Шихта для выплавки чернового ферроникеля Советский патент 1993 года по МПК C22C38/08 C22C33/04 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве ферроникеля из окисленных железоникелевых руд.

Производство ферроникеля из окисленных железоникелевых руд характеризуется низкой степенью извлечения никеля и особенно железа. Выход шлаков от состава шихты составляет 80-90%, в которых содержится 8-10% железа, 0,05-0,06% никеля.

Особенностью плавки таких руд в электропечах является необходимость насыщения чернового металла кремнием для предотвращения растворения-углеграфито- вый футеровки и обеспечения нормального теплового режима рафинирования чернового ферроникеля.

Обеспечения достаточного содержания кремния в черновом ферроникеле 3-3,5% достигается за счет увеличения удельного расхода электроэнергии.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии и сокращение потерь железа и никеля.

Поставленная цель достигается тем, что известная шихта, включающая окисленную железоникелевую руду, кальцийсодержащий флюс и восстановитель, дополнительно содержит шлак производства ферросилиция при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: железоникелевая руда 60,0-84,5; кальцийсодержащий флюс 10- 25,0; восстановитель 5,0-10,0; шлак производства ферросилиция 0,5-5,0.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: шлак производства ферросилиция содержит элементарный кремний в виде корольков ферросилиция, карбиды кремния и кальция, являющиеся высокоактивными для оксидов никеля и железа.

ы

О 4 00 N3

GJ

Взаимодействие указанных элементов происходит как в твердой фазе в откосах шихты в печи, так и при контакте жидкого расплава с откосом шихты.

Твердофазное и жидкофазное взаимодействие составляющих шлак производства ферросилиция с оксидной частью шихты происходит Ј.Дизотермическим эффектом по уравнениям:

; 3ЈeSI 2Рв20з 7Fe + ЗЗЮа +. Q (1) 3FeSi +-2NI203 3Fe + 4NI + + 3SI02 + Q.(2)

3Si-t-2Fe2O3 4Fe + 3Si02+Q(3)

SIC + 2Рв20з - 2Fe + SI02 + CO + Q (4) + Nl2O3 2NI + Si02 + CO + Q (5) Образующаяся в результате взаимодействия по уравнениям 4 и 5 газовая фаза барботирует шлаковый расплав восстанавливая оксиды железа и никеля:

FeO + СО Fe + C02(6)

N10 + СО N1 +С02(7)

, Экзотермическое тепло образующееся

по уравнениям 1-5 способствует снижению

расхода электроэнергии на плавку.

Кроме того, непрореагировавшие корольки ферросилиция и элементарного кремния растворяются в черновом ферроникеле вызывая побочный эффект - тормозят взаимодействие чернового ферроникеля с углеграфитовой футеровкой печи.

Известно, что растворимость углерода в ферроникеле ограничивается содержанием в нем кремния. Чем выше содержание кремния в черновом ферроникеле тем меньше содержание углерода. Это остается справедливым при содержании кремния в черновом ферроникеле от 0 до 6 %. Добавка шлака производства ферросилиция в шихту менее 1% не обеспечивает значительного снижения расхода электроэнергии и существенного снижения содержания железа и никеля в шлаке. Повышение расхода шлака производства ферросилиция более 8% нецелесообразно, так как без существенного увеличения извлечения никеля приводит к увеличению непроизводительных затрат, кроме того не исключается возможность вспенивания расплава, что приведет к технологическим осложнениям.

В исследованной научно-технической и патентной литературе аналогов шихты со сходными признаками не обнаружено, В связи с этим предлагаемое техническое решение обладает новизной и существенными отличительными признаками.

Существенными являются следующие признаки:

-введение в состав шихты для выплавки чернового ферроникеля шлака производства ферросилиция;

-пределы соотношения ингредиентов. Пример1.В лабораторных условиях

в алундовых тиглях плавили восстановленную шихту, состоящую из окисленной желе- зоникелевой руды, известняка и восстановителя при соотношении ингреди- ентов, %:

Окисленная железоникелевая руда73,0

Известняк20,0

Восстановитель7,0

5 Сравнительный опыт, по прототипу, а затем вводили дополнительно шлак производства ферросилиция.

Исследовали следующие составы шихты:0Шихта 2

Окисленная железоникелевая руда72,7

Известняк20,0

Восстановитель7,0

5 Шлак производства

ферросилиция0,3

Шихта 3

Окисленная железоникелевая руда72,5

0Известняк20,0

Восстановитель 7,0

Шлак производства ферросилиция0,5

Шихта 4 5 Окисленная железоникелевая

руда68,0

Известняк20,0

Восстановитель7,0

Шлак производства

0 .ферросилиция2,5

Шихта 5

Окисленная железоникелевая руда68,0

Известняк20,0

5Восстановитель7,0

Шлак производства ферросилиция5,0

Шихта 6

Окисленная железоникелевая 0руда67,0

Известняк20,0

Восстановитель7,0

Шлак производства ферросилиция6,0

5 Указанные составы шихты плавили при температуре 1723 К. После охлаждения расплава продукты плавки взвешивали и анализировали. По результатам взвешивания и анализов рассчитывали извлечение никеля и железа.

Результаты лабораторных исследований представлены в таблице. Результаты лабораторных исследований по плавке шихты для производства чернового ферроникеля: Как видно из данных табл. 1, оптимальный расход шлака производства ферросилиция находится в интервале 0,5-5,0 от массы железоникелевой руды шихта (3-6). Шихта 2 расход шлака производства ферросилиция 0,3% не удовлетворяет условиям поставленной задачи. Не достигается значительного повышения извлечения никеля и железа, а шихта б не удовлетворяет так как происходит вспенивание расплава.

На Побожском никелевом заводе были проведены промышленные испытания предлагаемой шихты в течение 15 суток. В руднотермической печи плавили шихту: Окисленная железоникелевая руда69,0

Известняк20,0

Восстановитель7,0

Шлак производства ферросилиция4,0

Получен черновой ферроникель со сред- нем содержанием кремния 3,5% и отвальный шлак со средневзвешенным содержанием никеля 0.012% и железа - 6.0%. Удельный расход электроэнергии на тонну окисленной железоникелевой руды составил 900 кВтч/т при нормативном удельном расходе 980 кВт/т.

Таким образом предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:

позволяет значительно на 50-80 кВтч/т снизить удельный расход электроэнергии; повышается извлечение никеля в товарный (черновой) ферроникель на 5,1 абс.%;

повышается извлечение железа из руды на 26,6 абс.%.

Кроме того, за счет поддержания ста- бильного уровня содержания кремния в черновом ферроникеле повышается стойкость углеграфитовой футеровки руднотермиче- ских печей, а также повышается стабильность процессе рафинирования чернового ферроникеля в конвертерах (см. табл. 2).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Шихта для выплавки чернового ферроникеля, содержащая окисленную железо- никелевую руду, кал ьцийсодержащий флюс и восстановитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь никеля и железа и сокращения расхода электроэнергии, она дополнительно содержит шлак производства ферросилиция при следующем со- отношении ингредиентов, мас.%:

Железо-никелевая

руда60.0-84,5

Кальцийсодержащий

флюс10,0-25,0

Восстановитель5,0-10,0

Шлак производства

ферросилиция0,5-5,0

Использование: в цветной металлургии при производстве ферроникеля из окисленных железоникелевых руд. Сущность изобретения: шихта имеет следующий состав, мас.%: железоникелевая руда 60,0-84,5, кальцийсодержащий флюс 10,0-25,0, восстановитель 5,0-10,0 шлак производства ферросилиция 0,5-5,0, 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2