Способ получения никеля из отходов

Изобретение относится к области переработки содержащих никель и алюминий отходов для получения металлического никеля. Способ заключается в том, что отходы с содержанием никеля от 10% и более и содержанием алюминия от 30% и более расплавляют, подают расплав через форсунку и диспергируют капли расплава в охлаждающем реагенте. Подвергают полученный порошок магнитной сепарации для разделения на магнитную и немагнитную фракции, окисляют магнитную фракцию путем обжига, далее смешивают окисленную магнитную фракцию со шлакообразующими компонентами и упомянутым порошком немагнитной фракции и проводят алюминотермическое восстановление никеля, обеспечивается эффективная переработка отходов, содержащих никель и алюминий, в частности их сплавы, 6 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области переработки содержащих никель и алюминий отходов для получения металлического никеля.

Известны различные способы переработки никельсодержащих отходов на металлический никель. В частности, известны способы получения никеля из его окислов путем алюминотермии (Плинер Ю.П. и др. Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур. М., 1963; Лякишев Н.П. и др. Алюминотермия, Металлургия. М., 1978).

Известен "Способ переработки никельсодержащих отходов" по заявке на изобретение RU №96123366, дата публикации 20.01.99, МПК С 222 В 7/00, С 22 В 23/02, характеризующийся тем, что обогащенные отходы в виде шламов, шлаков, окалины и пыли смешивают и увлажняют, после чего смесь упаривают с последующим охлаждением, в смесь вводят восстановитель и добавляют предварительно измельченные проволоку, стружку и т.д. На поверхности полученной шихты укладывают поджиговую смесь и поджигают. В качестве восстановителя используют гранулы алюминиевого сплава.

Наиболее близким к заявляемому способу является "Способ переработки металлоабразивных отходов магнитных кобальтосодержащих и никельсодержащих сплавов" (RU 2148661 С1, опубл. 05.10.2000).

Способ включает окислительный обжиг металлоабразивных отходов, перемешивание их с алюминиевым порошком, шлакообразующими компонентами и проведение алюминотермического восстановления металлов из их окислов в реакционных емкостях.

Окислительный обжиг производят в две стадии. Между стадиями обжига осуществляют помол отходов до фракции не более 300 мкм и их магнитную сепарацию. Первую стадию обжига производят при температуре 900-1100°С в течение 1,5-3 ч, а вторую стадию - при температуре 900-1000°С в течение 1,0-1,5 ч. Перед проведением алюминотермического восстановления реакционные емкости вместе с загруженной в них реакционной смесью нагревают до 300-500°С. При этом снижается содержание углерода и неметаллических включений в магнитных кобальтсодержащих и никельсодержащих сплавах, оказывающих вредное влияние на магнитные свойства и структуру магнитотвердых сплавов.

Известный способ не позволяет полностью использовать составляющие отходов, в частности, отходы алюминия. Окислы алюминия после обжига в процессе магнитной сепарации отделяются и далее в технологии восстановления никеля не используются.

Заявляемый способ решает задачу использования составляющих никеля и алюминия, то есть позволяет эффективно перерабатывать отходы, содержащие никель и алюминий, в частности сплавы алюминия и никеля.

Поставленная задача достигается тем, что отходы с содержанием никеля от 10% и более и содержанием алюминия от 30% и более расплавляют, подают расплав через форсунку и диспергируют капли расплава в охлаждающем реагенте. Подвергают полученный порошок магнитной сепарации для разделения на магнитную и немагнитную фракции, окисляют магнитную фракцию, например, путем обжига. Далее смешивают окисленную магнитную фракцию с шлакообразующими компонентами и упомянутым порошком немагнитной фракции и проводят алюминотермическое восстановление никеля.

Заявляемый способ характеризуется тем, что в нем более полно используются все компоненты отходов, содержащих никель и алюминий. Расплавленные отходы превращают в порошок путем диспергирования. магнитную часть порошка, которая содержит в основном никель, далее окисляют, с целью получения оксидов никеля. Немагнитная фракция, в которой содержится в основном алюминий, далее используется в алюминотермическом процессе для восстановления никеля из его оксидов. Таким образом, все составляющие отходов наиболее полно используются в процессе получения никеля.

В частном случае выполнения способа перед расплавлением отходов их подвергают пиролизу, что позволяет исключить неметаллические включения, попавшие в отходы.

Расплавление отходов лучше проводить в неокисляющей атмосфере, при этом сокращаются потери на окислы перед получением металлического порошка.

Диспергацию расплава можно производить в атмосфере инертного газа. При диспергации получается порошок, который далее подвергают магнитной сепарации.

При диспергации в воде магнитную сепарацию можно проводить сразу в водном растворе, подвергая частички порошка движению в воде, например вихревому, заставляя их проходить между магнитами. После магнитной сепарации в воде разделенные фракции порошка подвергают обезвоживанию.

При использовании диспергации в воде можно также сначала высушить порошок, подвергнуть обезвоживанию, а затем сепарировать на магнитную и немагнитную фракции.

Способ осуществляется следующим образом.

Отбираются отходы, содержащие никель и алюминий, содержание никеля должно быть не менее 10%, содержание алюминия не менее 30%. Отходы могут быть в виде алюминиево-никелевого сплава или в виде перемешанных отходов никеля и алюминия.

Далее отходы целесообразно подвергнуть пиролизу, нагреванию в диапазоне температур 300-700°С в неокисляющей атмосфере для удаления органических загрязнений.

Расплавление отходов также ведут в неокисляющей атмосфере инертного газа выше температуры ликвидуса до температуры 500°С, если диспергирование производят водой. Если получение порошка производят распылением в атмосфере инертного газа через форсунку охлажденным газовым потоком, то расплав нагревают выше температуры ликвидуса на 50-150°С. При получении порошка и гранул, состоящих из алюминия и никеля, используются технологии, которые используются для получения алюминиевых порошков.

Если порошки получали в водной среде, то далее магнитная сепарация может производится в воде, а далее отдельные фракции, магнитная и немагнитная подвергаются сушке. В другом варианте выполнения этой операции способа сначала производится сушка порошка, а затем магнитная сепарация. В результате магнитной сепарации полученный порошок разделяется на две фракции: с преимущественным содержанием никеля и с преимущественным содержанием алюминия.

Фракция порошка, содержащая никель, подвергается окислению кислородом воздуха при температуре 600-900°С. При окислении применяются меры, позволяющие избежать спекания порошка оксидов никеля.

Окисленная магнитная фракция смешивается со шлакообразующими компонентами, полученным алюминиевым порошком из немагнитной фракции. В качестве шлакообразующего компонента может использоваться известь. Известь и оксиды алюминия, образующиеся при восстановлении, образует шлак. Алюминотермическое восстановление может производиться в реакционных емкостях, которые нагревают до температуры 300-500°С. В качестве поджиговой смеси используется алюминиевая пудра с добавками.

Жидкий никель скапливается на дне емкости, проходя через шлак в виде капель. Шлак позволяет очищать полученный никель от дополнительных включений.

1. Способ получения никеля из отходов, включающий магнитную сепарацию и алюминотермическое восстановление никеля, отличающийся тем, что расплавляют отходы с содержанием никеля от 10% и более и содержанием алюминия от 30% и более, расплав подают через форсунку и диспергируют капли расплава в охлаждающем реагенте, подвергают полученный порошок магнитной сепарации для разделения на магнитную и немагнитную фракции, окисляют магнитную фракцию, например, путем обжига, далее смешивают окисленную магнитную фракцию с шлакообразующими компонентами и упомянутым порошком немагнитной фракции и проводят алюминотермическое восстановление никеля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед расплавлением отходов их подвергают пиролизу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавление отходов проводят в неокисляющей атмосфере.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергацию капель расплава проводят в атмосфере инертного газа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергацию капель расплава проводят в воде.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанную магнитную сепарацию полученного порошка проводят в воде, а затем подвергают разделенные порошки обезвоживанию.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что полученные в результате порошки подвергают сушке и затем проводят магнитную сепарацию порошка.