Способ переработки окисленных никелевых руд

 

Использование: цветная металлургия, может быть использовано для переработки окисленного никелевого сырья. Сущность: способ переработки окисленного никелевого сырья включает подачу руды и известковых флюсов в противотоке с высокотемпературными отходящими газами, плавку с подачей углеродсодержащего топлива с получением расплава. Образующийся расплав поступает в плазменно-дуговую зону печи, где его обрабатывают плазмой нейтрального газа с подачей твердого восстановителя в количестве 0,04-0,45 от веса исходного материала. Для сульфидирования расплава используют троилитовый концентрат, подаваемый в количестве 0,02-0,03 от веса исходного материала. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки окисленного никелевого сырья.

Известен способ переработки окисленного никелевого сырья, согласно которому окисленная никелевая руда, предварительно брикетированная, подвергается восстановлению в шахтной печи восстановительным газом, полученным при сжигании мазута в специальной камере сгорания. Восстановленная руда при температуре ≈900^oC поступает в электропечь, где плавится с получением ферроникеля и шлака, которые направляются на дальнейшую переработку (Серия: Производство тяжелых цветных металлов. Производство никеля за рубежом, ч. II, вып. 2, 1979, с. 26-27, М. ЦИИНцветмет).

Недостатком известного способа являются высокий расход условного топлива и дорогостоящей электроэнергии, невысокое извлечение никеля и достигающие ≈55% выбросы серы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ переработки окисленных никелевых руд, включающий подачу руды и известковых флюсов в противотоке с высокотемпературными отходящими газами, плавку с подачей углеродсодержащего топлива с получением расплава и его сульфидирование (авт. св. СССР N 1471034, кл. F 27 B 1/00, БИ N 13, 1989). При этом плавка ведется с использованием смеси воздуха и природного газа и элементарной серы.

Основными недостатками способа являются низкое извлечение никеля и кобальта из перерабатываемого сырья, а также значительные выбросы и потери диоксида серы вследствие плохой организации процесса сульфидирования расплава.

Цель изобретения повышение извлечения никеля и кобальта из перерабатываемого материала, а также исключение выбросов диоксида серы в атмосферу.

Цель достигается тем, что в известном способе переработки окисленных никелевых руд, включающем подачу руды и известковых флюсов в противотоке с высокотемпературными отходящими газами, плавку с подачей углеродсодержащего топлива с получением расплава и его сульфидирование, согласно данному предложению, полученный расплав обрабатывают плазмой нейтрального газа с подачей твердого восстановителя в количестве (0,04-0,045) от веса исходного материала, а в качестве сульфидизатора используют троилитовый концентрат, подаваемый в количестве (0,02-0,03) от веса исходного материала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Проведенные исследования позволили установить, что плазменная доводка расплава шихты при экспериментально установленном расходе восстановителя с подачей в качестве сульфидизатора троилитового концентрата (с содержанием сульфида железа FeS до 90%) в установленных пределах, позволяет не просто интенсифицировать процесс восстановления железа, никеля и кобальта из руды, увеличив его производительность, но и исключить серу из восстановительного процесса, практически полностью переведя ее в никелевый штейн, тем самым ликвидировать возможные выбросы диоксида серы в атмосферу.

Высокая температура плазмы в сочетании с восстановителем позволяют быстро провести процесс восстановления, исключив при этом восстановление железа серой сульфидизатора.

Исследования показали также существенность при этом расходных характеристик подаваемого восстановителя.

В результате экспериментов было выявлено, что применение в качестве сульфидизатора троилитового концентрата (с содержанием сульфида железа до 90%) в заявляемых пределах дает отличные результаты, собирая восстановленные металлы в сульфидный сплав, при этом образование диоксида серы сведено к минимуму, так как сера практически полностью переходит в никелевый штейн.

Проведенный анализ уровня техники показал, что известно получение металлических никеля и/или кобальта из технических закиси окиси никеля или кобальта с использованием плазменной обработки исходного материала (патент Франции по з. N 2528872, кл. C 22 B 23/02). Однако известные способы предусматривают возможность плазменной обработки иных исходных объектов, а именно: материалов с высоким содержанием никеля (≈96%). В условиях заявляемого объекта известные способы не могут быть применены.

Пример 1. Осуществление заявляемого способа.

Окисленная никелевая руда, содержащая, мас. никель 1,00; кобальт 0,08; железо 23-24; диоксид кремния 48, в пылевидном состоянии загружается в циклонный теплообменник, в который противоточно подаются отходящие газы с расходом 3000 м³/ч.

Известковый флюс подают отдельно от руды в область отходящих газов с температурой 900^oC.

Нагретая в циклонном теплообменнике руда поступает в плавильную зону печи, куда подают углеродсодержащее топливо в количестве 0,125 от веса шихты, что составляет ≈70% от общего расхода топлива в процессе, и обогащенное кислородом дутье с расходом 300 м³/т шихты, подаваемое через фурмы под расплав с коэффициентом избытка окислителя (α) меньше единицы.

Образующийся расплав поступает в плазменно-дуговую зону печи, где происходит процесс образования никелевого штейна. В эту же зону подают остальное углеродсодержащее топливо в количестве 0,04 (≈30% всего расхода топлива в процессе), а также сульфидизатор троилитовый концентрат (содержащего ≈90% сульфида железа) в количестве 0,03 от веса шихты.

Плавку ведут при температуре 1460^oC, плазмообразующий газ азот. Расход азота составляет 120 м³/ч. Образующийся никелевый штейн накапливается на дне ванны и периодически выпускается из печи. Шлак из печи выпускается непрерывно.

В результате осуществления заявляемого способа получен штейн, содержащий, мас. никель 10-12; кобальт 0,35-0,55; серу 14-15; железо 85-87. Шлак содержал 0,03-0,04 мас. никеля, 0,01 мас. кобальта. Содержание диоксида серы в отходящих газах 0,01 мас.

Пример 2. (По прототипу) Для проведения сопоставительных испытаний по способу-прототипу исследованиям подвергалась руда того же состава, что и в примере N 1.

Производительность установки 48 т/сут.

Содержание кислорода в дутье 40% Расход сульфидизатора (троилита) к весу шихты 3% Удельный расход условного топлива 20% Содержание диоксида серы в отходящих газах 0,8% Полученный штейн содержал 30 мас. никеля.

Шлак содержал 0,09 мас. никеля, 0,014 мас. кобальта.

Результаты экспериментальных исследований по выявлению оптимальных условий проведения заявляемого способа приведены в таблице.

Как следует из анализа приведенных данных, наилучшие результаты достигаются при расходах: твердого восстановителя, подаваемого в количестве 0,04-0,045 от веса исходного материала и сульфидизатора троилитового концентрата, подаваемого в количестве 0,02-0,03 от веса исходного материала.

При недостижении заявляемых соотношений, как показали эксперименты, наблюдается повышенное содержание никеля и кобальта в шлаке.

При превышении заявляемых соотношений дальнейшего снижения содержания никеля и кобальта в шлаке не происходит, в то же время наблюдается рост содержания железа в штейне, что отрицательно сказывается на дальнейшем переделе.

Таким образом, заявляемый нами способ успешно позволяет решить проблему переработки окисленного никелевого сырья с точки зрения достижения высоких показателей извлечения ценных компонентов и обеспечения высоких экологических требований, предъявляемых к процессу в современных условиях.

Формула изобретения

Способ переработки окисленных никелевых руд, включающий подачу руды и известковых флюсов в противотоке с высокотемпературными отходящими газами, плавку с подачей углеродсодержащего топлива с получением расплава и его сульфидирование, отличающийся тем, что полученный расплав обрабатывают плазмой нейтрального газа с подачей твердого восстановителя в количестве 0,04-0,045 от веса исходного материала и в качестве сульфидизатора используют троилитовый концентрат, подаваемый в количестве 0,02-0,03 от веса исходного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1