УДК 66-911.4:66-915.1
ИЗВЛЕЧЕНИЕ НИКЕЛЯ ИЗ ОТВАЛЬНОГО ПЕЧНОГО ШЛАКА ШАХТНОЙ ПЛАВКИ КОМБИНАТА «ЮЖУРАЛНИКЕЛЬ»
© Веселовский Александр Александрович, канд. техн. наук, e-mail: a_a_ves@mail.ru
ФГАОУ ВПО «Новотроицкий филиал НИТУ "МИСиС"». Россия, г. Орск Оренбургской обл.
Статья поступила 12.02.2014 г.
Исследовано извлечение никеля из отвальных печных шлаков шахтной плавки путем хлорирующего обжига последнего и последующей магнитной сепарацией огарка. Последующее расплавление магнитной фракции позволяет получить сплав с содержанием никеля 10-13% со степенью извлечения по никелю 85-95%.
Ключевые слова: никель; отвальный шлак; шахтная плавка.
Цель работы - определение эффективных вариантов извлечения никеля из отвальных шлаков и установление концентрационно-временных параметров процесса.
Печной шлак комбината «Южурал-никель» образуется в результате шахтной плавки никелевых руд и концентратов и имеет стекловидную структуру.
Извлечение никеля из шлака приведенного в табл. 1 состава1 включало три последовательные стадии:
- хлорирующий обжиг;
- магнитную сепарацию полученного огарка;
- плавку магнитной фракции в руд-но-термической печи.
Хлорирующий обжиг проводили при 1000 °С в течение 0,5-2 ч. Состав шихты соответствовал содержанию: 100% отвального печного шлака и сверх 100% -10% ЫаС1 и 5% кокса. Кокс для создания защитной атмосферы вводили в металлическом контейнере из жаростойкой стали с плавким затвором.
После полного остывания контейнер разбирали, полученный огарок под-
вергали магнитной сепарации. Отмагниченный никелевый концентрат содержал 2,7-4,4% N1 и 2,4-3,5% Б. Выход магнитной фракции составлял 18-33% от общего количества огарка. Состав немагнитной фракции отвального шлака представлен в табл. 2.
Плавку никелевого концентрата проводили в печи постоянного тока. Шихту готовили из расчета 100% концентрата и 10% (сверх 100%) кокса. Содержание кокса в шихте должно быть ограничено во избежание восстановления из концентрата значительного количества железа2. Выход годного металла составлял 9-16%. Химический
Таблица 1. Химический состав отвального печного шлака комбината «Южуралникель»
Соединение, элемент Удержание, мас. % Стандартное отклонение Элемент Удержание, мас. % Стандартное отклонение
Si02 42,26 0,25 Si 19,76 0,12
Fe2Os 27,53 0,22 Fe 19,26 0,16
MgO 12,10 0,16 Mg 7,30 0,10
CaO 7,35 0,13 Ca 5,25 0,09
AlA 4,97 0,11 Al 2,63 0,06
NiO 2,21 0,07 Ni 1,74 0,06
S 0,998 0,05 - - -
CA 0,991 0,049 Cr 0,678 0,034
Na2O 0,459 0,023 Na 0,341 0,017
MnO 0,398 0,02 Mn 0,308 0,015
C°A 0,178 0,009 Co 0,13 0,007
TiO2 0,164 0,008 Ti 0,0983 0,0049
KP 0,132 0,007 K 0,11 0,005
CuO 0,0458 0,0023 Cu 0,0366 0,0018
P 0,0286 0,0014 - - -
ZnO 0,0256 0,0014 Zn 0,0206 0,0011
w°3 0,0239 0,0033 W 0,019 0,0027
VA 0,0186 0,0013 V 0,0104 0,0007
CdO 0,0139 0,0029 Cd 0,0122 0,0025
MoO3 0,0088 0,0006 Mo 0,0059 0,0004
1 Федичкин С.А. Исследование процесса обеднения конверторного шлака никелевого производства восстановительно-сульфидирующими комплексами, содержащими алюминий. Дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург, 2005. 168 с.
2 Бигеев А.М., Потапова М.В. О возможности получения ферроникеля частичным восстановлением железохромоникелевых руд: Сб. тр. Межрег. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвящ. 50-летию ООО «Уральская Сталь». Новотроицк, 2005.
Таблица 2. Химический состав немагнитной фракции
Соединение, элемент Содержание, мас. % Стандартное отклонение Элемент Содержание, мас. % Стандартное отклонение
БЮ, 37,64 0,74 17,60 0,11
21,07 0,20 Бе 14,74 0,14
МяО 10,27 0,16 Мя 6,20 0,09
Ма20 9,59 0,15 Ыа 7,11 0,41
СаО 7,14 0,13 Са 5,10 0,09
С1 6,66 0,12 - - -
А1203 5,04 0,13 А1 2,66 0,06
С203 0,918 0,046 Сг 0,628 0,031
№0 0,446 0,092 № 0,351 0,014
МпО 0,377 0,019 Мп 0,292 0,015
Б 0,262 0,013 - - -
тю2 0,167 0,008 Т1 0,0941 0,0047
к2о 0,138 0,007 к 0,115 0,006
Р205 0,0648 0,0032 р 0,0283 0,0034
С°304 0,0566 0,0026 Со 0,0416 0,0021
Си0 0,0272 0,0014 Си 0,0217 0,0011
Таблица 3. Химический состав шлака от переплава
магнитной фракции
Соединение, элемент Содержание, мас. % Стандартные Эле- Содержание, мас. % Стандартное отклонение
отклонения мент
49,98 0,25 23,37 0,12
Мя0 13,90 0,17 Мя 8,38 0,10
РеА 11,98 0,16 Бе 8,38 0,11
А1203 8,83 0,14 А1 4,67 0,08
Са0 8,59 0,14 Са 6,14 0,10
Ма20 3,46 0,09 Ыа 2,57 0,07
С203 0,901 0,045 Сг 0,617 0,031
С1 0,693 0,035 - - -
Б 0,352 0,018 - - -
тю2 0,294 0,015 Т1 0,176 0,009
ыю 0,176 0,009 № 0,138 0,007
Си0 0,121 0,006 Си 0,0969 0,0048
к20 0,0577 0,0025 к 0,0421 0,0021
W03 0,0477 0,0026 № 0,0378 0,0021
С°3°4 0,0269 0,0013 Со 0,0197 0,0010
р 0,0049 0,0006 - - -
Время хлорирующего обжига, ч
Рис. 1. Влияние времени хлорирующего обжига на содержание никеля (а) и серы (б) в полученном сплаве
состав шлака, полученного от переплава магнитной фракции, представлен в табл. 3.
Зависимости содержания никеля и серы в полученном сплаве от времени хлорирующего обжига представлены на рис. 1.
Методом математической обработки экспериментальных данных были получены следующие аналитические зависимости:
[М] = 5,4533т3 - 23,02т2 +
+ 24,027т + 12,332;
Я2 = 0,9985,
[Б] = -0,0033т3 + 0,485т2 -
- 1,7217т +4,74; Я2 = 1, где [№], [Б] - содержание никеля и серы в полученном сплаве, мас. %; т - время хлорирующего обжига, ч.
Содержание никеля и серы при т = 0 соответствует их содержанию в готовом сплаве без предварительного хлорирующего обжига.
Для сравнительной оценки извлечения никеля и перехода в сплав серы были
проведены эксперименты по переплаву отвального печного шлака без предварительного хлорирующего обжига с использованием в качестве восстановителей кокса и ферромарганца ФМн88. Результаты проведенных экспериментов представлены на рис. 2.
Методом математической обработки экспериментальных данных были получены следующие аналитические зависимости:
при восстановлении коксом
[N1] = 0,0038т2 - 0,5525т +17,241;
Я2 = 0,9967,
[Б] = -0,0002т3 + 0,0148т2 - 0,5225т +8,644;
Я2 = 1;
при восстановлении ферромарганцем ФМн88
[N1] = -0,0952т2 + 2,4032т - 3,77; Я2 = 0,9935,
[Б] = -0,0396т2 + 1,168т + 8,91; Я2 = 1.
Марганец одновременно является и восстановителем, и десульфуратором железоникелевого сплава.
Увеличение продолжительности хлорирующего обжига способствует снижению концентрации никеля и серы в готовом сплаве (см. рис. 1), что связано с увеличением доли железа, восстановленного коксом шихты. Аналогичное объяснение можно дать снижению содержания никеля и серы в сплаве с увеличением доли кокса или ферромарганца (см. рис. 2) при плавке без предварительного хлорирующего обжига.
Предложенный способ переработки отвальных шлаков шахтной плавки никелевых руд обеспечивает извлечение никеля в полезный продукт на уровне 85-95%.
Выводы. 1. Установлена эффективность проведения предварительного хлорирующего обжи-
<
о U
10 20 30 40
Количество восстановителя, мае. %
10 20 30 40 50
Количество восстановителя, мас. %
Рис. 2. Зависимость концентрации никеля (а) и серы (б) в готовом сплаве при восстановлении коксом (1) и ферромарганцем ФМн88 (2)
га для процесса извлечения никеля из отвальных никелевых шлаков шахтной плавки.
2. Использование ферромарганца ФМн88 обеспечивает одновременное восстановление никеля из оксидов и десульфурацию полученного расплава.
0
0
NICKEL RECOVERY FROM DUMP FURNACE SLAG OF BLAST SMELTING AT SOUTHERN URALS NICKEL PLANT
© Veselovsky A.A.
The nickel recovery from slag dumped by chlorinating roasting and magnetic separation of calcine was studied. The subsequent melting of magnetic fractions allowed getting alloy with nickel content 10-13% at nickel extraction up to 85-95%.
Keywords: nickel; waste slag; blast smelting.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.