Металлургия и основы металлургического производства: Курс лекций, страница 14

Обжиг никелевого файнштейна

Обжиг файнштейна ведут в две стадии. В первой стадии для обжига используют печи с кипящем слоем. Обжиг ведут при 950-1000°, при этом выгорает до 90-95% серы. Огарок файнштейна, получаемый при переработке окисленных никелевых руд, содержит медь. Для извлечения меди огарок из печи кипящего слоя направляют на сульфат-хлорирующий обжиг, при этом образуются растворимый в воде сульфаты и хлориды меди. Кобальт также частично образует сульфаты  и хлориды. Путем выщелачивания из огарка извлекают до 80% Cu и 30% Co.

Во второй стадии обжиг ведут во вращающихся трубчатых печах длиной ~ 19 м и диаметром 1,6 м. скорость вращения печи 1 об/мин. Температура 1250-1300°С. в результате обжига получается NiO.

Для получения никеля из оксида никеля проводят восстановительную плавку. Плавку ведут в дуговых электропечах вместимостью 4,5-15 т. В качестве восстановителя используется нефтекокс. Расход электроэнергии на 1 т никеля составляет 1100-1200 кВт×ч. для удаления серы  и шлакования примесей в печь добавляют известь. Готовый металл разливают или гранулируют. В металлическом никеле содержится 98 % Ni. В готовом металле находятся также железо, медь, кобальт и др. примеси.

Получение никеля из сульфидных медно-никелевых руд

                        Переработка сульфидных медно-никелевых руд начинается с подготовки их к плавке на медно-никелевый штейн. Подготовка руд включает в себя дробление и обогащение путем магнитной сепарации для богатых руд или флотации для бедных. В результате флотационного обогащения получают коллективный концентрат, содержащий  медь и никель или отдельно никелевый и медный концентрат, в которых преобладающим является медь и никель. Медно-никелевые руды содержат ценные элементы: золото, серебро, платину, палладий и т.д.

                        Выплавка медно-никелевого штейна из сульфидных руд может проводиться в отражательных печах, шахтных или дуговых электропечах. В отражательных печах плавят концентраты и руды со сравнительно легкоплавкой пустой породой. Устройство ОП для плавки медно-никелевых кон-тов одинаково с устройством ОП для медной плавки.

Извлечение меди и никеля составляет 95-97%. Расход топлива 11-25% от массы шихты.

Конвертирование медно-никелевого штейна

                        Медно-никелевый штейн независимо от способа выплавки продувается в конвертерах для получения белого медно-никелевого штейна или файнштейна. Белый штейн представляет собой сплав сульфидов никеля и меди, в котором растворены в небольших количествах металлические медь и никель, а также железо, кобальт металлы платиновой группы и др. в среднем белый штейн содержит 40-68% Ni, 27-56% Cu, 11-20% S, 0,2-1,5% Fe. При уменьшении содержания серы повышается количество металлических меди и никеля в штейне.

                        В конвертерных шлаках содержится кобальт, медь и никель, поэтому их направляют в электропечи или добавляют в шихту шахтной плавки для извлечения этих металлов.

Переработка белого медно-никелевого штейна

Существует несколько способов переработки белого медно-никелевого штейна. Наиболее простым является получение сплава меди и никеля, так называемого монель-металла. В этом слу­чае медно-никелевый штейн обжигают намертво, а получен­ную смесь оксидов меди и никеля плавят в смеси с древесным углем в отражательной или дуговой печи. Недостатком этого способа является то, что при этом не извлекаются имеющиеся в штейне металлы платиновой группы и кобальт.

Более распространенными являются способы раздельного получения меди и никеля и извлечения благородные металлов.

Сущность процесса заключается в следующем. При медлен­ном охлаждении сплава сульфидов меди и никеля в интервале температур 1135-575°С выпадают кристаллы Сu2S, а жид­кость обогащается никелем. При 575 °С выпадает тройная эв­тектика Сu2S- Ni3S2-(Ni+Сu). После охлаждения штейн измельчают. Металлическая фаза, обладающая магнитными свойствами, отделяется магнитной сепарацией. Немагнитная часть белого штейна идет на флотацию в щелочной среде. В ре­зультате получают медный и никелевый концентраты и метал­лическую фракцию, в которой концентрируются примеси бла­городных металлов.