СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА Российский патент 2007 года по МПК C22C33/04 C22C19/03 

Описание патента на изобретение RU2299920C1

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к переработке никельсодержащих материалов восстановительной плавкой в электропечах, может быть использовано для переработки бедных окисленных никелевых руд, алюминийсодержащих отходов цветной металлургии.

Известен способ получения никельсодержащих ферросплавов, получивший наибольшее распространение в мире, который включает обжиг окисленной никелевой руды в трубчатых вращающихся печах, восстановительную плавку с применением углеродистого восстановителя, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла. [Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. Т.2. - М.: Наука и технология, 2001. - 468 с.].

Основным недостатком данного способа является невозможность получения богатого ферроникеля (более 8% никеля) из бедных окисленных никелевых руд с повышенным содержанием оксидов железа (к которым относится большинство отечественных окисленных никелевых руд) из-за аварийного вспенивания шлака.

В качестве прототипа принят наиболее близкий по технологической сущности к заявляемому способ получения ферроникеля, применяемый на американском заводе «Риддл», который включает подготовку никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла. В качестве элемента-восстановителя используется кремний ферросилиция [Вейзагер М.Л., Кормилицын С.П. Современные методы переработки окисленных никелевых руд за рубежом // Цветные металлы. - 1992. №6. С.11-17 (прототип)].

Преимуществом данного способа является возможность получения богатого ферроникеля (более 8% никеля) из бедных окисленных никелевых руд без аварийного вспенивания шлака за счет исключения из состава шихты углеродистого материала. Основным недостатком этого способа является использование дорогостоящего восстановителя - ферросилиция.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового металлотермического способа получения ферросплава, содержащего никель, позволяющего заменить дорогостоящий ферросилиций значительно более дешевым алюминийсодержащим восстановителем.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение извлечения никеля в конечный расплав за счет интенсификации перехода никеля и железа из оксидного расплава в металлическую фазу и активации химических реакций процесса восстановления.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от прототипа, включающего подготовку окисленной никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла, в предложенном способе в качестве восстановителя используют алюминийсодержащие отходы от производства алюминия (шлак, отсевы сушильных установок, печные выгребы, настыли и т.д.), взятые в количестве 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый способ получения ферросплава позволяет создавать в электропечи условия, необходимые для выплавки сплава с содержанием от 8 до 40 мас.% никеля без использования дорогостоящего ферросилиция. Предлагаемый способ получения ферросплава позволяет использовать дешевый вид восстановителя - алюминийсодержащие отходы от производства алюминия, которые помимо роли восстановителя в данном способе выполняют функцию флюсующих добавок. Заявляемый способ также позволяет вовлечь в переработку отходы производства цветной металлургии.

Окисленную никелевую руду перед плавкой необходимо подвергать просушиванию или обжигу для снижения удельного расхода электроэнергии, природной влажности шихтовых материалов и устранения слипаемости.

Количество алюминийсодержащих отходов, равное 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды, является достаточным не только для полного восстановления железа из высших оксидов до низших, никеля до никеля металлического, но и части других металлов, содержащихся в никелевой руде в оксидной форме и способных в данных условиях к восстановлению, например для частичного восстановления железа из низших оксидов до железа металлического и кремния до кремния металлического. Причем нижний предел количества алюминийсодержащих отходов относится к окисленным никелевым рудам с пониженным содержанием оксидов железа (например, к магнезиальным никелевым рудам), а верхний предел - к никелевым рудам с повышенным содержанием оксидов железа (например, к железомагнезиальным и глиноземистым никелевым рудам).

Снижение количества восстановителя менее 5 мас.% от массы никелевой руды приводит к уменьшению степени извлечения никеля из-за кинетических затруднений при восстановлении слишком малого количества металла и недостатка алюминия на восстановление никеля. Увеличение количества восстановителя более 30 мас.% от массы никелевой руды приводит к необоснованному перерасходу восстановителя, ухудшению технико-экономических показателей плавки и образованию бедного по никелю ферросплава, имеющего ограниченный рынок сбыта.

По окончании проплавления всей шихты расплав выдерживают в печи в течение 10-20 минут для более полного осаждения корольков металла из шлаковой фазы, после чего шлак скачивают (по возможности более полно).

Полученный черновой ферросплав при необходимости подвергают рафинированию от серы и фосфора флюсующими добавками.

Товарный ферроникель разливают традиционными методами на грануляционной установке на гранулы 3-10 мм или на небольшие слитки массой 5-25 кг.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Заявляемый способ получения ферросплава был опробован на экспериментальном участке ОАО «Ключевский завод ферросплавов».

Использовались следующие материалы и оборудование:

1. Окисленная никелевая руда Серовского месторождения двух типов, содержащая, мас.%:

- магнезиальная - 1,3 NiO; 3,6 Fe2О3; 3,5 FeO; 58,9 SiO2; 24,6 MgO; 2,1 Al2O3; 1,0 CaO; 0,01 SO2;

- железомагнезиальная - 1,3 NiO; 12,4 Fe2О3; 5,3 FeO; 56,5 SiO2; 17,0 MgO; 4,2 Al2О3; 0,3 CaO; 0,01 SO3.

2. Алюминийсодержащие отходы от производства алюминия содержащие, мас.%:

- алюмошлак - 22,0 Al; 1,5 Si; 1,5 Fe; 55,0 Al2O3; 8,5 SiO2; 6,1 MgO; 0,9 CaO;

- настыли (отходы, собранные с поверхности рабочего пространства печи после проведения серии плавок по производству вторичного алюминия) - 34,0 Al; 0,5 Si; 2,1 Fe; 45,1 Al2О3; 9,1 SiO2; 7,2 MgO; 1,0 CaO.

3. Муфельная печь.

4. Дуговая электропечь с мощностью трансформатора 100 кВА.

Порядок проведения плавок был следующий. Окисленную никелевую руду предварительно прокаливали в муфельной печи в течение 3 часов. Прокаленную руду тщательно перемешивали с отходами алюминиевого производства и частично (около 25% от общей массы шихты) загружали в дуговую электропечь. После этого проплавляли нейтральный запал для формирования шлакового расплава. Затем, по мере проплавления добавляли оставшуюся часть шихты. После проплавления всего объема шихты проводили выдержку расплава в течение 15 минут. Шлак скачивали, оставляя над металлом тонкий оксидный слой. Затем проводили разливку металла.

Состав шихты и основные показатели экспериментальных плавок представлены в таблице.

Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ получения ферросплава позволяет выплавлять в электропечи ферроникель из окисленных никелевых руд и алюминийсодержащих отходов от производства алюминия без использования в шихте коксика и ферросилиция. Сравнивая технологические показатели плавки по предлагаемому способу и прототипу, необходимо отметить, что при примерно равном содержании никеля в конечном ферросплаве (таблица, плавки №№1, 5, 6) в предлагаемом способе наблюдается повышение извлечения никеля в металл за счет применения более активного вида восстановителя и наибольшего распределения элемента-восстановителя по объему. Экономический эффект от использования предложенного изобретения достигается в основном за счет применения дешевого вида восстановителя - алюминийсодержащих отходов цветной металлургии взамен дорогостоящего ферросилиция.

Таблица
Результаты экспериментальной выплавки ферросплава по заявляемому способу получения
№ п/пТип никелевой рудыКоличество восстановителя, мас.% от массы окисленной никелевой рудыСодержание Ni в ферросплаве, мас.%Извлечение Ni, мас.%*Ферросилиций марки ФС45АлюмошлакПечные выгребыПрототип1Железомагнезиальная5--1591Предлагаемый способ2**Магнезиальная-4-53753Магнезиальная-5-40914Железомагнезиальная1039925Железомагнезиальная--1115946Железомагнезиальная-15-16957Железомагнезиальная-30-8968**Железомагнезиальная-35-696* Из-за колебаний содержания никеля в руде извлечение никеля определяли по соотношению Ni в шлаке и металле.
** В данных плавках принято количество алюминийсодержащих отходовошлака, выходящее за пределы заявляемого способа получения ферросплава.

Похожие патенты RU2299920C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 2005
  • Заякин Олег Вадимович
  • Норицин Александр Николаевич
  • Жучков Владимир Иванович
  • Якимов Василий Геннадьевич
RU2294978C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 1996
  • Жучков В.И.
  • Ватолин Н.А.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Леонтьев Л.И.
  • Островский Я.И.
  • Шариков В.М.
  • Попов С.К.
RU2119546C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 2005
  • Заякин Олег Вадимович
  • Норицин Александр Николаевич
  • Жучков Владимир Иванович
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
RU2309189C2
Шихта для выплавки чернового ферроникеля 1991
  • Абрамич Иван Лукич
  • Лебедь Борис Васильевич
  • Белан Василий Данилович
  • Митцев Сергей Григорьевич
  • Соколов Дмитрий Анатольевич
  • Антипанов Александр Николаевич
  • Бурочкин Александр Егорович
  • Степаниченко Валентин Николаевич
  • Лихачев Виктор Федорович
  • Целик Владимир Михайлович
SU1836482A3
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА 2004
  • Фритц Эрнст
RU2349647C2
ШИХТА И СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМОЛИБДЕНА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2012
  • Гильварг Сергей Игоревич
  • Григорьев Вячеслав Георгиевич
  • Кузьмин Николай Владимирович
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2506338C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩЕГО СПЛАВА 2007
  • Заякин Олег Вадимович
  • Жучков Владимир Иванович
  • Горбаченко Сергей Николаевич
RU2354735C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИКЕЛЯ 2005
  • Степашин Андрей Михайлович
  • Бигеев Абдрашит Мусеевич
  • Потапова Марина Васильевна
  • Бигеев Вахит Абдрашитович
  • Арсланов Василь Галеевич
  • Горбунов Владимир Викторович
RU2310694C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ 2000
  • Лекомцев Б.П.
  • Островский Я.И.
  • Кириченко Н.Ф.
  • Жучков В.И.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Заякин О.В.
  • Вотяков А.Г.
  • Нарыжный В.Д.
  • Фадеев В.Г.
RU2184171C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ НИКЕЛЬ 1996
  • Рабинович Е.М.
  • Волков В.С.
  • Шаповалов А.С.
  • Оськин Е.И.
  • Рабинович М.Е.
  • Тартаковский И.М.
  • Мерзляков Н.Е.
  • Фролов А.Т.
  • Комаров В.Т.
  • Лещенко Г.А.
RU2095427C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке бедных окисленных никелевых руд и алюминийсодержащих отходов цветной металлургии восстановительной плавкой в электропечи. В способе осуществляют подготовку окисленной никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление в электропечи, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла. В качестве восстановителя используют алюминийсодержащие отходы от производства алюминия, взятые в количестве 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды. Изобретение позволяет заменить дорогой ферросилиций более дешевым алюминийсодержащим восстановителем, который также выполняет функцию флюсующей добавки. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 299 920 C1

Способ получения никельсодержащего ферросплава, включающий подготовку окисленной никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление в электропечи, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют алюминийсодержащие отходы от производства алюминия, взятые в количестве 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2299920C1

ВЕЙЗАГЕР М.Л
и др
Современные методы переработки окисленных руд за рубежом
- Цветные металлы, №6, 1992, с.11-17
Шихта для получения ферроникеля 1981
  • Кудиевский Сергей Станиславович
  • Заозерный Николай Тимофеевич
  • Попов Александр Николаевич
  • Касьян Василий Васильевич
  • Ильинков Дмитрий Владимирович
  • Артеменко Станислав Арсентьевич
SU990851A1
Шихта для переработки комплексных железосодержащих руд и материалов 1978
  • Окунев Аркадий Иванович
  • Галимов Маснауй Даянович
  • Воробьев Виктор Петрович
  • Щитов Александр Егорович
SU747903A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ 2002
  • Пареньков А.Е.
  • Лисиенко В.Г.
  • Чистов В.П.
  • Юсфин Ю.С.
  • Леонтьев Л.И.
  • Карабасов Ю.С.
  • Набойченко С.С.
  • Смирнов Л.А.
  • Бабанаков В.В.
  • Салихов З.Г.
  • Дружинина О.Г.
  • Филиппенков А.А.
  • Крашенинников М.В.
RU2217505C1
КВАДРАТУРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ 0
SU302803A1
DE 1261533 А, 22.02.1968
ПИМЕНОВ Л.И
и др
Переработка окисленных никелевых руд
- М.: Металлургия, 1972, с.68-72.

RU 2 299 920 C1

Авторы

Заякин Олег Вадимович

Жучков Владимир Иванович

Норицин Александр Николаевич

Леонтьев Леопольд Игоревич

Шешуков Олег Юрьевич

Мальцев Юрий Борисович

Даты

2007-05-27Публикация

2005-09-19Подача