Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает предварительный подогрев исходной шихты совместно с флюсующими добавками без получения жидких расплавов, последующую плавку в электродуговой печи с получением ферроникеля и шлака, при этом в качестве восстановителя используют восстановительный газ, получаемый путем совместной подачи в приэлектродную зону печи природного газа и окислителя, в качестве которого используют водяной пар, кислород или углекислый газ, в соотношении 1:(0,5-1,7) на 1 нм3 СH4. Изобретение позволяет повысить содержание никеля в ферроникеле за счет снижения остаточного содержания обедняемых цветных металлов в отвальных шлаках. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, с получением ферроникеля и чугуна.

Существует большое количество способов переработки окисленной никелевой руды, в основе которых лежит восстановление оксидов никеля и железа из оксидного расплава твердым углеродом.

Известен способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд методом плавки на ферроникель в электродуговой сталеплавильной печи с использованием предварительного подогрева руды в трубчатых вращающихся печах (Никель, Т.2 Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд. Резник Д.И. др. - М.: ООО «Наука и технологии», 2001, с. 161-168).

Недостатком указанного способа является трудоемкость осуществления способа (подогрев перерабатываемого сырья в трубчатой печи) и большой расход электроэнергии при последующем плавлении огарка с получением низкого по содержанию никеля расплава.

Известен способ переработки окисленного никелевого сырья, согласно которому окисленная никелевая руда предварительно брикетированная, подвергается восстановлению в шахтной печи восстановительным газом, полученным при сжигании природного газа в специальной камере сгорания. Восстановленная руда при температуре 900°С поступает в электропечь, где плавится с получением ферроникеля и шлака, которые направляются на дальнейшую переработку (Серия: «Производство тяжелых цветных металлов. Производство никеля за рубежом», ч. 2, выпуск 2, 1979, с. 26-21, М, ЦИИНцветмет).

Основным недостатком способа является его низкая экономичность, обусловленная высоким расходом условного топлива и энергии, невысокое извлечение никеля и кобальта из перерабатываемого сырья.

Общим недостатком таких способов является низкое содержание никеля в ферроникеле при высоком его извлечение в сплав.

Известен способ обеднения шлаков, содержащих тяжелые цветные и благородные металлы, включающий продувку оксидного расплава в электропечи восстановительными газами, подаваемыми в приэлектродную зону (патент РФ №2176276, С22В 7/04, опубл. 27.11.2001 Бюл. №33). Указанным способом можно перерабатывать также окисленную никелевую руду.

К достоинствам способа относится: большая интенсивность процесса по сравнению с восстановлением расплава твердым углеродом, загружаемым на поверхность расплава, высокое извлечение никеля. К недостаткам - низкое содержание никеля в ферроникеле. Это происходит потому, что в качестве восстановительных газов используются углеводороды, которые при попадании в приэлектродную зону с высокой температурой разлагаются на водород и углерод. Последний интенсивно взаимодействует, как с никелем, так и железом, что при высоком извлечении никеля приводит к низкому его содержанию в ферросплаве.

Известен способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля, включающий предварительный подогрев никелевой руды совместно или без флюсующих добавок при температуре ниже 700°С без получения жидких расплавов в трубчатой вращающейся печи и восстановительную плавку в электродуговой печи, а перед восстановительной плавкой проводят плавление никелевой руды с флюсующими добавками в плавильной печи с получением рудо-флюсового расплава, который направляют на восстановительную плавку в электродуговую печь постоянного или переменного тока, при этом газы плавильной и электродуговой печей используются для подогрева никелевой руды (патент РФ №2453617, МПК С22В 23/02, опубл. 20.06.2012).

Восстановительную плавку осуществляют в печи постоянного тока твердым восстановителем - углем путем подачи его в рудо-флюсовый расплав с получением сплава ферроникеля с содержанием никеля 8,0% и шлака, который направляют в отвалы. Полученный сплав выпускают в ковш, а затем заливают в один из двух конверторов емкостью 30 т и продувают кислородом до повышения содержания никеля в сплаве - 20%.

Недостатком способа является большой расход электроэнергии и газа восстановителя для снижения остаточного содержания обедняемых цветных металлов в отвальных шлаках.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение содержания никеля в ферроникеле, полученном в результате переработки окисленных никелевых руд при высоком извлечении никеля.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

В способе пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, включающем предварительный подогрев исходной шихты совместно с флюсующими добавками без получения жидких расплавов, последующую восстановительную плавку в электродуговой печи с получением ферроникеля и шлака, согласно изобретению в качестве восстановителя используют восстановительный газ, получаемый путем совместной подачи в приэлектродную зону печи природного газа и окислителя, в качестве которого используют водяной пар, кислород или углекислый газ в соотношении 1:0,5-1,7 на 1 нм3 CH4.

При использовании в качестве окислителя кислорода его подают при соотношении природный газ: кислород 1:0,5-0,7, в случае использования водяного пара соотношение природный газ: водяной пар составляет 1:1,0-1,7, а при подаче в качестве окислителя углекислого газа соответственно - 1:1,0-1,5 CO2 на1 нм3 СН4.

Если количество окислителя будет меньше указанного, образующийся в результате конверсии восстановительный газ, кроме водорода и монооксида углерода, будет содержать некоторое количество сажистого углерода, который при взаимодействии с оксидным расплавом увеличит извлечение в ферроникель дополнительного количества железа, что увеличит его содержание в ферроникеле. Если количество окислителя подают больше указанного, то в восстановительном газе присутствует дополнительное количество H2O и СО2, что приводит к снижению степени извлечения никеля в расплав ферроникеля.

Процесс ведут следующим образом.

В качестве исходного сырья рассматривается окисленная никелевая руда Серовского месторождения. Состав руды, % масс: Ni - 1,33; Со - 0,076; Fe - 12,8; SiO2 - 47,2; MgO - 13,73; Al2O3 - 4,12; CaO - 0,9; Cr2O3 - 1,2, п.п.п - 10,35.

Исходную шихту, содержащую никелевую руду вместе с флюсующими добавками (известняк) предварительно нагревают до температуры ниже 700°С в нагревательном агрегате, в качестве которого могут быть использованы вращающаяся, многоподовая и другие печи. В качестве газа-теплоносителя для нагрева шихты используют отходящие газы плавильного агрегата. Подготовленную нагретую шихту подают в плавильный агрегат, в качестве которого используют электродуговую печь переменного или постоянного тока, на поверхность расплавленного ферроникеля, оставленного от предыдущей плавки, который выступает в роли коллекторной фазы. В качестве восстановителя используют конвертированный природный газ. Совместную подачу природного газа и окислителя в образующийся в результате плавления шихты оксидный расплав осуществляют через фурму, погружаемую в приэлектродную зону расплава, или через отверстие в полом электроде, заглубляемом на заданную глубину. В приэлектродной зоне природный газ с высокой скоростью взаимодействует с окислителем (водяной пар, кислород или углекислый газ), образуя конвертированный восстановительный газ, который, барботируя через слой оксидного расплава, восстанавливает никель и железо с образованием капель ферроникеля, конденсирующихся в коллекторной фазе. Обедненный на 90% по никелю конечный шлак удаляют из печи. Его в жидком виде рекомендуется подавать в другой агрегат для получения чугуна. После нескольких плавок часть расплава ферроникеля сливают, а остаток используют для следующей серии плавок.

В таблице приведены данные о содержании никеля в конечном шлаке (NiO) и сплаве ферроникеля [Ni], полученных при восстановлении из оксидного расплава состава, %: NiO - 1,8, FeO - 17,4, SiO2 - 58,0, CaO - 13,52, Al2O3 - 7,39 MgO - 1,93, при температуре 1550°C продувкой восстановительным газом (ВГ), полученным в результате взаимодействия природного газа (CH4) с окислителем (Ок) при заданном соотношении CH4/Oк. (СН4 - общее количество природного газа, расходуемое на восстановление 1 кг расплава, ВГ - общее количество восстановительного газа, расходуемое на восстановление 1 кг расплава). Анализ приведенных данных показывает, что для получения богатого ферроникеля при извлечении никеля более 90%, при соотношении в исходной руде железа и никеля (Fe/Ni) равном 10-15, объемное соотношение природный газюкислитель составляет: для водяного пара 1:1,0-1,7, для кислорода - 1:0,5-0,7, для углекислого газа - 1:1,0-1,5.

1. Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, включающий предварительный подогрев исходной шихты совместно с флюсующими добавками без получения жидкого расплава, последующую плавку в электродуговой печи с получением ферроникеля и шлака, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют восстановительный газ, получаемый путем совместной подачи в приэлектродную зону печи природного газа и окислителя, в качестве которого используют водяной пар, кислород или углекислый газ, в соотношении 1:(0,5-1,7) на 1 нм3 CH4.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют водяной пар при соотношении природный газ: окислитель 1:(1,0-1,7).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислород при соотношении природный газ: окислитель 1:(0,5-0,7).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют углекислый газ при соотношении природный газ: окислитель 1:(1,0-1,5).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов алюмотермическим методом. В способе исходный ванадийсодержащий материал измельчают, смешивают с углеродистым восстановителем при соотношении суммы содержащихся в нем пентоксида ванадия и оксидов железа к углероду 1:(0,04-0,08), смесь окусковывают и подвергают термической обработке с получением окускованного продукта, который проплавляют совместно с остальными шихтовыми материалами, при этом восстановительный период плавки проводят в два этапа, при этом вначале проплавляют 5-30% от общего количества пентоксида ванадия, необходимого для получения жидкого полупродукта, при соотношении ванадия и железа в шихтовой смеси 1:(0,23-2,60), а остальное количество пентоксида ванадия - при соотношении 1:(0,10-0,22), причем доля пентоксида ванадия, задаваемого в окускованном виде на первом этапе, составляет 0,10-0,20 от общего его количества в шихтовой смеси и 0,30-0,90 - на втором этапе.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для получения рафинированного ферросилиция с содержанием алюминия и кальция 0,02-0,05%. В способе расплавляют ферросилиций в виде отсевов от дробления ферросилиция фракции 0-15 мм с содержанием алюминия до 2,5% и кальция до 0,7%, а рафинирование осуществляется со снижением алюминия и кальция в ферросилиции до 0,02-0,05%, при этом используют в качестве рафинирующих шлакообразующих смесь, состоящую из извести и окислительной добавки в виде железорудных окатышей, железорудного концентрата или железной руды в количестве 3-5% от веса исходного ферросилиция при соотношении известь:окислительная добавка (1:1,5)-2,5, соответственно, и плавикового шпата в количестве 6-7,5% от веса рафинировочных шлакообразующих.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологии производства магнитных сплавов системы железо-алюминий-никель-кобальт, применяемых для получения постоянных магнитов электродвигателей и навигацинных устройств.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке ферромарганца в тигле индукционной печи. В способе перед загрузкой и расплавлением шихтовых материалов с получением расплава ферромарганца создают защитный слой в тигле печи спеканием футеровочной массы в два этапа, первый из которых осуществляют путем расплавления и удаления полученного расплава из печи, затем при постоянно включенном индукторе на дно прогретого тигля загружают куски ферромарганца фракции 50…600 мм, которые нагревают в температурном интервале 1240…1650°С до получения жидкофазного слоя расплава, после получения которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки кусков ферромарганца фракции 1…50 мм и осуществляют получение расплава ферромарганца в печи с вторичным спеканием футеровочной массы тигля для получения упрочненного защитного слоя в тигле, после чего осуществляют слив до 80% полученного расплава ферромарганца, причем часть расплава оставляют в печи для последующего переплава.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству брикетов для выплавки феррованадия. Брикет содержит в качестве оксидов ванадия осаждённый из раствора концентрат пентоксида ванадия, а в качестве связующего - смесь, содержащую металлическую фазу конвертерного ванадиевого шлака в виде дисперсного железа, оксидную составляющую конвертерного ванадиевого шлака и корректирующую шлакообразующую добавку, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксиды ванадия на прокалённое вещество - основа; углеродистый восстановитель 2-8; связующее 0,1-12,0; при этом соотношение дисперсного железа и оксидной составляющей конвертерного ванадиевого шлака в связующем составляет 1:(0,02-0,5), а в качестве корректирующей шлакообразующей добавки используют материалы, содержащие соединения кальция в виде извести, известняка или плавикового шпата в количестве 0,01-0,5 от массы связующего по оксиду кальция.
Изобретение относится к области металлургии, а точнее к электротермическому получению металлов и сплавов в дуговых рудно-термических электропечах и может быть использовано в производстве марганцевых и хромистых ферросплавов.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения продукта на основе расплавленного хрома с высоким содержанием углерода из содержащего хром и углерод материала.

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает загрузку окисленной никелевой руды совместно с флюсующими добавками и углеродсодержащим материалом, взятым в количестве 1,0-1,1 от стехиометрически необходимого для частичной металлизации никеля и восстановления железа до двухвалентного состояния, в печь металлизации, нагрев шихты до температуры на 50°C ниже температуры начала ее размягчения за счет тепла газов, получаемых в котле-утилизаторе, подачу нагретой шихты в трехзонную печь, в которой происходит расплавление металлизованной шихты в зоне плавления за счет тепла, поступающего от сжигания природного газа в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,8-0,9.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов. Восстановительную плавку проводят поэтапно, при этом вначале 10-60% от общего количества обогащенного ванадиевого шлака, необходимого на восстановительную плавку, проплавляют совместно с углеродистым восстановителем в соотношении 1:(0,1-0,3), затем, после образования металлической ванны, 85-98% от оставшейся части ванадиевого шлака проплавляют совместно с углеродистым восстановителем, алюминием и известью в соотношении 1:(0,02-0,09):(0,3-0,7):(0,3-0,5) и завершают процесс проплавлением шихтовой смеси, содержащей ванадиевый шлак, алюминий и известь в соотношении 1:(0,7-3,5):(0,7-3,5).

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составу шихты для выплавки ферросиликоалюминия, полученного из некондиционного сырья - глиноземных бокситов и применяемого для комплексного раскисления стали.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для селективного извлечения никеля и кобальта из сульфатных растворов кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Изобретение относится к способу извлечения металлов в виде цинка (II), меди (II) и кобальта (II) из водных растворов соляной кислоты. Способ включает их экстракцию бромидами проп-2-инил-, бут-2-инил, окт-2-инилтриоктиламмония, растворенными в толуоле.

Изобретение относится к получению ультрадисперсного порошка металлического кобальта. Способ включает термообработку кислородсодержащего соединения кобальта в газовой среде.

Изобретение касается гидрометаллургического извлечения лития, никеля и кобальта из фракции использованных гальванических элементов. При реализации способа фракцию, содержащую смешанный оксид лития, причем переходные металлы, вхдящие в состав указанного смешанного оксида лития, представляют собой никель, кобальт и/или марганец, с содержанием алюминия до 5 мас.% или таковым металлов никеля, кобальта и/или алюминия и размером частиц до 500 мкм вводят в серную кислоту или соляную кислоту с добавлением пероксида водорода, переводят металлы в растворимую форму при температурах в пределах от 35 до 70°C.

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает загрузку окисленной никелевой руды совместно с флюсующими добавками и углеродсодержащим материалом, взятым в количестве 1,0-1,1 от стехиометрически необходимого для частичной металлизации никеля и восстановления железа до двухвалентного состояния, в печь металлизации, нагрев шихты до температуры на 50°C ниже температуры начала ее размягчения за счет тепла газов, получаемых в котле-утилизаторе, подачу нагретой шихты в трехзонную печь, в которой происходит расплавление металлизованной шихты в зоне плавления за счет тепла, поступающего от сжигания природного газа в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,8-0,9.

Изобретение относится к способу переработки тяжелых нефтяных остатков, таких как остатки атмосферно-вакуумной перегонки нефти и остаточные высококипящие фракции термо- и термогидродеструктивных процессов, для получения ценных металлов, в том числе редких и редкоземельных металлов, а также выработкой тепла и/или электроэнергии.

Изобретение относится к способу выделения ценных металлов, содержащихся в тяжелых нефтях и продуктах их переработки. Способ включает в себя обработку тяжелого нефтяного сырья низкотемпературной плазмой, образуемой сверхвысокочастотным (СВЧ) электромагнитным излучением.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при регенерации сернокислых производственных растворов. Сернокислый раствор, содержащий примесные элементы, подвергают экстракционной обработке с переводом основной части серной кислоты в первичный экстракт, а основной части примесных элементов в первичный рафинат.

Изобретение относится к способу извлечения базовых металлов из сульфидных руд и концентратов. Способ включает стадии, в которых смешивают содержащую базовые металлы руду с солями трехвалентного железа.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки сульфидных концентратов, содержащих цветные металлы, железо и драгоценные металлы. Суть изобретения заключается в том, что для проведения процесса выщелачивания пентландит-пирротинового концентрата при температуре 90-105°С при подаче в автоклав серной кислоты и сульфата натрия повышают парциальное давление кислорода от более 0,5 до 1,5 МПа.

Группа изобретений относится к получению гранулированного феррохрома. Способ включает гранулирование расплава феррохрома, содержащего 1-9 мас.% С, 25-70 мас.% Cr, ≤ 2,0 мас.% Si, остальное Fe и примеси не более 3 мас.%. Гранулирование ведут в блоке распределения с вращающимся распределительным устройством, размещенным над охлаждающей водой в емкости для охлаждения и выполненным с верхним входным отверстием, дном и боковыми стенками, имеющими на нижнем конце по меньшей мере один ряд отверстий размером по меньшей мере 5 мм в их наименьшем измерении. Гранулирование расплава проводят с обеспечением распыления расплава над и в пределах охлаждающей воды, которая содержится в емкости для охлаждения, и отверждают распыленный расплав в охлаждающей воде с получением гранулированного феррохрома. Полученный феррохром имеет средний размер гранул в диапазоне от 12 до 50 мм, причем количество мелких фракций, имеющих размер менее 4 мм, составляет до ≤ 7%. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает предварительный подогрев исходной шихты совместно с флюсующими добавками без получения жидких расплавов, последующую плавку в электродуговой печи с получением ферроникеля и шлака, при этом в качестве восстановителя используют восстановительный газ, получаемый путем совместной подачи в приэлектродную зону печи природного газа и окислителя, в качестве которого используют водяной пар, кислород или углекислый газ, в соотношении 1: на 1 нм3 СH4. Изобретение позволяет повысить содержание никеля в ферроникеле за счет снижения остаточного содержания обедняемых цветных металлов в отвальных шлаках. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх