水淬合金样物质组成及显微结构研究取得进展

    中国地质科学院矿产综合利用研究所开展的水淬合金样物质组成及显微结构研究，以金川第二周期和第七周期水淬合金样品为研究对象。由于样品特殊的生产工艺，即高温熔融、水淬急冷，使其Ni、Cu、Fe、Co的物相、矿物成分、结构构造、嵌布关系、微观变化、结晶特点等，都很复杂并具有特殊性，与一般合金样品有明显不同。 

　　该样品是生产羰基镍的原料，为了满足羰基镍生产和科学试验中的需要，对样品中特殊的微观结构构造进行了详细研究。二期和七期水淬合金样品是球粒状和似球粒状的颗粒，大小主要为1毫米~10毫米。其化学成分并不是纯净的合金，含有约18％的铜镍硫化物和约1％的含Ni磁铁矿。再加上特殊的高温熔融、急冷生产工艺，使水淬合金球粒内部生成了特殊微观的显微结构构造——木质细胞状。 

　　这种微观结构是二期、七期水淬合金样品中最重要的特征，对羰基镍的生产具有重要影响，使羰化时间延长和生产效率下降。其原因是因为样品球粒中细微晶粒状的合金被铜、镍硫化物包裹，使细晶粒合金和一氧化碳隔离不能充分进行接触，延迟了金属镍和一氧化碳的化学反应时间。铜、镍硫化物不和一氧化碳发生化学反应或反应很慢，而镍金属可以和一氧化碳发生化学反应，生成羰基镍。 

　　二期和七期水淬合金球粒样品中镍和铜的硫化物，不但增加了残渣样的量，而且能和合金形成特殊的结构构造，延迟了镍金属和一氧化碳的化学反应时间，降低了羰基镍的生产效率。要想使合金（镍金属）充分和一氧化碳接触，提高两者的化学反应速度，就必须破坏这种特殊的显微结构，把细晶粒的金属镍从铜镍的硫化物包裹中解放出来。 

　　其措施是减少原料中的铜、镍硫化物的含量，可将原料（高锍合金精矿）再进行磁选，降低一部分铜镍硫化物的含量，另外可适当降低水淬合金颗粒生产中的过冷度。这样可以改变合金和Cu、Ni硫化物二者的结晶情况和结晶次序，以及共结点的温度，最终改变水淬合金样品中的网状、木质细胞状、蜂窝状结构构造，使金属镍能和一氧化碳充分接触，提高羰化速度。 

　　本项目研究分别对金川第二周期和第七周期水淬合金样品的微观结构构造进行了详细研究，查明水淬合金样品中铜、镍的存在形式以及结构构造关系，对金川生产公司现场羰基镍生产和科学试验起到了指导作用。