21 Никель файнштейндерін тотықтыра күйдіру.
Файнштейндi тотықтыра күйдiрудiң мақсаты ондағы күкiрттi 0,02%-ға дейiн аластатып, никельдi оксидке (NiО) дейiн тотықтыру.
Никель сульфидi Ni3S2 жеңiл балқитын сульфидке жатады. Оның балқу температурасы 788°С. Мұндай төмен температурада күкiрттi толық аластату мүмкін емес, сондықтан файнштейндi тотықтыра күйдiру екi сатыда жүргiзiледi.
Төмен температурада күйдiру қайнау қабатындағы пештерде жүргiзiледi (2.3-ші сурет). Шикiқұрамның балқу температурасын жоғарылату үшiн ұсақталған файнштейндi газарналардың, циклондардың және электр сүзгiлердiң айналымды тозаңдарымен араластырады. Айналымды материалдардың мөлшерi 25-30% жетедi. Бұл күйдiрудi 900-1050°С жүргiзуге мүмкiндiк бередi.
Бiрiншi кезекте пештiң тотықтырғыш атмосферасында файнштейннiң металдық бөлiгi тотығады.
2Ni + О2 = 2NiО (2.29)
одан кейiн никель сульфидi тотығады
2Ni3S2 + 7О 2 = 6NiО + 4О2 (2.30)
Файнштейндi күйдiру пештерi кәдiмгi қайнау қабатында күйдiру пештерiне қарағанда құрылысы жағынан айырмашьшықтары бар. Олардың жоғарғы жағының диаметрi үлкейген. Бұл шығатын газдардың жылдамдығын азайтуға мүмкiндiк бередi, сол себептен никель өртендiсiнiң тозаңданып шығуы азаяды. Пештен тозаң шығуы 25-35%.
Бұдан басқа өртенді кәдімгі пештердегі сияқты ағызу табалдырығынан емес, едені деңгейіндегі шығару тесіктерінен шығарылады. Бұлай істеу пеште өртендінің шала балқыған ірі кесектерінің жиналуын болдырмайды.
Қайнау қабатындағы пештен өртендінің шығымы 70-75%, ал никельдің өртендіге өтуі 99,4%.
1- пеш едені; 2- тиеу тесігі; 3 – қаптама; 4 – шегендеу; 5 – сопло; 6 – өртенді шығаратын тесік
2.3-ші сурет Никель файнштейнін тотықтыра күйдіруге арналған қайнау қабатында күйдіру пеші
Пештен шыққан өртенді құбырлы реактор-тоңазытқышта сульфаттай- хлорлай күйдіріледі. Процесс өртендінің физикалық жылуы есебінен жүреді.
Хлорлаушы реаген ретінде табиғи ас тұзы немесе сильвинит (NaCl·KCl) қолданылады. Ол 700-8000С температурада пештен шыққан ыстық өртендіге 10-15% мөлшерінде араластырылады. Күйдіру кезінде NaCl оттегінің қатысуымен пеш газдарының құрамындғы күкіртті немесе күкірт ангидридімен әректтеседі:
2NaCl+SO2+ O2 = Na2SO4 + Cl2 (2.31)
2NaCl+SO3+ 0,5O2 = Na2SO4 + Cl2 (2.32)
Ас тұзының ыдырауының толықтығы және жылдамдығы газдағы күкірттің концентрациясы артқанда және шикіқұрамда катализатор қызметін атқаратын никель мен темір болғанда артады. Осы кезде бөлінетін газ түріндегі хлор өте активті болғандықтан, өртендіге металдардың қосылыстарын, оның ішінде алдымен мыс қосылыстарын хлорлайды.
Күйдіру температурасы кезінде мыс хлоридтері оттегінің әсеріне файнштейннің құрамына кіретін басқа металдардың хлоридтеріне қарағанда тұрақты. Сондықтан сульфаттай-хлорлай күйдіру кезінде өртендіде мыс негізінен суда жақсы еритін хлоридтер, оксихлоридтер және сульфаттар түрінде болады. Мыстың еритін түрге өтуі 75-80%. Темір, никель және кобальт ерімейтін оксидтер түрінде қалады. Күйдіру кезінде тозаң шығуы күйдірілетін материалдың массасының 3-4% аспайды.
Сульфаттай хлорлай күйдіруден кейін өртенді мыссыздандыруға жіберіледі. Мыссыздандыру процесі мысты қышқылдандырылған сумен (6-30г/л H2SO4) төңкерілетін нутч-фильтрде арасынан өткізу (просачивание) әдісімен ерітінділеп жүргізіледі. Ерітінділеуден кейінгі өртендінің құрамы, %: Ni-75-76; Cu-0,15-0,25; Co-0,48-0,45; Fe-0,9-1,2; ылғалдық-10-ға дейін.
Ерітінділенген өртенді құбырлы айналмалы пеште екінші сатыда тотықтыра күйдіріледі (2.4-ші сурет). Пеш табғи газбен немесе мазутпен қыздырылады. Отын оттегінің көп артықшылығымен жағылады, сондықтан пеште тотықтырғыш атмосфера ұстауға болады.
Шанаптан өртенді 8000С температурада пештің артқы жағына тиеледі де, 8-10% оттегі бар пеш газдарына қарсы жылжиды. Газдың температурасы 1200-13000С жетеді. Газ фазасының жоғары температурасы және онда бос оттегінің болуы күкірттің толық тотығуына әкеліп соғады. Өртендідегі күкірттің қалдық концентрациясы 0,02%-дан аспайды.
Құбырлы пештен алынған никель оксидінің құрамы,%: Ni-78;Cu-0,4; Сo-0,4-0,5; Fe-0,3-0,4.
1 – сіңіргіш орналасқан бункер; 2 – пеш; 3 – батырылған камера; 4 – құбырлы тоңазытқыш; 5 – шаң камерасы.
2.4-ші сурет Никель файнштейнін күйдіру процессінің екінші сатысы өтетін құрылғының сызбасы
Күйдіру пешінен шыққан температурасы 900-10000С ыстық никель оксиді құбырлы реакторға түседі. Реакторға 4-8% мұнай коксын енгізеді. Реакторда келесі реакция жүреді:
NiO+C=Ni + CO (2.33)
Реактордан құрамында 82-86% Ni бар металданған өртенді шығады. Металданған өртенді тотықсыздандыра балқытуға жіберіледі.