Основы металлургии (стр. 5 )

3FeS + 5О2 = Fe304 + 3SO2; 6FeO + 02 = 2Fe3O4.

Таким образом, любая автогенная плавка является окислительным процессом. При ее осуществлении степень десульфуризации можно менять в любых заданных пределах, изменяя соотношение между количествами перерабатываемого сульфидного материала и подаваемого в печь с дутьем кислорода. Это позволяет в широком диапазоне варьировать составом получающихся штейнов вплоть до получения черновой меди.

Все автогенные плавки являются совмещенными процессами. Они объединяют в одном металлургическом аппарате процессы обжига, плавки и частично или полностью конвертирования. Это позволяет наиболее рационально и концентрированно (в одном месте) переводить серу шихты в газы. При этом в зависимости от содержания кислорода в дутье можно получать газы с различным содержанием SO2 вплоть до чистого сернистого ангидрида.

Применительно к флотационным концентратам автогенные металлургические процессы могут быть организованы по-разному как технологически, так и аппаратурно. С технологической точки зрения такие процессы в первую очередь различаются методом сжигания сульфидов, которое может быть проведено в факеле или в расплаве.

При сжигании сульфидов в факеле мелкий хорошо высушенный концентрат вдувается в разогретое до высоких температур плавильное пространство вместе с кислородсодержащим дутьем. Сульфидные частицы, находясь во взвешенном состоянии, окисляются кислородом дутья и в зависимости от температуры частично или полностью расплавляются. В факеле возможно переокисление FeO до Fe3O4.

Образовавшиеся в факеле капли сульфидно-оксидного расплава падают на поверхность спокойной шлаковой ванны, где продолжаются основные физико-химические взаимодействия и превращения, включая процессы шлако - и штейнообразования и отстаивания. При таком методе автогенной плавки первичные шлаки характеризуются повышенным содержанием извлекаемых металлов в форме растворенных оксидов и тонкой механической взвеси сульфидов.

Факельное сжигание сульфидов используют во всех видах плавок во взвешенном состоянии и частично в кивцэтном процессе.

Автогенные процессы, осуществляемые в расплавах, имеют особый механизм плавки. Его элементарные стадии: плавление загруженной шихты и растворение ее компонентов в первичном, хорошо перегретом сульфидно-оксидном расплаве, окисление сульфидов, процессы штейно - и шлакообразования. Последовательность их протекания в этом случае выделить невозможно. Фактически все они идут одновременно в определенном объеме расплава.

При осуществлении указанных процессов физико-химические превращения начинаются с момента загрузки шихты в интенсивно перемешиваемый расплав. Шихту можно подавать как на поверхность расплава, так и вдуванием в него вместе с окислительным реагентом. Подаваемое в расплав дутье обеспечивает его интенсивный барботаж, что способствует ускорению всех физико-химических процессов. Однако разделения и отстаивания жидких продуктов плавки в условиях интенсивного барботажа происходить не может; эта стадия плавки должна проводиться в отдельной зоне или в специальном аппарате.

К настоящему, времени предложено большое количество технологических и аппаратурных вариантов автогенных плавок в расплавах. Среди них особый интерес представляют процесс плавки Ванюкова (плавка в жидкой ванне), разработанный в СССР, и зарубежные процессы - "Норанда" (Канада) и "Мицубиси" (Япония), внедоенные в промышленном масштабе.

Показатель,	отражательная	КФП	финская	КИВЦЭТ	Норанда	Мицубиси	Ванюкова
Удельный проплав Т(м×сут)	4...5	10...13	9...12	3...5	10...И	20	60...80
Содержание меди, %:
в штейне	20..30	38...40	60	40...50	70.„75	65	45...55
в шлаке (без обеднения)	0,4... 0,5	До 1,2	1...1.5	0.3...0.6	5	0,5	0,5... 0,6
Содержание SiO2, %:
в шлаке, % ...	34...42	28...34	29...30	_		30.35	30...32 ,
Влажность шихты, %	6...8	До1	До1	До1	10...13	До1	6...8
Крупность шихты, мм	До 5	0,1	0,1	0,1	До 10	До1	До 50
Пылевынос, %	1...2	9...12	7...10	_	5	3...5	1
Содержание в дутье 02 ,%	До 25	95	35...40	95	До 37	45	60...65
Содержание в газах SO2, %	1...2	70... 75	18...20	35...50	16.„20	35	20...40
Расход условного топлива, %	18.„22	До 2	До 5	10... 12	9...10		До 2

2 МЕТАЛЛУРГИЯ НИКЕЛЯ

2.1 Характеристика сырьевой базы получения никеля (минералы, руды, месторождения, % содержание Ni в исходном сырье и концентратах).

В настоящее время никелевые заводы перерабатывают в основном 2 типа руд, резко различающихся по химическому составу и свойствам: окисленные Ni-ые руды и сульфидные Cu-Ni.

Окисленные Ni-ые руды представляют собой горные породы вторичного происхождения, состоящие в основном из гидратированных магнезиальных силикатов, алюмосиликатов и оксида железа. Ni-е минералы составляют незначительную часть рудной массы. Наиболее часто Ni находится в виде бунзеита NiO, гарниерита
(Ni, Mg)O∙SiO3∙2H2O.

Состав окисленных руд, %: Ni 0,7-4; Co 0,04-0,16; SiO2 15-75; Fe2O3 5-65; Al2O3 2-25; Cr2O3 1-4; MgO 2-25; CaO 0,5-2. Они обладают высокой гигроскопичностью (до 40%).

В СНГ промышленные месторождения окисленных Ni руд расположены на Урале и на Украине, за рубежом – в Новой Каледонии, на Кубе, Филиппинах, в США, Бразилии, Индонезии, Австралии и Греции.

В сульфидных рудах Ni присутствует главным образом в виде пентландита (Ni, Fe)S. Основным спутником Ni является Cu в виде CuFeS2. Из-за высокого содержания Cu эти руды называют Cu-Ni-ми, они содержат Co, металлы Pt-ой группы, Au, Ag, Se, Te и др.

Состав сульфидных Cu-Ni руд, %: Ni 0,3-5,5; Cu 0,2-1,9; Co 0,02-0,2; Fe 30-40; S 17-28; SiO2 10-30; MgO 1-10; Al2O3 5-8.

Месторождения сульфидных руд на полуострове Таймыр и Кольском полуострове, в Канаде и Австралии.

Основным способом обогащения сульфидных Cu-Ni руд является флотация. Иногда ей предшествует магнитная сепарация, направленная на выделение пирротина в самостоятельный концентрат.

В зависимости от принятой схемы обогащения можно получать коллективные Cu-Ni, Cu-е, Ni-е и пирротиновые концентраты.

	Ni	Cu	Fe	S	SiO2
Коллективный	3,6-6,5	3-6	38-40	26-30	12-14
Медный	1,5-1,6	25-30	40-45	32-34	2-4
Никелевый	6-11	4-6	37-40	25-29	14-20
Пирротиновый	0,1-1,55	0,05-0,17	55-60	36-37	1-3

2.2 Привести и охарактеризовать схему получения Ni из сульфидного сырья.

Плавку можно вести в шахтных печах, в отражательных и эл-х печах и практически любым автогенным процессом. Основным способом является плавка в рудотермических печах. Сульфидные Cu-Ni руды с содержанием > 1,5% Ni обычно плавят без обогащения. Их подготовка к плавке сводится к дроблению, сушке, шихтовке. Флотационные концентраты перед э/плавкой укрупняют методами агломерирующего обжига или окатывания с последующим окислительным обжигом.

Шлаки плавки на штейн: 0,07-0,11 Ni; 0,06-0,1 Cu; 0,03-0,04 Co; 41-45 SiO2; 24-30 FeO; 10-22 MgO; 5-12 Al2O3; 3-5 CaO.

Штейны содержат: 1-16 Ni; 7-12 Cu; 0,3-0,5 Co; 47-55 Fe; 23-27 S. Штейны из печи выпускают при 1100-1150°С.

Кроме штейна и шлака, при плавке образуются газы. Они состоят из N2, O2, SO2 и H2O. Они образуются в основном за счет термической диссоциации высших сульфидов и карбонатов и горения углеродистых материалов шихты и электродов. Десульфуризация 15-20% при плавке руд и окатышей и 2-5% при плавке агломерата. Пылевынос 0,4-0,5% от массы шихты. Газы бедные по SO2.