Восстановительная плавка закиси никеля на металл.

Лекция №7. Обжиг файнштейна, плавка закиси никеля на металл.

Технология получения огневого никеля из файнштейна включает стадии окислительного обжига с промежуточ­ным обезмеживанием огарка и восстановительную плавку закиси никеля на металл.

Окислительный обжиг файнштейна.

Цель окислительного обжига файнштейна - удаление из него серы до содержания не выше 0,02 % и перевод ни­келя в NiO.

Глубокое удаление серы требует высоких температур, а сульфид никеля Ni₃S₂ легкоплавок (t = 788°С). Это вы­нуждает проводить окисление файнштейна в две стадии. Вначале обжиг проводят в печах КС с целью удаления се­ры до 1-1,5 %. Для повышения тугоплавкости шихты из­мельченный файнштейн смешивают с оборотной нылью. Это вместе с разобщенностью частиц, витающих в кипящем слое, позволяет вести первую стадию при 950-1000°С. Окисление файнштейна протекает по реакции

2 Ni₃S₂ + 7 О₂ = 6 NiO + 4 SO₂

Печи КС с площадью пода 7-8 м² для первой стадии обжига никелевого файнштейна имеют ряд конструктивных особенностей. Они, во-первых, имеют увеличен­ный диаметр вверху, что снижает скорость газов на выхо­де из печи и уменьшает пылевынос богатого никелем огар­ка. Кроме того, разгрузка огарка производится не через сливной порог, а с уровня пода и регулируется стопорным или дисковым затвором.

Рис.7.1 Печь КС для обжига никелевого файнштейна:

1-под; 2- загрузочная труба; 3-кожух печи; 4-огнеупорная футеровка;

5-сопло; 6- воздухораспределительная коробка [3, стр171]

 

К горячему огарку (700-800 ⁰С) по выходе из печи подмешивают 10-15 % природного сильвинита (NaCl, КCl) и смесь подвергают сульфато-хлорирующему обжигу в трубчатом реакторе-холодильнике. Процесс идет за счет физического тепла огарка. При, обжиге хлористый натрий разлагается по реакции

2 NaCl + SO₂ + О₂ = Na₂SO₄ + Cl₂                   

Продукты этой реакции способствуют переводу меди в форму водорастворимых хлоридов и сульфатов. Никель и кобальт при этом остаются в оксидном состоянии.

Рис.7.2 Трубчатый реактор для сульфатохлорирующего обжига никелевого огарка:

1-загрузочная труба; 2- кожух печи; 3-огнеупорная футеровка; 4-разгрузочное устройство [1, стр118]

 

Из реактора огарок направляют на обезмеживание, за­ключающееся в выщелачивании меди горячей подкислен­ной водой методом просачивания. После выщелачивания огарок с остаточным содержа­нием 0,3-0,4 % Cu направля­ют на окончательный обжиг в трубчатую вращающуюся печь. Печь отапливается природным газом или мазу­том, которые с целью создания в печи окислительной атмосфе­ры сжигают с большим избыт­ком воздуха.

Рис.7.3 Обжиговая трубчатая печь для 2-стадии обжига никелевого огарка:

1-загрузочная часть; 2- рабочая часть; 3-разгрузочная часть; 4-разгрузочное устройство; 5-холодильник; 6-пылевая камера [1, стр119]

 

Огарок из бункера пита­телем подается в хвостовую часть печи с температурой около 800 ^oС. Далее он движет­ся навстречу топочным газам, содержащим 8-10 % кислоро­да и нагретым до 1200-1300 °С. Высокая температура и присутствие в газах кислорода приводит к почти полному оки­слению серы (до 0,02 % и ме­нее). Расход топлива на вто­рой обжиг достигает 40 % от массы огарка. Полученная в трубчатых печах закись нике­ля в среднем содержит, % : 78 Ni; 0,4 Cu; 0,4-0,5 Со; 0,3-0,4 Fe.

Из обжиговой печи закись никеля с температурой 900-1000 °С по течке ссыпается в трубчатый реактор, куда вво­дят также 4-8 % нефтяного кокса. За счет физического теп­ла огарка в холодильнике по реакции NiO+C = Ni+CO закись никеля частично (до 40-50 %) восстанавливается и из реактора выходит металлизированный огарок с содержанием никеля 82-86%, что ускоряет и удешевляет его дальнейшую переработку в электропечах.

Восстановительная плавка закиси никеля на металл.

Процесс восстановительной электроплавки осуществля­ют в дуговых электрических печах за счет тепла, выделяю­щегося при горении дуги между угольными (графитовыми) электродами и металлом. Для получения никеля из окис­ленных руд применяют трехэлектродные круглые печи ем­костью 4,5-10 т. Они работают с продолжительностью цикла от 6 до 8 ч.

Технологический процесс электроплавки закиси никеля состоит из ряда операций:

· шихтовки закиси никеля с восстановителем;

· загрузки шихты и ее расплавления;

· доводки металла;

· выпуска и грануляции никеля.

Во время приготовления шихты закись никеля смеши­вают в заданной пропорции с Твердым восстановителем, чаще всего нефтяным коксом, содержащим 0,2-0,5 % S.

При расплавлении шихты происходит восстановление закиси никеля до металла и одновременно его науглеро­живание за счет растворения углерода и образующегося карбида Ni₃С. При содержании углерода около 2,2 % тем­пература плавления металла снижается до 1315°С, это сокращает время расплавления шихты и расход электроэнергии. В конце плавки избыток углерода удаляют путем довод­ки металла забрасыванием в печь закиси никеля. При этом происходит взаимодействие карбида никеля с NiО по ре­акции:

Ni₃C+2 NiO=5 Ni+CO₂

При доводке с целью предотвращения вторичного окис­ления никеля кислородом печной атмосферы в печи наво­дят известковый шлак. Этот шлак позволяет также очис­тить металл от серы за счет взаимодействия по реакции

Ni₃S₂ + 2 CaO + 2 C= 3 Ni + 2 CaS + 2 CO.

Образующийся сульфид кальция не растворяется в ни­келе и переходит в шлак. После снятия шлака металл раз­ливают, наклоняя печь в сторону разливочного желоба.

Готовый металл льют в грануляционные бассейны с проточной холодной водой, на дне которых установлена дырчатая металлическая корзина. Полученные гранулы никеля извлекают из бассейна, сушат, упаковывают в фа­нерные бочки и отправляют потребителю. Огневой никель по ГОСТ 849-70 должен содержать суммарно никеля и кобальта не менее 98,6 % (Н-3) и ко­бальта не более 0,7 %.

7.3. Производство ферроникеля из окисленных никелевых руд.

Устранение большинства недостатков традиционной технологии переработки окисленных никелевых руд достигается при их переработке на ферроникель - сплав железа с никелем, в который переходит и кобальт. Этот способ в последние годы получает все большее распространение и относится к восстановительным процессам. При плавке на ферроникель достигается значительное упрощение технологической схемы переработки окисленных никелевых руд, существенное повышение извлечения нике­ля и кобальта, улучшение использования вещественного состава руды, а также экономия топлива.

Плавку на ферроникель в основном ведут в рудно-термических печах. Главные преимущества электроплавки - возможность использования руд с тугоплавкой, магнезиально-силикатной пустой породой, получение достаточно высо­кого извлечения металлов, небольшой расход низкосортно­го восстановителя и высокая комплексность использования

Ферроникель можно применять непосредственно в черной металлургии при получении легированных сталей или пере­рабатывать на, марочные сорта никеля и кобальта. Применяется переработка окисленных никелевых руд на ферроникель электротермическим способом в промышленном масштабе в России, Новой Каледонии, США, Японии и Бразилии. В России по такой технологии работа­ет Побужский никелевый завод. Технологическая схема получения ферроникеля включает агломерацию или сушку или прокаливание руды с частич­ным восстановлением оксидов железа и никеля до металла, электроплавку в руднотермической печи на ферроникель и шлак, рафинирование и обогащение ферроникеля в конвертерах.

При электроплавке оксиды никеля восстанавливаются углеродом по реакции

NiО + С = Ni + СО.

Одновременно с никелем восстанавливаются кобальт, железо, хром и крем­ний. В результате плавки получают ферроникель, за­грязненный в основном кремнием, серой и углеро­дом.

Состав получаемого чернового ферроникеля определя­ется составом исходной руды и степенью восстановления железа. Так, в Новой Каледонии при электроплавке окис­ленных руд, содержащих около 3 % Ni, получают феррони­кель с содержанием 23-24 % Ni+Co. При переработке бедной окисленной никелевой руды (0,8-0,9 % Ni), на Побужском заводе оказалось целесо­образным получать сплав с 5-10 % Ni+Co. Получающиеся при этом шлаки содержат, % : 0,04-0,07 Ni; 0,004-0,02 Со; 48-52 SiO₂; 12-14 FeO; 20-30 (CaO+MgO). Изв­лечение никеля при плавке состав­ляет 95-97%, кобальта 85-90%.

При использовании в черной ме­таллургии черновой сплав рафини­руют в конвертере с получением ферроникеля с содержанием крем­ния, углерода, серы и фосфора не более 0,03 % каждого. Для селективного извлечения никеля и кобальта в самостоятельные продукты ферроникель обогащают. Для этого черновой сплав подвергают окислительной про­дувке в конвертерах с целью перевода части железа в шлак, который можно использовать в качестве сырья для домен­ного производства.

Обогащение ферроникеля за счет окисления железа на Побужском заводе ведут в вертикальных конвертерах путем продувки расплава технологическим кисло­родом (99,2-99,6 % О₂) с помощью вертикальных фурм (сопел).

Товарный ферроникель с содержанием 19-25 % Ni и 1-1,2 % Со разливают в слитки массой по 45-50 кг. Из­влечение никеля и кобальта при рафинировании составляет около 95-96 %. Одним из возможных способов извлечения никеля и кобальта из такого ферроникеля является его пе­реработка в качестве холодных присадок при конвертировании штейнов на файнштейн. Файнштейн и кобальтсодержащие конвертерные шлаки перерабатывают по описанной выше технологии.

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1948; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!