22. Никель тотығын электрлік пеште тотықсыздандыра балқыту.

Никельдің металданған өртендісі электрдоғалық пештерде тотықсыздандыра балқытылады. Балқытуға қажетті жылу графит электроды мен металл түріндегі никельдің арасындағы доғаның жануынан бөлінеді (2.5-ші сурет).

1 – контроллер; 2 – басқару қондырғысы; 3 – жұмыс терезесінің сумен суытылатын құбырдың кессоны; 6 – пеш мойыны; 7 – графиттік электрод; 8 – каретка; 9- болат трос; 10 – тісті сектор; 11 – тісті пластина;

2.5-ші сурет Электр доғалық пеш

Никель оксидін тотықсыздандыра балқытудың технологиялық процесі келесі тізбектелген операциялардан тұрады:

- никель оксидін тотықсыздандырғышпен араластыру;

- шикіқұрамды тиеу және оны балқыту;

- металды қалпына келтіру;

- балқыманы шығарып, никельді түйіршіктендіру.

Тотықсыздандыра балқыту шикіқұрамына никель оксидінен басқа тотықсыздандырғыш, флюстер мен айналымды материалдар кіреді.

Тотықсыздандырғыш ретінде құрамында 0,2-0,5% күкірт бар мұнай коксы қолданылады. Кокстың шығыны 125-170 кг никельдің әр тоннасына.

Никель оксидінің тотықсыздандыру процесі келесі химиялық реакциялармен сипатталады:

NiO + CO= Ni + CO₂ (2.34)

CO₂ + С = 2CO (2.35)

Бұл екі реакцияны қосқанда аламыз:

NiO + C = Ni + CO (2.36)

Бұл реакциялар шикіқұрамда ол балқымай тұрып басталады.

Пештің сұйық былауында температура 1600-1700⁰С. Шикіқұрамның балқуы кезінде балқыған металда никель оксидінің еруі, металдың көміртектенуі және түзілген карбидтің металл былауында еруі жүреді. Осының салдарынан сұйық былауда никель карбидінің еруі орын алады.

Ni₃C + NiO = 4Ni + CO (2.37)

Cоңғы реакция өте қарқынды жүреді де, көміртегі оксидінің дүркінді бөлінуінен пештегі балқыма шашырауы мүмкін. Балқыған никельде көміртегі жақсы ериді, сондықтан сұйық былауда никелің көімртектенуі жүреді. Никельде көміртегі 2,2% болғанда балқу температурасы 1315⁰ С болатын эвтектикалық қоспа түзіледі. Сондықтан процесті жеделдету үшін оны көміртегінің артық мөлшерінде жүргізеді. Бұл шикіқұрамның балқу қуатын кемітіп, электр энергиясының шығынын азайтады.

Металды қалыптандыру кезінде артық көміртегі никель оксидін қосу арқылы жеңіл аластатылады. Артық көміртегі (2.37) реакцияның жүруі нәтижесінде аластатылады.

Балқытудың соңында металдың ауадағы оттегімен қайта тотығуын болдырмау және күкіртсіздендіру үшін пешке таза әктас қосады. Әктастың шығыны бір тонна металдық никельге шаққанда 5-28 кг. Металдағы Ni₃S₂ түріндегі күкірт сұйық никельде ерімейтін кальций сульфидіне айналады:

Ni₃S₂ + 2CaO + 2C =3Ni +2CaS + 2CO (2.38)

Никельде ерімейтін кальций сульфиді қожға өтеді. Қождың қабаты астындағы металды ауадағы оттегінен қорғайды, және де пеш күмбезін электр доғасынан шыққан жоғары температурадан қорғайды.

Қожды шығарып алғаннан кейін пешті еңкейтіп, металды грануляциялайтын бассейнге құяды. Алынған гранулаларды бассейннен шығарып кептіреді де, фанерадан жасалған бөшкелерге тиеп, тұтынушыларға жібереді. Электр пешінде тотықсыздандыра балқыту процесінде никельдің алынуы 99,0-99,5%. Алынған отты никельде никель мен кобальт 98,6% - дан кем болмау керек .

Электр балқыту сыйымдылығы 4,5-10 тонналық үш электродты пештерде жүргізіледі. Пеш периодты жұмыс істейді, балқыту аралығының ұзақтығы 6-8сағат.

Бұл технологияның негізгі кемшіліктері оның көпсатылығы, никель мен кобальттың штейнге аз өтуі (70 - 85%), қымбат кокстың шығынының көптігі және кендегі темірдің толығымен жоғалуы.