Способ переработки вторичных материалов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, хром, вольфрам, молибден, тантал, ниобий и другие металлы. В предложенном способе вторичные металлы плавят на аноды в восстановительной атмосфере совместно с содержащим серу материалом и насыщают металл углеродом. Количество содержащего серу материала вводят из расчета получения анодов с содержанием серы 0,5-2,5%. В процессе плавки насыщение металла углеродом ведут до содержания в анодах углерода 0,3-1,4%. Достигается значительное снижение энергетических и материальных затрат. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, хром, вольфрам, молибден, тантал, ниобий и другие металлы.

Известен способ переработки суперсплавов путем насыщения их в процессе плавки серой до 4-6% [Bureau of Mines, US DI, 1991, 9390], грануляции полученного файнштейна, его измельчения, выщелачивания в растворе соляной кислоты в присутствии хлора и хлорида меди, очистки растворов методами экстракции, гидролиза и электролитического осаждения никеля и кобальта электролизом с нерастворимым анодом.

Известен способ переработки вторичных суперсплавов [заявка 60-221536, Япония, МКИ C 22 B 23/04, C 22 B 7/00, опубл. 06.11.85], включающий плавку суперсплава с введением в сплав углерода в количестве более 3%, медленное охлаждение, измельчение, выщелачивание серной кислотой, обжиг остатка от выщелачивания, водное растворение огарка.

Известен также способ переработки вторичных материалов (суперсплава) [Cobalt News, 1994, N 3, р. 9,10], включающий плавку части вторичных материалов на аноды, и хлоридного растворения остальной части неподготовленного сплава, электролитическое осаждение никеля и кобальта с растворимым анодом из вторичных суперсплавов в специальных ячейках с двойной мембраной, очистку растворов от примесей методами экстракции, цементации, сорбции, гидролиза и выпаривания раствора.

К недостаткам известных способов можно отнести значительные энергетические и материальные затраты.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, хром, железо и другие металлы, заключающийся в окислительной плавке вторичных материалов в электропечи или вагранке с целью перевода хрома в шлак, разливке полученного металла на аноды и электролитическое получение никеля [Conserv. and Recycl., 1987, 10, N 1, p. 21-26].

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Плавка вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, хром и другие металлы, на аноды в окислительной атмосфере ведет к переводу в шлак совместно с хромом значительного количества никеля и кобальта, что снижает извлечение последних в готовую продукцию соответственно до 90% никеля и 85% кобальта. Плавка требует значительных затрат на дорогостоящие флюсы. Кроме того, аноды полученные из суперсплавов в условиях окислительной плавки требуют больших затрат при их обработке перед электролитическим рафинированием.

Настоящее изобретение направлено на снижение энергетических и материальных затрат при производстве электролитного никеля и кобальта из вторичных материалов, содержащих эти и другие металлы.

В предлагаемом способе переработки вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, хром и другие металлы, вторичные материалы плавят на аноды в восстановительной атмосфере совместно с содержащим серу материалом и насыщают металл углеродом. Количество содержащего серу материала вводят из расчета получения анодов с содержанием серы 0,5-2,5%. В процессе плавки насыщение металла углеродом ведут до содержания в анодах углерода 0,3-1,4%.

Переработка вторичных материалов по заявляемому изобретению осуществляется следующим образом. Вторичные материалы, содержащие никель, кобальт, хром, железо и др. , загружают в электропечь совместно с содержащим серу материалом, например никелевым сульфидным концентратом и содержащим углерод восстановителем, например с коксом, шихту плавят, и полученный сплав разливают на аноды. Введенные в металл в процессе плавки сера и углерод образуют преимущественно с хромом, железом, и другими металлами трудно растворимые при электролизе сульфиды и карбиды металлов. При электролитическом растворении таких анодов в раствор переходят никель, кобальт, и незначительная часть хрома, железа и других металлов, не связанных в сульфиды и карбиды. Не растворившиеся в процессе электролиза сульфиды и карбиды металлов переходят в шлам и удаляются из электролизных ванн в твердом виде без затрат химикатов и реагентов на очистку растворов, что в значительной мере снижает затраты по переделу. Уменьшение содержаний серы в анодах ниже 0,5%, вызывает резкое повышение ковкости металла, что ведет к увеличению затрат ручного труда на обработку анодов перед их электролитическим рафинированием и, кроме того, к повышению затрат на химикаты и реактивы на очистку растворов от примесей из-за снижения содержания в анодах не растворимых при электролизе сульфидов хрома. Увеличение содержания серы свыше 2,5% ведет к резкому повышению хрупкости анодов, увеличению выхода брака при их разливке. Снижение содержания углерода ниже 0,3% ведет к повышению температуры плавления металла, и, следовательно, к увеличению затрат на производство анодов, а также к повышению затрат на химикаты и реактивы при очистке растворов от примесей. Увеличение содержания углерода свыше 1,4% ведет к резкому ухудшению фильтрации при очистке растворов от примесей и повышению затрат на этом переделе вследствие перехода части углерода в шлам в элементарном виде, не связанном в карбиды и образующим в растворе тонкодисперсную взвесь. Полученные аноды рафинируют обычным способом, включающим электрохимическое растворение анодов, очистку сульфатно-хлоридного электролита от примесей железа, кобальта, меди и дргих металлов и электролитическое осаждение никеля в катодной ячейке с диафрагмой.

Пример. По заявляемому изобретению перерабатывается 100 т никель-кобальтовых ломов, содержащих 50% (50 т) никеля, 10% (10 т) кобальта, 10% (10 т) железа и 20% (20 т) хрома. При плавке этого материала в электропечь загружается 8 т сульфидного никелевого концентрата, содержащего 25% серы (2 т) и 1,5 т доменного кокса, содержащего 85% углерода (1,2 т). В результате плавки получены аноды, содержащие 1,5% серы и 0,7% углерода. В результате электролитического рафинирования полученных анодов прямое извлечение из никель-кобальтовых ломов составило: никеля - 95%, кобальта - 94%.

Формула изобретения

1. Способ переработки вторичных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, хром, другие металлы, включающий плавку вторичных материалов на аноды и электролитическое получение металлического никеля, отличающийся тем, что вторичные материалы плавят на аноды в восстановительной атмосфере совместно с содержащим серу материалом и насыщают металл углеродом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество содержащего серу материала вводят из расчета получения анодов с содержанием серы 0,5-2,5%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщение металла углеродом ведут до содержания углерода в анодах 0,3-1,4%.