Производство огневого никеля Цель шахтной плавки окисленных никелевых руд - максимальное извлечение никеля и кобальта в штейн и ошлакование пустой породы.
Шихта для такой плавки состоит : брикетов или агломерата, оборотов, флюсов (окисленные никелевые руды являются силикатными, то в качестве флюса при плавке используют основной флюс – известняк) сульфидизатора (гипс или пирит) топливом - кокс. Гипс при плавке в отличие от пирита является одновременно флюсующим материалом, так как в конечном итоге практически полностью в форме оксида кальция СаО переходит в шлак.
Никелевый штейн представляет собой сплав сульфидов никеля и железа, в котором растворены свободные металлы - никель и железо (ферроникель). Заводской штейн содержит, %: Ni ; Fe ; Со 0,4... 0,6; S и прочие Получение более богатого никелем штейна нежелательно, так как это ведет к увеличению потерь никеля в шлаках. Выход штейна при плавке окисленных никелевых руд небольшой и составляет % от массы руды.
Выход шлака при плавке окисленных никелевых руд достигает иногда % (обычно %) от массы переработанного рудного сырья. Оптимальными при плавке на никелевый штейн считаются шлаки, содержащие, %: Si ; FeO ; CaO ; MgO ;Al2O
Конвертирование никелевых штейнов Цель процесса конвертирования - получить никелевый файнштейн за счет окисления железа и серы, связанной с ним. При продувке штейна в конвертере в присутствии кварцевого флюса в первую очередь будут окисляться и ошлаковываться свободное железо 6Fe + ЗО2 + 3SiO2 = 3(2FeO SiO2) к Дж
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 используют для попутной переработки значительных количеств холодных материалов, включая оборотные продукты и никельсодержащие лом и отходы (вторичное сырье). Никелевый файнштейн обычно содержит, %: Ni ; S ; Fe 0,2... 0,4; Со 0,3... 0,5 и Си < 2. Средний состав конвертерных шлаков следующий, %: Ni 0,7... 1,2; Со 0,2... 0,5; SiO ; Fe ; MgO до 3. В результате обеднения конвертерных шлаков получают отвальные шлаки, содержащие 0,14% Ni и 0,05% Со, и кобальтовый штейн (автоклавную массу), который содержит % Со и % Ni. Штейн направляют в кобальтовое производство для извлечения кобальта и никеля.
Переработка никелевого файнштейна на огневой никель Технология получения огневого никеля из файнштейна включает две стадии: окислительного обжига восстановительную плавку оксида никеля на металл. Цель окислительного обжига файнштейна - удаление из него серы до содержания менее 0,02 % и перевод никеля в NiO. Обжиг проводят в печах КС с целью удаления серы до 1...1,5%. Для повышения тугоплавкости шихты измельченный файнштейн смешивают с оборотной (оксидной) пылью. Окисление файнштейна протекает по реакции 2Ni3S2 + 7О2 = 6NiO + 4SO2. (13)
Печь КС для обжига никелевого файнштейна 1 - под; 2 - загрузочная течка; 3 - кожух; 4 - футеровка; 5 сопло; 6 донное разгрузочное устройство; 7 - воздухораспределительная коробка.
После этого к горячему огарку ( °С) по выходе из печи подмешивают % природного сильвинита (NaCl, KC1) и смесь подвергают сульфатхлорирующему обжигу в трубчатом реакторе-холодильнике. Из реактора огарок направляют на обезмеживание, заключающееся в выщелачивании После выщелачивания огарок с остаточным содержанием 0, ,4 % Си направляют на окончательный обжиг в трубчатую вращающуюся печь
Процесс восстановительной электроплавки осуществляют в дуговых электрических печах Готовый металл льют в грануляционные бассейны с проточной холодной водой, на дне установлена дырчатая металлическая корзина. Полученные гранулы никеля извлекают из бассейна, сушат, упаковывают в фанерные бочки и отправляют потребителю.
Огневой никель до ГОСТ должен содержать суммарно никеля и кобальта не менее 98,6 % (Н-3) и кобальта не более 0,7 %. Главные ее недостатки заключаются в сложности (много стадийности) технологии, высоком расходе дорогостоящего и дефицитного кокса, низком извлечении никеля и особенно кобальта и, наконец, к полной потере всего железа руды
Производство ферроникеля При плавке на ферроникель достигается значительное упрощение технологической схемы переработки окисленных никелевых руд, существенное повышение извлечения никеля и кобальта Плавку на ферроникель в основном ведут в руднотермических печах.
Технологическая схема получения ферроникеля включает - агломерацию или сушку с прокаливанием руды, ферроникель в руднотермических печах - с восстановителем, - рафинирование - обогащение первичного ферроникеля в конвертере с получением товарного продукта. При электроплавке оксиды никеля восстанавливаются углеродом по реакции NiO + С = Ni + CO. Одновременно с никелем восстанавливаются кобальт, железо, хром и кремний. В результате плавки получают ферроникель, загрязненный в основном кремнием, серой и углеродом.