Способ получения ферроникеля

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электроплавке окисленных никелевых руд для получения ферроникеля. Способ электроплавки окисленной никелевой руды ведут двумя потоками, в одном из которых руду плавят с углеродсодержащим восстановителем с образованием бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8%, а в другом потоке руду плавят с бедным ферроникелем, полученным в первом потоке, с образованием обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15%, при этом соотношение количества металлического железа в бедном ферроникеле к количеству трехвалентного железа в руде второго потока составляет 1:(1,5-2,5). На получение бедного ферроникеля направляют магнезиальную или смешанную руду, а на получение обогащенного ферроникеля - железистую. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 6 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электроплавке окисленных никелевых руд на ферроникель.

Известен способ электроплавки на ферроникель предварительно обожженной окисленной никелевой руды с добавками флюсов и углеродистого восстановителя (угольного штыба, коксика).

Недостатком способа при плавке руды с повышенным содержанием железа является вспенивание расплава выделяющимся оксидом углерода, который образуется при восстановлении оксидов железа руды углеродом. Вспенивание прекращается при снижении содержания железа в шлаке до 6-10% за счет восстановления избыточного количества оксидов железа и перевода железа руды в ферроникель.

В результате при плавке на шлак с 6-10% Fe из бедных по никелю руд с повышенным содержанием железа получают бедный ферроникель, содержащий 4-7% никеля.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ получения ферроникеля, который заключается в загрузке в электропечь окисленной никелевой руды, подаче углеродсодержащего восстановителя, расплавлении руды с получением бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8% Полученный бедный ферроникель имеет ограниченный спрос из-за низкого содержания никеля.

Цель изобретения получение обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15% в непрерывном режиме из любой окисленной никелевой руды без ограничения содержания в ней железа, повышение производительности процесса и улучшение качества ферроникеля.

Цель достигается тем, что электроплавку окисленных никелевых руд на ферроникель ведут в двух электропечах, в одной из которых руду плавят с углеродсодержащим восстановителем с образованием бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8% а в другой печи руду плавят с бедным ферроникелем, полученным в первом потоке, с образованием обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15% при этом соотношение количества металлического железа в бедном ферроникеле к количеству трехвалентного железа в руде второго потока составляет 1:(1,5-2,5).

На получение бедного ферроникеля направляют магнезиальную или смешанную окисленную никелевую руду, а на получение обогащенного ферроникеля - железистую.

Сущность изобретения заключается в том, что руду делят на два потока и процесс ведется на двух электропечах одновременно: на одной электропечи ведется плавка руды с углеродистым восстановителем на бедный ферроникель (до 8% никеля) и маложелезистый шлак (до 12% FeO); на второй электропечи ведется плавка руды совместно с бедным ферроникелем без углеродистого восстановителя с получением обогащенного ферроникеля (15% никеля), как показано на рис. 1. Отсутствие углеродистого восстановителя во втором потоке устраняет вскипание расплава, неизбежное при плавке на обогащенный ферроникель и шлак, содержащий более 12% FeO. Шлаки обоих потоков плавки руды являются отвальными. Для сбалансирования двух потоков и обеспечения непрерывности процессов расход бедного ферроникеля, выплавляемого в первом потоке, и расход руды, направляемой на плавку во второй поток, определяется отношением количества металлического железа в бедном ферроникеле к количеству трехвалентного железа в руде в интервале 1:(1,5-2,5). В зависимости от состава руды возможно расчетом выбрать такое содержание никеля в бедном ферроникеле, что оба потока руды могут быть одинаковыми по массе.

Пример 1. В табл. 1 приведен состав двух типов руды и бедного ферроникеля, выплавленного из железистой руды в первом потоке технологической схемы. Этот ферроникель использован при плавке железистой руды во втором потоке.

Согласно анализам все железо руды находится в трехвалентной форме. Для полного окисления железа ферроникеля трехвалентным железом руды по реакции.

Fe₂O₃ Fe⁰ 3FeO требуется соблюсти соотношение F³⁺ Fe⁰ 2:1 или на 100 кг руды 18,3 кг ферроникеля, при этом содержащиеся в ферроникеле кремний, хром и углерод восстановят оксид никеля руды и часть образовавшегося FeO до Fe⁰, которые перейдут в ферроникель. Присутствие указанных примесей может несколько сдвинуть пропорцию 2:1.

В табл. 2 приведен баланс плавки второго потока, из которого видно, что из бедного ферроникеля с 4,1% Ni; получен обогащенный ферроникель с 22,4% Ni.

В табл. 3 приведены результаты опытных плавок близкой по составу руды, в которой соотношение Fe³⁺:Fe⁰ изменяли от 3:1 до 1,2:1.

Как видно, при соотношении 3:1 ферроникель не образовывался, так как бедный ферроникель полностью окислился железистой рудой. Снижение расхода руды относительно ферроникеля привело к образованию все более бедного ферроникеля; при соотношении 2,5:1 выделился трудно отделяемый маленький королек богатого ферроникеля, а больше половины никеля перешло в шлак. При соотношении 1,2:1 был получен ферроникель с содержанием менее 15% Ni.

Таким образом получение обогащенного ферроникеля, содержащего более 15% Ni, возможно лишь в интервале соотношений (Fe³⁺ руда (Fe⁰) ферроникель от 2,5:1 до 1,5:1.

Пример 2. Для плавки во втором потоке использована магнезиальная руда при том же соотношении к бедному ферроникелю, как при плавке с железистой рудой.

Как видно из табл. 4, был получен обогащенный ферроникель всего с 9,1% Ni.

Магнезиальная руда содержит меньше железа, чем железистая (табл. 1), к тому же в ней одна треть железа находится в трехвалентной форме, остальное железо в двухвалентной форме входит в гидроалюмосиликаты. Вследствие этого на 15,3 кг Fe⁰ ферроникеля пришлось всего 7,1 кг Fe³⁺ руды и низкое соотношение Fe³⁺ Fe⁰ 7,1:15,3 0,5:1 является причиной неудовлетворительных результатов плавки.

По расчету для полного окисления 100 кг бедного ферроникеля, т.е. для соблюдения соотношения Fe³⁺ Fe⁰ 2:1 требуется 2400 кг магнезиальной руды, что соответствует расходу ферроникеля в 4,1% к массе руды. Из расчета следует, что магнезиальная руда малопригодна для плавки во втором потоке.

Пример 3. Для плавки на бедный ферроникель с 461% Ni использована магнезиальная руда. В табл. 5 приведен баланс первого потока плавки из расчета получения 18,3 кг бедного ферроникеля. Этот ферроникель полностью использован при плавке с железистой рудой во втором потоке, как показано в табл. 2.

В табл. 6 приведен сквозной баланс двухпоточной плавки: в первом потоке магнезиальной руды с углем на бедный ферроникель, во втором потоке - железистой руды с бедным ферроникелем.

Как видно из табл. 6, получен обогащенный ферроникель с 22,4% Ni и усредненный отвальный шлак с 0,12% Ni. В обогащенный ферроникель извлечено 89,3% никеля и 11,5% железа. Заметим, что согласно опытным плавкам в обогащенный ферроникель переходило из смеси руд 82% кобальта.

Формула изобретения

1. Способ получения ферроникеля, включающий загрузку в электропечь окисленной никелевой руды, подачу углеродсодержащего восстановителя, плавку руды с получением бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8% отличающийся тем, что окисленную никелевую руду загружают также во вторую электропечь, в которую подают полученный в первой электропечи бедный ферроникель и осуществляют плавку руды с образованием обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15% при этом соотношение содержания металлического железа в бедном ферроникеле и содержания трехвалентного железа в окисленной руде, загружаемой во вторую электропечь, составляет 1 (1,5 2,5).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения бедного ферроникеля используют магнезиальную или смешанную руду, а для получения обогащенного ферроникеля железистую.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5