ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД
Лекция № 14-15
Тема: « Производство медно-никелевого файнштейна»
Получение никеля из сульфидных руд.
В сульфидных рудах Ni присутсвует в виде главным образом пентландита - NiFeS2, представляющего аморфную смесь сульфидов Ni и Fe и частично в форме твёрдого раствора в пирротине Fe7S8/
Основной спутник никеля в сульфидных рудах является C, содержащаяся в халькопирите CuFeS2.
Из-за высокого содержания меди эти руды называют медно-никелевыми. Кроме того в этих рудах присутствует Кобальт и металлы платиновой группы и золото и серебро.
Таким образом сульфидные медно-никелевые руды являются полиметаллическим сырьём очень сложного химического состава. Из этих руд извлекают 14 ценных компонентов
Штейны и шлаки медной и никелевой плавок
Сульфидные расплавы играют важную роль в металлургии меди и никеля. Головной пирометаллургической операцией при переработке медного и никелевого сырья, как видно из технологических схем является плавка на штейн, которая предназначена для расплавления сульфидных руд и концентратов и отделения при этом пустой породы с переводом ее в шлак. При переработке окисленных руд иногда специально осуществляют сульфидирование извлекаемых металлов с тем, чтобы сконцентрировать их в штейне.
Штейн представляет собой сплав сульфидов тяжелых цветных металлов с сульфидом железа, содержащий также некоторое количество растворенных оксидов, главным образом оксидов железа. В большинстве случаев (кроме чисто никелевых штейнов) штейн содержит также благородные металлы, которые с высокой полнотой коллектируются в штейновых расплавах. При проведении плавки в восстановительных условиях получаются металлизированные штейны, содержащие, кроме сульфидов, растворенные в них металлы.
|
|
|
В практике цветной металлургии получают медные, медно-никелевые, никелевые и полиметаллические штейны. Они образуются в жидком состоянии и практически не смешиваются с жидкими шлаками, что позволяет отделять их друг от друга отстаиванием. Для успешного разделения штейнов и шлаков необходимо, чтобы разность их плотностей была не менее 1 г/см3.
Чем она будет больше, тем быстрее идет отстаивание.
Шлаки медной и никелевой промышленности, как и шлаки других металлургических производств, представляют собой сложный сплав оксидов. Они формируются из оксидов пустой породы исходного сырья и специально вводимых флюсов и служат средой для концентрирования компонентов пустой породы и их отделения от ценных металлов.
Роль шлаков в пирометаллургических процессах очень велика. В шлаковых расплавах протекают важнейшие физико-химические превращения. Вследствие обычно низкого содержания ценных компонентов в исходном сырье и высокого содержания в нем пустой породы пирометаллургия меди и никеля характеризуется высоким выходом шлаков.
|
|
|
Так, при шахтной плавке окисленных никелевых руд на штейн выход шлаков достигает 120–130 % от массы переработанной руды.
По этой причине свойства шлака фактически определяют все основные показатели металлургического производства – удельную производительность металлургических агрегатов, расход топлива или электроэнергии, эксплуатационные затраты и в конечном итоге себестоимость передела.
Помимо коллектирования пустой породы, шлаки в зависимости от характера применяемого пирометаллургического процесса могут служить защитной средой, предохраняющей полученный металл от окисления. В электротермических процессах шлаковые расплавы выполняют функции элементов электрического сопротивления.
В соответствии с законами распределения компонентов между продуктами плавки, жидкие шлаки, контактирующие в ходе процесса со штейнами или черновыми металлами, всегда содержат некоторое количество извлекаемых металлов. Хотя содержание меди, никеля и других сопутствующих металлов в шлаках относительно невелико (0,1–1,5 %), вследствие большого выхода шлаков абсолютные потери ценных компонентов значительны.
|
|
|
Важнейшими оксидами, составляющими основу шлаков медной и никелевой плавок, являются SiO2, FеО + Fе3O4, CaO, MgO и Al2O3. В значительно меньших количествах в них могут присутствовать также ZnO, Сг2О3, MnO и др. В жидких шлаках растворяется значительное количество сульфидов, главным образом FeS. В связи с этим в шлаках часто содержится до 2 % и более серы.
Получающийся при плавке шлак должен удовлетворять требованиям технологии, иметь определенные температуру плавления, жидкотекучесть, электропроводность, поверхностное натяжение и так далее.
Физико-химические свойства шлаковых расплавов и их поведение в пирометаллургических процессах оказывают решающее влияние на процессы образования и разделения продуктов плавки. В свою очередь физикохимические свойства шлаковых расплавов являются функцией их химического состава и температуры. К важнейшим физико-химическим свойствам шлаков, имеющим большое практическое значение, в первую очередь следует отнести температуру плавления (плавкость) шлаков, поверхностное натяжение, плотность и вязкость.
|
|
|
ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД
И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН
Переработку медного и никелевого сырья можно проводить как пиро-, так и гидрометаллургическим способами. В нашей стране и за рубежом около 85 % от общего выпуска меди и никеля приходится на пирометаллургические процессы, и в ближайшее время эта тенденция вряд ли изменится. К числу пирометаллургических процессов, применяемых при производстве меди и никеля, относятся – окислительный обжиг, различные виды плавок, конвертирование штейнов и в ряде случаев возгоночные процессы.
Пирометаллургическую переработку сульфидных руд и концентратов можно вести двумя путями.
Первый путь предусматривает полное окисление всей серы перерабатываемого сырья с помощью предварительного окислительного обжига при одновременном переводе меди и железа в оксидную форму:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2
Продукт обжига (огарок) далее подвергают селективному восстановлению при полном расплавлении материала – восстановительной плавке. При этом медь восстанавливается до металлического состояния, а железо – в основном до вюстита. Оксиды железа совместно с пустой породой руды и оксидами флюсов образуют шлак, который удаляют в отвал. Этот прием получения меди кажется наиболее простым и естественным, но целый ряд недостатков заставил отказаться от его применения. В настоящее время процесс, близкий к восстановительной плавке, используется лишь для переработки вторичного медного сырья. Важнейшими недостатками этого метода являются:
– при плавке получается очень грязная (черная) медь, содержащая до
20 % железа и других примесей;
– шлаки, находящиеся в равновесии с металлической медью, получаются очень богатые, что снижает извлечение меди в товарную продукцию;
– плавка осуществляется с большим расходом кокса (до 20 % от массы шихты).
Второй путь, характерный для современной металлургии меди, предусматривает на промежуточной стадии технологии плавку на штейн с последующей его переработкой на черновую медь.
Плавку на штейн медных руд и концентратов – основной технологический процесс – можно проводить практически любым видом рудных плавок. В современной металлургии для ее осуществления используют отражательные, электрические и шахтные печи, а также автогенные процессы нескольких разновидностей
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 127; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!