Выплавка никеля из окисленных руд

33 вопрос (Выплавка никеля из окисленных руд)

7.5. Выплавка никеля из окисленных руд

Шихта для шахтной плавки должна быть кусковой. Поэтому руды, представляющие собой обычно рыхлую землистую массу, перед плавкой подвергают окускованию. Один из видов окускования – брикетирование – состоит в получении прессованием овальных цилиндрических или иных по форме кусков (брикетов) до 0,2–0,3 кг.

Связующим материалом служит глина, входящая в состав рудной массы. Перед брикетированием руду измельчают и подсушивают, а затем  смешивают с гипсом или пиритом. Равномерность состава шихты благоприятно отражается на последующей плавке. Брикеты формуют на валковых (рис. 50) или других прессах.

Рис. 50. Валковый брикетный пресс

Брикетирование не всегда дает хорошие результаты, потому что часто брикеты оказываются недостаточно прочными; разрушаясь в печи, они образуют мелочь, затрудняющую ход плавки; отрицательно влияет на плавку также и малая газопроницаемость брикетов.

7.5.1. спекание руды

Окускование руд спеканием на спекательных машинах было впервые введено в практику металлургии никеля в нашей стране. В настоящее время спекательные машины применяются и в металлургии других цветных металлов.

Тележка или паллета – главная деталь спекательной машины показана (рис. 51).

Рис. 51. Спекательная машина:

1 – тележка; 2 –  питатель, загружающий шихту на тележки; 3 – зажигательная печь; 4 – камеры всасывания

Стальной или чугунный короб тележки не имеет торцовых стенок, он похож на короткий желоб с днищем из чугунных решеток — колосников. Тележка установлена на рельсах, а края ее плотно прижаты к бортам стальной камеры, соединенной с эксгаустером (вентилятор, отсасывающий газы).

На колосники слоем толщиной 100–250 мм загружают шихту – руду, смешанную с мелким топливом – углем или коксом. Эксгаустер создает в камере разрежение и просасывает воздух через слой шихты. Топливо поджигают сверху, направив на него пламя нефти или газа, и горение распространяется в толщу слоя по ходу просасывания воздуха. Слой шихты разогревается до 1100–1400 °С (в зависимости от содержания в ней топлива). При этом возможны как реакции окисления, так и восстановления. Окислителем служит кислород просасываемого воздуха, а восстановителем – углерод топлива. Когда топлива сравнительно мало, преобладает окисление, а когда много – восстановление.

Чтобы спечь никелевую руду, надо частично восстановить содержащиеся в ней оксиды железа (III) и (IV) (F₂O₃ и Fe₃O₄) до оксида железа (II) (FeO), например, по реакции:

2Fe₂O₃ + С = 4FeO + СО₂.

Оксид железа, соединяясь с кремнеземом, образует легкоплавкие силикаты с температурой плавления около 1100 °С.Капли этого расплава появляются в массе твердой шихты и смачивают ее зерна. Когда топливо выгорает, и температура в слое начинает понижаться, силикатный расплав затвердевает, скрепляя твердые частицы. слой шихты превращается в прочный, пористый спек (агломерат). При опрокидывании тележки агломерат из нее выпадает в виде пористой глыбы.

Тележки спекательной машины установлены на горизонтальном участке рамы из рельсов вплотную одна к другой, образуя сплошной длинный желоб, примыкающий снизу к бортам общей камеры разрежения.

Тележки медленно движутся слева направо. Левая крайняя тележка, начиная свой путь, попадает сначала под бункера, из которых в нее питателями загружается шихта. Далее тележка оказывается над камерой разрежения и одновременно под зажигателем. Шихта загорается и начинается спекание. Топливо выгорает прежде, чем тележка дойдет до последних камер; спекание заканчивается, и просасываемый воздух охлаждает спек. В конце горизонтального пути тележка подходит роликами под закругленный участок рельсов, скатывается вниз, опрокидывается