Производство никелевого штейна
Штейн из окускованных окисленных никелевых руд обычно выплавляют в шахтных печах. По устройству и размерам они подобны печам, предназначенным для медной шахтной полупиритной плавки. Ширина составляет 1,6-1,7, длина 10-16, высота около 7 м. Агрегат обычно снабжают 12—18 щелевидными фурмами размером 70x1200 мм. В качестве дутья используют воздух.
В наружном горне происходит разделение шлака и никелевого штейна, непрерывно выпускаемых из нижней части печи. Кессоны, из которых выполнена шахта, охлаждаются проточной водой или работают на испарительном охлаждении.
Целью плавки никелевого штейна является максимальное извлечение никеля в штейн и перевод пустой породы руды в шлак.
Плавка является восстановительной, ее ведут с высоким расходом кокса (25—30% от массы агломерата). В печь загружают шихту, состоящую из агломерата или брикетов, гипса или пирита, известняка и кокса. Кокс служит топливом, известняк вносит необходимый для формирования шлака оксид СаО, гипс CaSO4 • Н2О и пирит FeS2 являются сульфидизаторами, т.е. вносят необходимую для процесса серу.
В нижней части шахты у фурм кокс сгорает до СО с выделением тепла, температура в этой зоне составляет около 1000 °С (в фокусе горения у фурм ~ 1600 °С). Газы, поднимающиеся навстречу шихте, нагревают ее, сами охлаждаясь (их температура на выходе из печи равна 500—600 °С), а часть СО расходуется на восстановление оксидов шихты. Помимо окисления кокса в зоне высоких температур протекают следующие процессы:
термическая диссоциация пирита (FS2 = FeS + l/2S2) и известняка;
восстановление гипса после потери им гидратной влаги CaSО4 + 4CO = CaS + 4СО2;
частичное восстановление газом СО никеля и железа из оксидов;
химическое взаимодействие между составляющими шихты с образованием легкоплавких соединений, расплавление шихты;
сульфидизация никеля ранее образовавшимися FeS и CaS:
3NiO + 3CaS = Ni3S2 + 3СаО + l/2S2;
3NiO + 3FeS = Ni3S2 + FeO + l/2S2.
В нижней части шахты и в наружном горне расплав расслаивается на никелевый штейн и шлак. Получающийся никелевый штейн — это сплав сульфидов Ni3S2 и FeS, в котором в небольших количествах растворены свободные металлы — железо и Ni. Выход никелевого штейна составляет 5-8 % от массы агломерата. В штейне содержится 15—20% никеля, 55—63% Fe, 17—23 % S и небольшое количество кобальта.
Вторым жидким продуктом является шлак, содержащий, %: 43-46 SiО2, 4-10 Al2О3, 18-22 FeO, 15-20 СаО, 8-12 MgO и около 0,15 Ni, главным образом в виде корольков никелевого штейна. Выход шлака составляет 100—120% от массы агломерата.
Смотрите видео на металлургическую тематику в нашем новом разделе - "ВИДЕО" Читайте также:
