔化的氧化矿和金属的混合液中添加一种强还原剂，并将矿石、还原剂和液态金属充分混合还原剂采用含硅50%的硅铁熔池的搅动是通过在两个铸桶间的快速倒来倒去的方法实现的其还原顺序如下：(2FeO)+[FeSi]=4(FeO)+(SiO)+[Fe]232(2NiO)＋[FeSi]=2[Ni]+[Fe]+(SiO)2(2FeO)+[FeSi]=3[Fe]+(SiO)2硅铁中的铁直接进入金属相来自前步工序的1650°C的液态矿石、硅铁(1.5L/kg液态矿石中的镍)和镍铁，采用在两个铸桶(叫做“跳转混合器”)间倒来倒去的方法进行混合同硅铁的反应是放热的，所以可防止温度在混合时下降得过多每操作一次可生产出400kg镍铁，因而在2500kV.A的电炉中要定期装入4000kg精矿用的炉料粗镍铁含磷达0.4%，这些磷可在电弧炉中，采用氧化钙含量很高的渣，用铁矿石氧化成PO后除掉。

液态镍铁用硅铁脱氧后铸成13kg重的锭，其25大致成分如下，Ni48%,S0.005%,P0.01%,C0.02%,Cr0.02%，Si0.9%,Co0.5%，CuO.l%，其余为铁三．用途物理性能：密度：8.1-8.3g/cm3熔点：1430°C块状：3-6Kg/块镍可完全溶解于Y—铁中，在a—铁中的溶解度为10%含镍量达5%可提高低碳结构钢的抗拉强度和硬度在碳素钢中含有3%镍，可改善其抗拉强度、冲击韧性、屈服点和变形能力含镍1%—4%的NiCrMo结构钢，由于这种钢的抗拉强度同质量的比值合适，所以很适于在汽车、机车和机器制造业中耐磨构件用钢除这几种元素外，还含有碳最重要的含镍钢种和最大的用户却是不锈钢和耐热特殊钢例如Cr18Ni9Ti、Cr17Ni11Mo2等一系列耐热不锈钢，热加工性能良好，在机械、医疗、国防、轻工中得到广泛的应用镍在铸铁中有轻微的石墨化作用，可稳定珠光体和减少铁素体含量因此铸铁中的镍有助于取得均匀而一体的结构和良好的性能添加少量的镍(Ni0.1%-1.0%)会导致形成微细的珠光体，当含镍量较高时，会形成马氏体和奥氏体微细而稳定的珠光体可使铸铁具有良好的加工性能和硬度。

因此，加镍铸铁件可用来制造汽车制造业中的铸件附：2008年5月26日部分地区镍铁参考价格品名含量含税价(元/镍点)趋势地区镍铁4%-6%1900-2050—>山西1900-2050—>山东1900-2050—>四川1900-2050—>江浙10%-15%2100-2250—>江浙2100-2250—>山东2100-2250—>贵州2100-2250—>四川。