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由于富氧顶吹镍熔炼渣流入沉降电炉进行渣锍澄清分离后,水淬弃渣中镍金属含量超过经济指标要求。为了解决这一问题,采用对镍熔炼渣进行渣型优化的方法,使渣的性质得到改善,从而降低镍金属的损失。本论文以镍熔炼渣为研究对象,(1)通过对熔炼渣的物相和矿物形貌学的分析,以确定镍在渣中的赋存状态和损失途径；(2)在不改变原渣组成的基础上,以原熔炼渣为配料母渣,通过计算-制料-炉渣-检测等四个过程,确定新合成熔炼渣的熔点、粘度等性质。(3)利用Stokes沉降公式,对熔炼渣在沉降炉中停留时间合理性进行计算和评估,确定了最佳的沉降条件,包括炉渣的温度、粘度、比重和镍锍的比重、颗粒直径大小。(4)利用FactSage热力学计算软件,对炉渣多元多相平衡计算和相图的绘制进行了理论与实验数据相结合的方法,确定了理论炉渣的熔化量、软化温度、流动温度等性质；同时对SiO2-CaO-FeO-MgO四元相图的研究,根据FeO、MgO、CaO对炉渣体系相区的影响不同,确定了温度<1300℃的理论渣型大致范围和渣中氧分压的大约值。(5)利用统计学中的克里格数学插值法(Kriging),对实验渣型以外的数据进行优化处理,结合相图的理论渣型,最终确定了生产中合理渣型范围。本论文的主要研究结论如下：(1)XRD和SEM-EDS分析结果表明：炉渣主要以铁镁橄榄(Fe,Mg)2Si04为主,还存在少量的硅灰石(CaSiO3)和尖晶石(MgFe2O4、CoFe2O4)。铜、镍、钴主要分别以CuFeS2、Ni3S2、CoFe2O4的形式存在。形貌学分析,结果表明：渣中分布着大量的白色低冰镍锍粒,且成块状夹杂于气孔渣层之间或附着于气孔周围。镍在渣中的损失途径,主要以机械夹杂为主,约占84.7%,而化学溶解和物理损失约为15.3%。(2)合成渣熔点、粘度实验结果表明：原炉渣具有很高的熔点(熔炼渣1350℃和沉降渣1320℃)。当温度<1300℃,炉渣粘度也很大(熔炼渣2.58-3.52Pa.s,沉降渣2.79～3.48Pa.s)。经过渣型调整,发现炉渣的熔点随着CaO(2%～10%和18%-24%)含量增加而降低,最低熔点分别为1257℃和1200℃.合成熔炼渣的粘度比要原熔炼渣的粘度降低了15.67%,炉渣的流动性得到提高,达到了合成渣粘度的要求指标。(3)通过Stokes沉降公式对熔炼渣在沉降炉中停留时间的合理性分析。结果表明：影响镍熔炼沉降过程渣锍分离的主要因素还是炉渣的粘度和熔锍颗粒直径的大小,原熔炼渣在沉降炉中的停留时间是不合理的,时间>3.07h。经过理论计算,认为良好的渣锍分离条件为：炉渣的温度控制为1350-1400℃,粘度为0.142-0.58Pa.s,镍锍比重为4.98～5.26t/m3,炉渣比重为3.44-3.75t/m3,镍锍颗粒直径为129.38～200μm时,渣锍澄清分离时间仅为0.5～1.0h,即为炉渣在沉降炉中的合理停留时间。(4)利用FactSage软件对炉渣多元多相平衡和相图的计算。结果表明：炉渣的熔化量随着CaO(0-20%)含量的增加而增大,当CaO含量为25%时,炉渣的熔化量反而降低,这是由于渣中有CaO过剩,形成了共氧化物(CaFeMg)O。理论计算的炉渣软化温度和流动温度均与新合成熔炼渣的实验测定值相吻合。MgO含量对炉渣体系的熔化温度影响较大,当MgO含量超过12.75%时,炉渣的熔化温度是急剧上升的,即便添加CaO也不能使体系的温度降低,这与MgO本身的性质有关。(5)结合实验数据和理论计算数据绘制SiO2-CaO-FeO-MgO四元系相图,从相图中可以确定炉渣温度小于1300℃的最佳渣型为：FeO33.44～40%；SiO228.2～51.34%；MgO0～12.75%；CaO13.20～20%.但结合克里格数学插值法,对熔化温度数据优化的结果及实际渣型和炉体运转情况考虑,最终确定炉渣的组成为：CaO5～6%；FeO31.35～31.59%；SiO230.94～31.32%；MgO12%；Fe3O48%,其它杂质11.71～11.85%,Fe/SiO2=1.0。软化温度可降低至1177～1238℃,熔点约为1275～1293℃,流动温度约1330-1388℃。从合成熔炼渣的电镜扫描图可以看到,白色低冰镍颗粒大幅度减少,只有少量的低冰镍星散的夹杂于渣层间,而气孔周围并没有附着的,炉渣表面变得致密。故经过渣型优化达到了提高镍锍的富集程度,降低了镍铜的机械夹杂损失,渣中的Ni含量约有0.33%,较原沉降渣含Ni降低了19.5%。综合以上研究结果,对富氧顶吹镍熔炼渣的基本性质有了一定的了解,同时提出降低炉渣含镍的主要建议措施,有助于沉降炉能发挥出更大的渣锍澄清分离作用,有效的提高镍冶炼生产的金属回收率和经济效益。