Контрольные вопросы

1. Перечислите металлургические переделы получения огневого никеля

2.Почему окисленные никелевые руды подвергаются обязательному окусковыванию?

3. Виды окучковывания окисленных никелевых руд

4. Преимущества и недостатки агломерации по сравнению с брикетированием

5. Материалы, используемые в качестве сульфидизатора при плавке окисленных никелевых руд

6. Что из себя представляет никелевый штейн?

7. Почему плавка окисленных никелевых руд на штейн фактически является плавкой на шлак?

Лекции 11,12.

Конвертирование никелевых штейнов. Переработка никелевого файнштейна на огневой никель. Производство ферроникеля

Конвертирование никелевых штейнов

Никелевые штейны состоят почти полностью из сульфидов никеля, кобальта и железа или свободных металлов. Цель процесса конвертирования - получить никелевый файнштейн за счет окисления железа и серы, связанной с ним. При этом одновременно ставится задача максимального окисления кобальта и перевода его в конвертерный шлак.

Необходимость извлечения кобальта в конвертерный шлак обусловлена тем, что если его не отделить от никеля на этой стадии технологии, то он весь перейдет в огневой никель, являющийся товарным продуктом, и будет потерян. Получение кобальта как самостоятельного товарного продукта в этом случае становится невозможным.

Присутствующие в никелевых штейнах металлы имеют различную химическую активность. Их сродство к кислороду убывает в ряду Fe - Со - Ni. Следовательно, при продувке штейна в конвертере в присутствии кварцевого флюса в первую очередь будут окисляться и ошлаковываться свободное железо и его сульфид по реакциям

6Fe + 30₂ + 3Si0₂ = 3(2FeO ∙ SiO₂) + 1876000 кДж

2Fe + 30₂ + Si0₂ = 2FeO ∙ SiO₂ + 2S0₂ + 1030290 кДж .

Установлено, что последняя реакция начинается только после окисления большей части свободного железа.

Из сопоставления реакций следует, что на одинаковый объем вдуваемого в конвертер кислорода на первой стадии выделяется почти в 2 раза больше теплоты, требуется в 3 раза больше кварцевого флюса и образуется в 3 раза больше конвертерного шлака. Особенности первой стадии процесса учитывают на практике и используют для попутной переработки значительных количеств холодных материалов, включая оборотные продукты и никельсодержащие лом и отходы (вторичное сырье).

Окисление кобальта ускоряется по мере удаления из расплава железа. Особенно интенсивно оно идет в конце процесса конвертирования, и конвертерные шлаки последних сливов будут всегда богаче кобальтом.

Для конвертирования никелевых штейнов используют горизонтальные конвертеры вместимостью 20 и 30 т, аналогичные как для конвертирования медного штейна. Продукты процесса - никелевый файнштейн, конвертерный шлак и сернистые газы.

Никелевый файнштейн обычно содержит, %: Ni 76-78; S 19-21; Fe 0,2-0,4; Со 0,3-0,5 и Си < 2. Более полное удаление из файнштейна железа и кобальта на стадии конвертирования нецелесообразно, так как это приведет к началу интенсивного окисления никеля и увеличению его перехода в шлак.

Средний состав конвертерных шлаков следующий, %: Ni 0,7-1,2; Со 0,2-0,5; SiO₂ 27-30; Fe 49-53; MgO до 3. Такие шлаки в настоящее время обязательно обедняются методом перемешивания с бедным штейном в специальных конвертерах или электропечным способом.

В результате обеднения конвертерных шлаков получают отвальные шлаки, содержащие 0,14% Ni и 0,05% Со, и кобальтовый штейн (автоклавную массу), который содержит 4-5 % Со и 24-30 % Ni. Штейн направляют в кобальтовое производство для извлечения кобальта и никеля.