СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД Российский патент 1999 года по МПК C22B23/02 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению никеля и кобальта из окисленных никелевых руд.

Известны способы переработки окисленных никелевых руд на ферроникель путем прямого восстановления металлов в электрических руднотермических печах или в трубчатых вращающихся печах без расплавления руды [1].

Указанные способы позволяют извлекать никель и кобальт из руд с достаточно высоким извлечением (90-93%). Однако выделение никеля и кобальта из ферроникеля в отдельные продукты известными в настоящее время методами связано с технологическими и экономическими трудностями.

Наиболее распространенным способом переработки из окисленных никелевых руд, позволяющим извлекать никель и кобальт в отдельные продукты, является восстановительно-сульфидирующая плавка предварительно агломерированной или брикетированной руды на штейн в шахтных печах [1].

Принципиальная технологическая схема процесса изображена на фиг.1. Однако существующий способ переработки окисленных никелевых, предварительно агломерированных (брикетированных) руд методом восстановительно-сульфидирующей плавки в шахтной печи, имеет ряд существенных недостатков, к важнейшим из которых относятся
- высокий расход кокса, что обусловливает высокую стоимость процесса и исключает возможность экономически выгодной переработки руд с пониженным содержанием никеля и кобальта, причем удельный расход кокса на 1 т никеля находится в обратной зависимости от содержания никеля в шихте, поступающей на плавку;
- низкое извлечение в штейн никеля (около 70%) и особенно кобальта (до 60%), причем чем ниже содержание никеля и кобальта в шихте, тем ниже их извлечение;
- большое количество пыли и диоксида серы в отходящих газах шахтных печей, утилизация которых крайне затруднена из-за низкой концентрации в них вредных веществ.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических и экологических показателей переработки окислительных никелевых руд.

Поставленная цель достигается тем, что восстановительно-сульфидирующей плавке на штейн в шахтных печах подвергают агломерированную или брикетированную окисленную никелевую руду, обогащенную мелкодисперсным ферроникелем, полученным тем или иным способом прямого восстановления из окисленных никелевых руд. Наиболее приемлемым способом получения мелкодисперсного ферроникеля, с точки зрения технологии и экономики, является процесс прямого избирательного восстановления окисленных никелевых руд в трубчатых вращающихся печах с последующей магнитной сепарацией металлической фазы [2].

Предлагаемая принципиальная технологическая схема переработки окисленных никелевых руд изображена на фиг.2.

Поступающая на переработку окисленная никелевая руда делится на две части. Соотношение частей может меняться в зависимости от состава руды и получаемого мелкодисперсного ферроникелевого магнитного концентрата, штейна, шлака, хода шахтной плавки и т.д. Одна часть руды, предварительно агломерированная или брикетированная для улучшения условий восстановления металлов и исключения настылеобразования, подается в трубчатые вращающиеся печи на избирательный восстановительный обжиг. В качестве восстановителя используются более дешевые, чем кокс, коксовая мелочь, низкосортные угли, не содержащие серу, и др. При избирательном восстановительном обжиге руды никель, кобальт и частично железо восстанавливаются до металла по реакции
MeO+CO--->Me+CO₂
Полученный продукт (спек), содержащий ферроникелевую крицу в смеси с тестообразным шлаком, охлаждается и поступает на измельчение до фракции 2 мм в шаровые или стержневые мельницы. После измельчения материал подвергается магнитной сепарации. Немагнитная фракция (хвосты) направляется в отвал, а магнитная фракция (ферроникелевый концентрат) - на подшихтовку к другой части руды для получения обогащенных по никелю и кобальту агломерата или брикетов.

Металлизированный и обогащенный агломерат (брикеты) подвергают восстановительно-сульфидирующей плавке в шахтных печах и далее по известной технологии переработки никелевого штейна с выделением никеля и кобальта в отдельные продукты.

Таким образом, применение относительно недорогого способа прямого избирательного восстановления окисленных никелевых руд в трубчатых вращающихся печах и магнитной сепарации для получения ферроникелевого концентрата и использование последнего в качестве добавки для обогащения агломерата или брикетов никелем и кобальтом значительно улучшает технико-экономические показатели шахтной плавки.

С повышением содержания никеля в агломерате и брикетах пропорционально сокращается объем переплавляемой шихты в шахтных печах, соответственно количество работающих печей, снижается расход кокса, флюсов и других материалов.

Наличие металлической фазы в агломерате и брикетах повышает восстановительную способность шихты, увеличивает ее проплав, повышает извлечение никеля и кобальта в штейн.

Кроме того, добавка мелкодисперсного ферроникеля к руду повышает механическую прочность агломерата и брикетов, что уменьшает пылевынос и снижает концентрацию диоксида серы в отходящих газах шахтных печей за счет поглощения его металлизированной шихтой по реакции
SO₂ + 3Fe_тв FeS + 2FeO
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что восстановительно-сульфидирующей плавке на штейн в шахтных печах подвергают агломерат или брикеты окисленной никелевой руды, содержащие металлический ферроникель, причем ферроникель мелкодисперсный получают из окисленной никелевой руды тем или иным способом прямого восстановления с использованием дешевых восстановителей.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с прототипом, а также с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На комбинате "Южуралникель" в настоящее время способом восстановительно-сульфидирующей плавки на штейн в шахтных печах перерабатывают бедные окисленные никелевые руды с содержанием 0,87-1,1% никеля, 0,06% кобальта, что обусловливает высокую стоимость процесса из-за повышенного расхода кокса.

Расчет показывает, что если половину поступающей на переработку руды направить на избирательный восстановительный обжиг в трубчатых вращающихся печах с использованием дешевых восстановителей и полученный магнитный ферроникелевый концентрат, содержащий 8-12% никеля, 0,6% кобальта, 75% железа, подшихтовать с целью обогащения к другой половине руды, то содержание металлов в агломерате для шахтной плавки повысится: никеля до 1,62-1,8%, кобальта до 0,12-0,15%, а железа до 23-25%, что является приемлемым для нормального хода плавки и получения штейна рядового состава.

Повышение содержания никеля и кобальта в агломерате до указанных значений позволит снизить расход кокса при шахтной плавке в два раза, а извлечение никеля и кобальта в штейн увеличить на 7%.

Способ переработки окисленных никелевых руд предполагается использовать на комбинате "Южуралникель". Это позволит улучшить технико-экономические и экологические показатели шахтной плавки, повысить рентабельность производства никеля и кобальта.

Литература
1. В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, А.И.Тихонов. Металлургия меди, никеля, кобальта. Ч. II, изд. "Металлургия", 1966 г. 408 с., ил.

2. Н. И. Грань. Испытания прометаллургических методов переработки окисленных никелевых руд: Науч. тр. Гипроникель. Л.: Гипроникель, 1969, N 39-40, с.141.

Способ может быть использован для получения никеля и кобальта из окисленных никелевых руд. Переработку окисленных никелевых руд осуществляют в шахтных печах способом восстановительно-сульфидирующей плавки на штейн агломерированной или брикетированной руды, обогащенной мелкодисперсным ферроникелем, полученным тем или иным способом прямого восстановления из окисленных никелевых руд с использованием более дешевых в сравнении с коксом восстановителей таких, как коксовая мелочь, низкосортным уголь и прочее. Добавка мелкодисперсного ферроникеля к руде при агломерации и брикетировании значительно улучшает технико-экономические и экологические показатели шахтной плавки на штейн. 2 ил.

Способ переработки окисленных никелевых руд, включающий агломерацию или брикетирование и восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в шахтных печах, отличающийся тем, что восстановительно-сульфидирующей плавке на штейн подвергают агломерированную или брикетированную окисленную никелевую руду, обогащенную мелкодисперсным ферроникелем, полученным способом прямого восстановления из окисленных никелевых руд.