Способ получения ферросплава

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для переработки никельсодержащих материалов. Способ получения ферросплава включает смешивание никельсодержащих материалов с углеродистым восстановителем в количестве 15 - 35% от массы исходного материала, обжиг полученной шихты, проплавление огарка в присутствии флюса и выпуск расплава, обработку после выпуска шлака металлического расплава окисленной никелевой или хромовой рудой, взятыми в соотношении соответственно (0,8 - 1,8) : 1 и (0,4 - 0,8) : 1 от массы металлического расплава. Предлагаемый способ позволяет увеличить сквозное извлечение никеля без повышения содержания кремния в конечном продукте. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано предприятиями, перерабатывающими никельсодержащие материалы.

Известен способ получения ферроникеля, согласно которому оксидная никелевая руда в смеси с сульфидизатором (колчедан, пирит) перерабатывается в шахтной печи на штейн с последующим получением металлического никеля.

Недостатком известного способа является низкое извлечение никеля, не превышающее 70 - 80%, а также экологическая вредность процесса, связанная с выделением значительного количества серусодержащего газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения ферроникеля, включающий смешивание никельсодержащих материалов с высоким содержанием оксидов железа и углеродистого восстановителя, обжиг полученной шихты, проплавление огарка в печи в присутствии флюса и выпуск расплава.

Основным недостатком способа является низкое извлечение никеля в конечный продукт.

Задачей настоящего изобретения является увеличение извлечения никеля без повышения содержания кремния в конечном продукте.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения ферросплава, включающем смешивание никельсодержащих материалов с высоким содержанием оксида железа и углеродистого восстановителя, обжиг полученной шихты, проплавление огарка в печи в присутствии флюса и выпуск шлака и металлического расплава, согласно изобретению для получения никель- или хромникельсодержащего ферросплава, углеродистый восстановитель смешивают в количестве 15 - 35% от массы никельсодержащего материала, а после выпуска шлака металлический расплав обрабатывают окисленной никелевой или хромовой рудой, взятыми в соотношении соответственно (0,8 - 1,8): 1 или (0,4 - 0,8): 1 от массы металлического расплава.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

Количество углеродистого восстановителя, равное 15 - 35% от массы никельсодержащего материала, например окисленной никелевой руды, является достаточным для восстановления не только всего никеля, содержащегося в руде, но и других металлов, присутствующих в руде в оксидной форме и способных в данных условиях к восстановлению, например для кремния и железа. Поэтому при проведении электроплавки с данным количеством восстановителя достигается наиболее полное извлечение никеля в металлический расплав. Одновременно с никелем из руды восстанавливается кремний, содержание которого в металлическом расплаве может достигать 15 - 20%, что позволяет использовать кремний в качестве восстановителя на второй стадии предлагаемого способа. Для этого металлический расплав в электропечи обрабатывается оксидной рудой, например никелевой или хромовой. Кремний, являясь восстановителем для ряда металлов, содержащихся в оксидной форме в задаваемой руде, например для никеля, хрома, железа, взаимодействует с их оксидами и восстанавливает перечисленные металлы, которые переходят в металлический расплав. Кремний, окисляясь, переходит в шлак, в результате чего его содержание в металлическом расплаве снижается.

Полученный металлический расплав после рафинирования от примесей (сера, фосфор, углерод) традиционными методами разливки и кристаллизации представляет собой никель- или хромникельсодержащий сплав, пригодный для использования при производстве стали, например нержавеющей.

Количество углеродсодержащего восстановителя, задаваемое в пределах 15 - 35% от массы никелевой руды, обеспечивает высокую степень извлечения никеля. При уменьшении количества восстановителя менее 15% от массы руды извлечения никеля снижается. Увеличение количества восстановителя более 35% приводит к его перерасходу без увеличения извлечения никеля. Количество оксидной руды, задаваемое на второй стадии процесса для обработки металлического расплава, выбрано таким образом, чтобы в получаемом сплаве содержание кремния не превышало уровень, достигнутый в прототипе, и не снижало сквозного извлечения никеля. Если при обработке металлического расплава оксидной рудой (никелевой или хромовой) количество задаваемой руды будет меньше соответствующего установленного нижнего предела, то в получаемом сплаве содержание кремния превысит достигнутое в прототипе значение.

Превышение соотношения массы оксидной руды к массе металлического расплава более 1,8: 1 (в случае применения никелевой руды) приводит к снижению извлечения никеля вследствие недостатка кремния, содержащегося в металлическом расплаве после первой стадии, для восстановления никеля, заданного с рудой на второй стадии процесса.

При обработке металлического расплава на второй стадии хромовой рудой соотношение хромовой руды к массе металлического расплава более 0,8:1 ведет к непроизводительному расходу хромовой руды без повышения извлечения никеля.

Предлагаемый способ был опробован на экспериментальном участке ОАО "Ключевский завод ферросплавов".

Использовались следующие материалы и оборудование: 1. Никелевая руда, мас.%: NiO - 1,6; SiO₂ - 42,9; FeO - 18,7; Cr₂O₃ - 1,23; MgO - 15,7; Al₂O₃ - 10,7; CaO - 6,8.

2. Хромовая руда, мас. %: Cr₂O₃ - 53,2; FeO - 18,1; MgO - 12,6; CaO - 3,0; Al₂O₃ - 8,2; SiO₂ - 17,3.

3. Углеродистый восстановитель - коксик (82% углерода).

4. Известь (93% CaO).

5. Муфельная печь.

6. Трехэлектродная печь с помощью трансформатора 100 кВа.

Порядок проведения плавок был следующий. Никелевая руда смешивалась с углеродсодержащим восстановителем (коксиком) в заданном соотношении и помещалась в муфельную печь, где выдерживалась при температуре 820 - 850^oC в течение 3 часов. Затем полученный спек дробили и подавали в смеси с флюсом (известью) в электропечь порциями по мере проплавления. По окончании плавки шлак сливали в изложницу, а металлический расплав обрабатывали никелевой (плавки 1 - 7) или хромовой (плавки 8 - 14) рудой, подаваемой в печь частями. После проплавления необходимого количества руды печь отключали, металл и шлак сливали совместно в изложницу. После остывания металл отделяли от шлака.

На основании полученных данных определены интервалы соотношений задаваемых компонентов шихты, обеспечивающие увеличение сквозного извлечения никеля в получаемый сплав при содержании в последнем кремния, не превышающем значения, достигнутого в прототипе.

Формула изобретения

Способ получения ферросплава, включающий смешивание никельсодержащих материалов с высоким содержанием оксида железа и углеродистого восстановителя, обжиг полученной шихты, проплавление огарка в печи в присутствии флюса, выпуск шлака и металлического расплава, отличающийся тем, что для получения никель- или хромникельсодержащего ферросплава углеродистый восстановитель смешивают в количестве 15 - 35% от массы никельсодержащего материала и после выпуска шлака металлический расплав обрабатывают в печи окисленной никелевой или хромовой рудой в соотношении соответственно (0,8 - 1,8) : 1 и (0,4 - 0,8) : 1 от массы металлического расплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1