Способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов. Способ включает химико-термическую обработку шлаков, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы. Обработку ведут в смеси со стальной низкоуглеродистой стружкой, полученной после токарной обработки, и хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов или их смесью при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта и проведения обменной реакции. В результате реакции никель и кобальт из газовой фазы осаждаются, диффундируют вглубь и легируют низкоуглеродистую стальную стружку, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. В результате получают сплав, содержание серы в котором не превышает ее содержание в исходном металле низкоуглеродистой стальной стружки. Техническим результатом является упрощение процесса извлечения никеля и кобальта из бедных отвальных шлаков. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ химико-термической обработки никельсодержащих конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, заключающийся в дроблении конверторного шлака, смешивании его с алюминиевым шлаком, полученным при производстве вторичного алюминия, и добавкой извести.

После чего полученную шихту, состоящую из конверторного шлака, алюминиевого шлака и извести расплавляют в электродуговой печи с целью получения ферроникеля, содержащего 5-20% Ni; 0,5-1,5% Co, остальное - железо (см. патент на изобретение №2230806, C22B 7/04).

Такой способ переработки применим для конверторных шлаков, содержащих более 1% никеля и более 0,9% кобальта. Эти шлаки подвергаются химико-термической обработке с целью извлечения никеля и кобальта до содержаний, соответствующих их содержаниям в отвальных шлаках (0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта). Дальнейшее извлечение этих компонентов данным способом является не возможным.

Заявленный способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, проводят химико-термической обработкой при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта с целью проведения обменной реакции с осаждением никеля и кобальта из газовой фазы и последующему их диффундированию вглубь и легированием низкоуглеродистой стальной стружки, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо.

Содержание серы в сплаве не превышает ее содержание в исходном составе низкоуглеродистой стальной стружки.

Технический результат обеспечивается химико-термической обработкой отвального конверторного шлака, который совместно со стальной низкоуглеродистой стружкой, хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов, или их смесью после перемешивания прокаливается в реакционном контейнере с плавким затвором при температуре 1050-1100°C в течение 4-6 часов.

Поставленная задача решается тем, что шихта, состоящая из стальной низкоуглеродистой стружки, конверторного отвального шлака и хлористого аммония или хлоридов щелочных металлов, или их смеси прокаливается в герметичной емкости- контейнере из жаропрочной стали с плавким затвором при температуре 1050-1100°C.

Хлориды щелочных металлов или хлороводород, образующийся при разложении хлористого аммония, реагирует с оксидами никеля и кобальта с образованием хлоридов. При температурах 1050-1100°C хлорид никеля возгоняется, и при соприкосновении его с поверхностью стружки происходит обменная реакция - металлический никель оседает на поверхности, а железо переходит в хлорид.

Хлорид кобальта при температуре 1050-1100°C кипит. Его пары также, соприкасаясь с железной поверхностью, выделяют металлический кобальт и хлорид железа. Осажденный на поверхности стружки никель и кобальт диффундируют вглубь, производя легирование металла стружки.

После магнитной сепарации и очистки стружки от остатков шихты стружку переплавляют, получая металл, содержащий 0,9-1,7% никеля; 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. Содержание серы в полученном после переплава стружки сплаве не превышает ее содержание в исходном материале стружки.

Способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков осуществляют следующим образом. Металлическую стружку низкоуглеродистой стали, полученную при токарной обработке, окунают в ванну, содержащую разбавленную соляную кислоту, на 1-2 минуты для удаления остатков смазочно-охлаждающей жидкости и слоя окалины, полученных при резании. Затем стружку промывают в воде и сушат теплым воздухом до полного удаления влаги.

Подготовленную стружку в количестве 10-20% по массе смешивают с отвальным шлаком в количестве 80-90% по массе, добавляя 5% сверх 100% хлористого аммония или хлоридов щелочных металлов, или их смеси. Полученную шихту упаковывают в контейнер из жаростойкой стали, применяя для герметизации плавкий затвор.

Контейнер устанавливается в камерную электрическую или газовую печь и нагревается вместе с ней до температуры 1050-1100°C. После чего следует изотермическая выдержка в течение 4-6 часов. По окончании времени изотермической выдержки контейнер из печи извлекается и остывает на воздухе до температуры окружающей среды.

Затем контейнер разбирают, стружка отделяется магнитной сепарацией, очищается от остатков шихты грохочением, и в последующем переплавляется в индукционных печах, после предварительного брикетирования, и разливается в слитки или в отливки. Полученный металл слитков или отливок содержит 0,9-1,7% никеля; 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. Содержание серы в полученных слитках или отливках такое же как в исходном металле стружки.

Таким образом, заявленный способ по сравнению с прототипами не требует металлургического передела, достаточно прост в техническом оснащении и ориентирован на извлечение никеля и кобальта из бедных по данным компонентам отвальных шлаков.

1. Способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, включающий химико-термическую обработку, отличающийся тем, что химико-термической обработке подвергают отвальные шлаки, содержащие 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы, и ведут ее в смеси со стальной низкоуглеродистой стружкой, полученной после токарной обработки, и хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов или их смесью при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта и проведения обменной реакции, в результате которой никель и кобальт из газовой фазы осаждаются, диффундируют вглубь и легируют низкоуглеродистую стальную стружку, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают сплав, содержание серы в котором не превышает ее содержание в исходном металле низкоуглеродистой стальной стружки.