镍在人类物质文明中起着重要的作用。镍作为合金元素虽早已为人们所利用，但是镍的发现距今仅200多年。1865年新喀里多尼亚发现含镍7～8％的氧化镍矿，并发现了镍能改善钢的性能以后，镍冶金工业才迅速发展起来。世界上的主要产镍国是俄罗斯、加拿大、日本、澳大利亚等国家。我国镍工业的蓬勃发展是在本世纪50年代末开发四川省会理镍矿开始的，其后金川镍矿、磐石镍矿（现吉林镍业集团有限责任公司）相继投产，产量大幅增加。目前我国镍年产量已达到6万吨以上。镍，银白色、常温下为固体、性坚韧、能磁化，是元素周期表中第四周期第Ⅷ族的元素，镍在周期表的位置决定了镍及化合物的一系列物理化学特性，镍的许多物理化学性质与钴、铁近似；由于与铜比邻，因此在亲氧和亲硫性方面又较接近铜。镍表面能形成致密的氧化镍膜，故在稀酸中溶解极缓，在强氧化介质中表面极易钝化，对碱溶液、盐水和有机物也有较好的耐腐蚀性。加之机械强度大，延展性好，故主要应用于生产不锈合金钢、各种特殊合金和电镀件等，占镍消费量的80％以上。还可用作化学电源、催化剂，制作颜料和染料等。在自然界中，镍主要以硫化镍矿和氧化镍矿状态存在。硫化矿可通过选矿富集，减少后期处理的物料量，冶炼能耗较低，资源综合利用好，因而硫化矿的开发<WP=83>利用发展快。由于氧化镍矿入炉原料品位低，冶炼能耗较高，资源虽多，但长期以来，发展较慢，直到近年，才有较快发展。由于资源不同，能源条件不同，经济发展情况不同与市场需求不同，造成镍的冶炼方法多种多样，硫化镍矿和氧化镍矿都可以通过火法冶炼和湿法冶炼提取镍，本文利用火法冶炼生产镍铁。随着镍冶金工业与炼钢技术的发展，镍铁的冶炼技术越来越受到人们的重视。在生产不锈钢及合金钢所需的镍原料中，由于镍铁的生产成本低廉，逐渐取代了价格昂贵的电解镍、镍块。开发镍铁，也正是我国镍工业发展战略之一。 目前，国内开采利用的均为硫化镍矿，多采用镍精矿——造锍熔炼——电解综合回收的工艺路线。由于硫化镍矿常常伴生金、银等铂族元素，冶炼镍铁则无法实现综合回收的目的，限制了镍铁工艺的推广和发展。吉林镍业集团有限责任公司的硫化镍矿为贫铂族元素的矿藏资源，镍精矿中镍的品位7%以上，是冶炼镍铁的理想原料。本试验研究针对吉林镍业集团有限责任公司的镍精矿性质特点，制定了工艺路线，进行了较为详细的小型试验研究。 试验选择了镍精矿——全氧化焙烧——预还原——冶炼镍铁——精炼镍铁的工艺路线。全氧化焙烧是在小型回转窑中进行的。试验考查了温度、粒度、时间（窑转速）、加料量对焙烧的影响。焙烧以焙砂中含硫量和脱硫率来考查焙烧的效果。通过全氧化焙烧，焙砂中的镍、铁主要以氧化物形式存在，是适合于冶炼镍铁<WP=84>的原料。经过全氧化焙烧后，使镍精矿含硫11.62%可以下降到0.14%，为冶炼镍铁提供了条件。全氧化焙烧后的焙砂加入适量褐煤后送入回转窑内进行控制还原，在适宜的操作条件下生成含有适量金属铁和较低量碳的颗粒状产物，送电炉熔炼。试验考查了还原温度、时间、加炭量对预还原的影响，以预还原后产物含镍量的富集比来判断还原的强度。还原熔炼是在高频感应电炉中进行的，预还原后炉料与焦粉、生石灰混合后，装入自制纯石墨坩埚，升温至1550℃，待物料全部熔化生产出粗镍铁。试验主要考查造渣剂用量及加入炭量的影响。熔剂使用分析纯氧化钙，还原剂使用冶金焦炭。试验所得到的粗镍铁产率达到26％，镍回收率达到98.27％，脱硫率42.19%。精炼在高频感应电炉中进行，分脱硫及吹炼两部分。脱硫使用石墨坩埚，选取碳酸钠作脱硫剂。吹炼使用氧化铝坩埚，以氧气为氧化剂。由于小型试验为相对静止脱硫，且粗镍铁中含硫较高，需要二次脱硫才能使硫脱至0.03%以下。生产上可采用脱硫桶或多孔筛脱硫等办法加以解决。二次脱硫后得到的镍铁中硫的含量为0.018％，总脱硫率为98.87％，镍品位为26.07％，镍回收率为99.66％。吹炼过程镍的回收率为99.80％，精镍铁产率为97.22％。吉林镍业集团有限责任公司镍精矿贵金属含量很低（Au 0.0g/t 、Ag 1.4g/t 、Pt 0.00g/t 、Pd 0.00g/t），回收意义不大，可以采用冶炼镍铁工艺直接生产镍铁产品。工艺具有新颖性，尚未见<WP=85>完全相同工艺的文献报导，并且工艺结构合理，流程简单，镍回收率高，镍的总回收率达95.14%。通过试验研究，推荐的工艺流程为镍精矿——全氧化焙烧——预还原——电炉熔炼——粗镍铁——精炼——精镍铁。通过本试验研究，开发了镍铁新产品，填补国内在这一领域的空白，使吉林镍业集团有限责任公司的产品结构更趋合理。通过对镍铁冶炼经济效益分析可知，冶炼镍铁降低了镍的生产成本，且镍铁可广泛应用于不锈钢、合金钢工业，产品市场前景良好，经济效益显著。按年产10000吨镍铁计算，可年增效益2000万元以上。