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.
Результаты экспериментальной выплавки ферросплава по заявляемому способу получения
** В данных плавках принято количество алюминийсодержащих отходовошлака, выходящее за пределы заявляемого способа получения ферросплава.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА | 2005 |
|
RU2294978C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА | 1996 |
|
RU2119546C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА | 2005 |
|
RU2309189C2 |
Шихта для выплавки чернового ферроникеля | 1991 |
|
SU1836482A3 |
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА | 2004 |
|
RU2349647C2 |
ШИХТА И СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМОЛИБДЕНА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ | 2012 |
|
RU2506338C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩЕГО СПЛАВА | 2007 |
|
RU2354735C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИКЕЛЯ | 2005 |
|
RU2310694C2 |
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ | 2000 |
|
RU2184171C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ НИКЕЛЬ | 1996 |
|
RU2095427C1 |
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.
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.
ВЕЙЗАГЕР М.Л | |||
и др | |||
Современные методы переработки окисленных руд за рубежом | |||
- Цветные металлы, №6, 1992, с.11-17 | |||
Шихта для получения ферроникеля | 1981 |
|
SU990851A1 |
Шихта для переработки комплексных железосодержащих руд и материалов | 1978 |
|
SU747903A1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ | 2002 |
|
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. |
Авторы
Даты
2007-05-27—Публикация
2005-09-19—Подача