RU2688000C1 - Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit - Google Patents
Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688000C1 RU2688000C1 RU2018112185A RU2018112185A RU2688000C1 RU 2688000 C1 RU2688000 C1 RU 2688000C1 RU 2018112185 A RU2018112185 A RU 2018112185A RU 2018112185 A RU2018112185 A RU 2018112185A RU 2688000 C1 RU2688000 C1 RU 2688000C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- melt
- ferronickel
- iron
- slag
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 3
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 11
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, с получением ферроникеля и чугуна.The invention relates to metallurgy, in particular to the process of pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore containing non-ferrous metals and iron, with the production of ferronickel and iron.
Основной способ переработки окисленных никелевых руд в России -плавка в шахтных печах на штейн с дальнейшей переработкой на никель (Коротич В.И., Набойченко С.С., Сотников А.И. и др. «Начала металлургии», Екатеринбург: УГТУ, 2000, 392 с.), при котором руду совместно с сульфидизаторами (пирит или гипс) подвергают восстановительно-сульфидирующей плавке, в ходе которой оксид никеля и частично оксид железа превращаются в сульфиды (штейн), а большая часть железа и пустая порода - в шлак. Штейн перерабатывают в конвертере, а шлак отправляют в отвал. Конвертирование штейна обеспечивает отделение от никеля оставшейся части железа. В результате конвертерной плавки получается файнштейн, который дробят, измельчают и подвергают окислительному обжигу в печах кипящего слоя (КС) до оксида никеля, который восстанавливается до чернового никеля в дуговой электропечи.The main method of processing of oxidized nickel ores in Russia is smelting in a shaft furnace for matte with further processing into nickel (Korotich V.I., Naboychenko S.S., Sotnikov A.I. and others. Beginning of Metallurgy, Yekaterinburg: USTU, 2000, 392 pp.), In which the ore, together with sulphidization (pyrite or gypsum), is subjected to sulphidation-reducing smelting, during which nickel oxide and partially iron oxide are converted to sulphides (matte), and most of the iron and waste rock - into slag . Stein is processed in a converter, and slag is sent to the dump. The matte conversion provides for the separation of the remaining iron from the nickel. As a result of converter smelting, a matte is obtained, which is crushed, crushed and subjected to oxidative roasting in a fluidized bed furnace (CS) to nickel oxide, which is reduced to rough nickel in an electric arc furnace.
К основным недостаткам данного способа относятся: высокий расход кокса и флюса, низкое извлечение никеля и кобальта в штейн, потери железа со шлаком, большой расход электроэнергии.The main disadvantages of this method are: high consumption of coke and flux, low extraction of nickel and cobalt in matte, loss of iron with slag, high energy consumption.
Известен способ переработки окисленных никелевых руд в электропечи (Грань А.Е., Онищин Б.П., Майзель Е.И. Электроплавка окисленных никелевых руд. М.: Металлургия, 1971, 248 с.), предусматривающий восстановительную плавку агломерированной или предварительно подвергнутой обжигу во вращающейся печи руды.A known method of processing oxidized nickel ores in an electric furnace (Gran AE, Onishchin BP, Maisel EI Electromelting of oxidized nickel ores. M .: Metallurgy, 1971, 248 pp.), Providing for the smelting of agglomerated or previously subjected to roasting in a rotary kiln ore.
К недостаткам данного метода можно отнести - высокий расход электроэнергии при электродуговой плавке никелевой руды, поступающей из трубчатой печи (электродуговая плавка огарка), низкое содержание никеля в сплаве (менее 20%), наличие в ферроникеле углерода, кремния, хрома, для удаления которых требуется проведение дополнительных операций.The disadvantages of this method include high energy consumption during electric arc smelting of nickel ore coming from a tube furnace (electric arc smelting of cinder), low nickel content in the alloy (less than 20%), carbon, silicon, chromium in ferronicles, which require removal carrying out additional operations.
Известен способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд, включающий предварительный подогрев никелевой руды совместно или без флюсующих добавок в нагревательной печи (трубчатая вращающаяся печь, агломашина, циклонная печь и т.п.) при температуре ниже 700°С без получения жидких расплавов; плавление никелевой руды с флюсующими добавками в плавильной печи (печь жидкой ванны, печь с погруженным факелом и т.п) за счет сжигания топлива (каменного угля, природного газа, мазута и т.п.) с получением рудофлюсового расплава; восстановительную плавку рудофлюсового расплава на ферроникель в электродуговой печи постоянного или переменного тока, при этом газы плавильной и электродуговой печей используются для подогрева никелевой руды. (Патент РФ 2453617, МПК С22В 23/02, опубл.20.06.2012).The known method of pyrometallurgical processing of oxidized nickel ores, including preheating of nickel ore with or without fluxing additives in a heating furnace (tubular rotary kiln, sinter machine, cyclone kiln, etc.) at a temperature below 700 ° C without obtaining liquid melts; melting of nickel ore with fluxing additives in a smelting furnace (furnace of a liquid bath, furnace with a submerged torch, etc.) due to the combustion of fuel (coal, natural gas, fuel oil, etc.) to produce an ore-flux melt; reduction smelting of the ore-flux melt on ferronickel in an electric arc furnace of direct or alternating current, while the gases of the smelting and electric arc furnaces are used to heat nickel ore. (Patent of the Russian Federation 2453617, IPC C22B 23/02, published on 20.06.2012).
К недостаткам данного метода можно отнести высокий расход электроэнергии при электродуговой плавке никелевой руды, высокие эксплуатационные затраты, сложность аппаратурного оформления, низкое содержание никеля в ферроникеле (20%) и наличие в ферроникеле вредных примесей, для удаления которых требуется проведение дополнительных операций.The disadvantages of this method include high energy consumption during electric arc smelting of nickel ore, high operating costs, complexity of instrumentation, low nickel content in ferronickel (20%) and the presence of harmful impurities in ferronickel, which require additional operations to remove.
В качестве прототипа выбран способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд, включающий подачу в плавильный агрегат порций шихты из подготовленной никельсодержащей руды, углеродистого восстановителя (УВ) и флюсовых добавок, подачу энергии на расплавление шихты и восстановление в расплаве никеля из оксида никеля и части железа из оксидов железа УВ, образование ферроникелевого расплава, удаление расплава и шлака из плавильного агрегата, причем до подачи в плавильный агрегат порции шихты расплавляют ранее произведенный ферроникель (ФН) и этой массе обеспечивают вращение до образования лунки параболоидной формы, УВ первоначально вводят в расплавленный жидкий ФН в пределах до 2,5%, температуру ФН снижают до 1350-1450°С, порции шихты расплавляют на поверхности параболоидной лунки, энергию вводят пропорционально массе подаваемой шихты как от поверхности углеродистого расплава ФН, так и через поверхность образующегося шлакового расплава, основную часть никеля из оксида никеля и часть железа из оксидов железа восстанавливают углеродом расплава ФН до тех пор, пока в ФН содержание углерода не понизится до 1-1,2%, обедненный по никелю шлак удаляют после переработки каждой порции шихты, а после слива последней порции температуру ФН повышают до величины, превышающей температуру плавления ФН на 50-100°С, и из ФН удаляют остатки углерода, вновь полученный безуглеродистый ФН удаляют из плавильного агрегата, а оставшуюся часть расплава вновь науглероживают до 2,5%, операции повторяют.(Коршунов Е.А., Лисиенко В.Г., Буркин С.П., и др. патент РФ 2185457, МПК С22В 23/02, опубл. 20.07.2002)As a prototype, the method of pyrometallurgical processing of oxidized nickel ores is selected, which includes supplying to the smelting unit portions of the charge from prepared nickel-containing ore, carbonaceous reducing agent (HC) and flux additives, supplying energy for melting the charge and recovering nickel from nickel oxide and part of iron from oxides in the melt iron HC, the formation of ferronickel melt, the removal of the melt and slag from the melting unit, and before serving in the melting unit the batches of the charge are melted earlier ferronickel (FN) and this mass provide rotation to the formation of a paraboloid-shaped well, HC is initially injected into the molten liquid FN to within 2.5%, the temperature of the FN is reduced to 1350-1450 ° C, portions of the mixture are melted on the surface of the paraboloid well, energy is injected proportional to the mass of the fed mixture both from the surface of the carbon melt TN, and through the surface of the resulting slag melt, the main part of nickel from nickel oxide and part of iron from iron oxides is reduced by carbon of the melt TN to as long as and in FN, the carbon content will not drop to 1-1.2%, the nickel-depleted slag is removed after processing each portion of the charge, and after the last portion is discharged, the FN temperature is increased to a value exceeding the F melting temperature by 50-100 ° С, and FN removes carbon residues, newly obtained carbon-free FN is removed from the melting unit, and the remaining melt is carbonized again to 2.5%, the operation is repeated. (Korshunov EA, Lisienko VG, Burkin S.P., and others RF Patent 2185457, IPC C22B 23/02, publ. 07.20.2002)
К недостаткам способа можно отнести его сложность, значительные энергозатраты, необходимость применения большого количества металлургического оборудования. При получении ферроникеля с содержанием никеля более 70% его извлечение в сплав составляет менее 10%, а при высоком извлечении никеля в ферроникель, его содержание в сплаве составляет менее 20%.The disadvantages of the method include its complexity, significant energy consumption, the need to use a large number of metallurgical equipment. Upon receipt of ferronickel with a nickel content of more than 70%, its extraction into the alloy is less than 10%, and with high extraction of nickel into ferronickel, its content in the alloy is less than 20%.
Задачей изобретения является получение богатого ферроникеля, содержащего более 70% никеля и чугуна, легированного никелем.The objective of the invention is to obtain a rich ferronickel containing more than 70% Nickel and iron doped with Nickel.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение содержания никеля в ферроникеле при высоком извлечении никеля при переработке руд с высоким коэффициентом Fe/Ni.The technical result of the invention is to increase the nickel content in ferronickel with high extraction of nickel in the processing of ores with a high coefficient of Fe / Ni.
Указанный технический результат достигается следующим образом. В способе пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, включающем подачу в плавильный агрегат порций шихты из подготовленной никельсодержащей руды, углеродистого восстановителя и флюсовых добавок, подачу энергии на расплавление шихты и восстановление в расплаве никеля из оксида никеля и части железа из оксидов железа углеродистым восстановителем с образованием ферроникелевого расплава, удаление расплава и шлака из плавильного агрегата и направление шлака на получение чугуна, согласно изобретению восстановление никеля и железа осуществляют барботажом оксидного расплава газом с составом, соответствующим составу продуктов сгорания углерода в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,5-0,6, образующимся в результате взаимодействия кислорода с углеродом твердого углеродсодержащего материала, содержащихся в смеси, подаваемой в ферроникелевый расплав, находящийся на подине плавильного агрегата.This technical result is achieved as follows. In the method of pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore, which includes supplying to the smelting unit portions of the charge from prepared nickel-containing ore, carbonaceous reducing agent and flux additives, supplying energy for melting the mixture and recovering nickel from nickel oxide and part of iron from iron oxides with carbonaceous reducing agent and recovering nickel oxide from the nickel oxide and part of the iron oxide from the carbonaceous reducing agent with a piece of iron and iron oxide from the iron oxide from the nickel oxide and part of the iron oxide from the carbonaceous reducing agent. the melt, the removal of the melt and slag from the melting unit and the direction of the slag to obtain iron, according to the invention recovery nickname For iron and carry out the bubbling of the oxide melt gas with a composition corresponding to the composition of the combustion products of carbon in oxygen with an oxidizer consumption coefficient α = 0.5-0.6, resulting from the interaction of oxygen with carbon solid carbonaceous material contained in the mixture fed to the ferronickel the melt located on the bottom of the melting unit.
В прототипе в качестве восстановителя используют углерод, растворенный в ферроникеле. Восстановление никеля и железа из оксидного расплава углеродом, растворенным в металле, протекает намного интенсивней, чем при использовании твердого углерода. Однако, данный процесс, протекающий, в основном, на границе науглероженного металлического слоя и шлака приводит к интенсивному вспениванию последнего, которое носит неуправляемый характер и может привести к взрывам, выбросам, т.е. к существенному нарушению технологии.In the prototype, carbon dissolved in ferronickel is used as a reducing agent. The reduction of nickel and iron from molten oxide with carbon dissolved in a metal proceeds much more intensively than with the use of solid carbon. However, this process, which takes place mainly at the border of the carburized metal layer and slag, leads to intensive foaming of the latter, which is uncontrollable in nature and can lead to explosions, emissions, i.e. to a significant violation of technology.
В предлагаемом способе для исключения указанного эффекта в качестве восстановителя используют газ, получаемый в результате взаимодействия кислорода и углерода в смеси, содержащей кислород и твердый углеродсодержащий материал, вдуваемой в расплавленный ферроникель, находящийся под слоем шлака на подине печи, с коэффициентом расхода окислителя α=0,5-0,6, барботируемый через слой оксидного расплава. Если α<0,5, часть углерода не окислится, растворится в металле, науглеродит его и впоследствии приведет к вышеуказанному эффекту. Если α>0,6, содержание CO2 в газе-восстановителе превысит 5%, что отрицательно скажется на процессе восстановления и снизит степень извлечения никеля.In the proposed method, to eliminate this effect, a gas obtained as a result of the interaction of oxygen and carbon in a mixture containing oxygen and solid carbon-containing material injected into the molten ferronickel under the slag layer on the furnace hearth with an oxidant consumption coefficient α = 0 is used as a reducing agent. , 5-0,6, barbotiruyushchy through the layer of oxide melt. If α <0.5, part of the carbon will not oxidize, dissolve in the metal, carbon it and subsequently lead to the above effect. If α> 0.6, the content of CO 2 in the reducing gas will exceed 5%, which will adversely affect the recovery process and reduce the degree of nickel extraction.
Вдувание смеси, содержащей кислород и твердый углеродсодержащий материал, в расплав ферроникеля принято из следующих соображений. При вдувании смеси в расплав, отдельные частицы углеродсодержащего материала могут не успеть сгореть и вылетят в расплав. Если расплав - шлак, то происходит их взаимодействие с оксидами с образованием газа. Шлаки обладают высокой вязкостью и относительно небольшим поверхностным натяжением, поэтому неконтролируемая реакция может привести к вспениванию, выбросам и взрывам. При вдувании смеси в ферроникель такие частицы будут растворяться в металле, взаимодействовать с кислородом и СО2 с образованием СО. Из-за низкой вязкости и высокого поверхностного натяжения этот процесс проходит спокойно без вспенивания.The injection of a mixture containing oxygen and solid carbon-containing material into the melt of ferronickel was made from the following considerations. When the mixture is injected into the melt, individual particles of carbon-containing material may not have time to burn and fly into the melt. If the melt is slag, then they interact with oxides with the formation of gas. Slags have a high viscosity and relatively low surface tension, so an uncontrolled reaction can lead to foaming, emissions and explosions. When the mixture is injected into ferronickel, such particles will dissolve in the metal, interact with oxygen and CO 2 to form CO. Due to the low viscosity and high surface tension, this process proceeds calmly without foaming.
При окислении углерода выделяется тепло, а при барботаже газа через слой шлака последний вспенивается, поэтому общее количество подаваемой смеси, состоящей из кислорода и твердого углеродсодержащего материала, подбирается таким образом, чтобы выделение тепла было максимальным, но общее количество образующегося газа не превысило допустимого для высоты вспененного слоя, для предотвращения аварийной ситуации. Дополнительное тепло, необходимое для плавления руды, восстановления железа и никеля и поддержания металла и шлака в расплавленном состоянии получают за счет дожигания отходящих газов над зеркалом шлака и подачей электроэнергии. Тепло отходящих газов используют для предварительного нагрева шихты. Излишки тепла могут быть использованы для подогрева дутья.When carbon is oxidized, heat is released, and when gas is bubbled through the slag layer, the latter foams, so the total amount of the mixture, consisting of oxygen and solid carbon-containing material, is selected so that the heat release is maximum, but the total amount of the resulting gas does not exceed the allowable height foam layer to prevent an emergency. Additional heat needed to melt the ore, reduce iron and nickel, and keep the metal and slag in the molten state is obtained by burning off the flue gases above the slag mirror and supplying electricity. Heat waste gases are used to preheat the mixture. Excess heat can be used to heat the blast.
Процесс ведут следующим образом.The process is as follows.
Исходную шихту, содержащую никелевую руду вместе с флюсующими добавками предварительно нагревают в нагревательном агрегате, в качестве которого могут быть использованы вращающаяся, многоподовая и другие печи, что позволяет снизить общий расход энергии на получение ферроникеля. В качестве газа-теплоносителя используют отходящие газы плавильного агрегата. Подготовленную нагретую шихту подают в плавильный агрегат, в качестве которого используют электропечь переменного или постоянного тока на зеркало расплавленного ферроникеля, оставленного от предыдущей плавки. Нагрев руды, ее плавление и восстановление никеля из оксидного расплава проводят за счет тепла, получающегося за счет горения углерода в кислороде смеси, содержащей твердый углеродсодержащий материал и кислород, подаваемой в жидкий ферроникель, находящийся на дне печи, электроэнергии и тепла, образующегося при дожигании отходящих газов над зеркалом шлака. При этом восстановление никеля и железа осуществляется газом, образующимся в результате взаимодействия кислорода и углерода в смеси, с коэффициентом расхода окислителя α=0,5-0,6, барботируемым через слой оксидного расплава. Плавку проводят до тех пор, пока содержание никеля в шлаке не будет составлять около 20% от исходного. При этом получаем ферроникель с содержанием никеля не менее 70%. Меньшее время восстановления приведет к уменьшению выхода ферроникеля, большее к дополнительным затратам энергии. Обедненный по никелю шлак удаляют после переработки каждой порции шихты и в жидком виде подают в другой агрегат для получения чугуна, а на зеркало металла подают очередную порцию подготовленной шихты. После проведения нескольких плавок часть ферроникеля сливают, а остаток используют для следующей серии.The initial charge containing nickel ore together with fluxing additives is preheated in a heating unit, which can be used as rotating, multi-stream and other furnaces, which allows reducing the total energy consumption for producing ferronickel. The flue gases of the melting unit are used as the heat carrier gas. The prepared heated mixture is fed to the melting unit, which is used as an alternating or direct current electric furnace on the mirror of the molten ferronickel left from the previous melt. Heating of the ore, its melting and reduction of nickel from the oxide melt is carried out due to the heat resulting from the combustion of carbon in oxygen of a mixture containing solid carbon-containing material and oxygen supplied to the liquid ferronickel located at the bottom of the furnace, electricity and heat generated during the afterburning of waste gases above the slag mirror. In this case, the reduction of nickel and iron is effected by a gas formed as a result of the interaction of oxygen and carbon in the mixture, with an oxidizer consumption coefficient α = 0.5-0.6, which is bubbled through the oxide melt layer. Melting is carried out until the nickel content in the slag is about 20% of the initial one. In this case, we obtain ferronickel with a nickel content of at least 70%. A shorter recovery time will lead to a decrease in the yield of ferronickel, more to the additional cost of energy. Nickel-depleted slag is removed after each portion of the charge is processed, and in liquid form is fed to another unit to produce iron, and the next portion of the prepared charge is fed to the metal mirror. After several heats, part of the ferronickel is poured, and the residue is used for the next series.
Способ осуществлен в лабораторных условиях с использованием метода моделирования процесса.The method was carried out in laboratory conditions using the process simulation method.
Для эксперимента использовали окисленную никелевую руду, содержащую, масс. %: 12,8 Feoбщ, 6,2 FeO, 11,5 Fe2O3, 1,2 CaO, 14,0 MgO, 47,2 SiO, 4,1 Al2O3, 1,3 NiO, 1,10 Cr2O3, потери при прокаливании 10,4. В качестве углеродсодержащего материала использовали коксик, а в качестве флюса - известняк. Опыты проводили в печи Таммана. Предварительно из 150 железа и 350 г никеля в алундовом тигле при температуре 1500°С получили расплавленный ферроникель. На его поверхность насыпали 300 г шихты, полученной в процессе проведенного ранее декарбонизирующего обжига смеси окисленной никелевой руды указанного выше состава и известняка в пропорции (5:1). После расплавления последней в металлический расплав через алундовую фурму с внутренним диаметром 3 мм со скоростью со скоростью 2 л/мин подавали смесь кислорода с коксиком, размолотым до крупности менее 100 мкм, полученную путем их предварительного смешения в циклоне. Отбор проб осуществляли путем погружения в оксидный расплав холодного стального стержня с последующим его охлаждением вместе с налипшим на него шлаком в воде.For the experiment used oxidized nickel ore containing, mass. %: 12.8 Fe obsch , 6.2 FeO, 11.5 Fe 2 O 3 , 1.2 CaO, 14.0 MgO, 47.2 SiO, 4.1 Al 2 O 3 , 1.3 NiO, 1 , 10 Cr 2 O 3 , loss on ignition 10.4. Toxic was used as a carbon-containing material, and limestone as a flux. The experiments were carried out in a Tamman furnace. Beforehand, from 150 iron and 350 g of nickel in an alundum crucible at a temperature of 1500 ° C, molten ferronickel was obtained. 300 g of the mixture obtained in the process of the earlier decarbonizing roasting of a mixture of oxidized nickel ore of the above composition and limestone in the proportion (5: 1) were poured on its surface. After the latter was melted, a mixture of oxygen and coke milled to a particle size of less than 100 microns, obtained by their preliminary mixing in a cyclone, was fed into the metal melt through an alundum tuyere with an inner diameter of 3 mm at a speed of 2 l / min. Sampling was carried out by immersing a cold steel rod in an oxide melt, followed by cooling it along with slag adhering to it in water.
Результаты эксперимента приведены в таблице.The results of the experiment are given in the table.
Преимуществом предлагаемого способа является получение богатого ферроникеля, чугуна, легированного никелем, пригодного для дальнейшего использования в черной металлургии, при извлечении из руды железа и никеля более чем на 90%, снижение расхода электроэнергии за счет использования для восстановления и плавления руды тепла отходящих газов и горения твердого углеродсодержащего топлива.The advantage of the proposed method is to obtain a rich ferronickel, cast iron doped with nickel, suitable for further use in ferrous metallurgy, when iron and nickel are extracted from ore by more than 90%, reducing power consumption due to the use of exhaust gas heat and burning for ore recovery and melting solid carbon-based fuels.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112185A RU2688000C1 (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112185A RU2688000C1 (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688000C1 true RU2688000C1 (en) | 2019-05-17 |
Family
ID=66578923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112185A RU2688000C1 (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688000C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3904400A (en) * | 1971-02-26 | 1975-09-09 | Basic Inc | Segregation roast process for the recovery of nickel from lateritic ore |
| RU2185457C2 (en) * | 2000-05-26 | 2002-07-20 | Региональное Уральское отделение Академии инженерных наук Российской Федерации | Method of processing oxide-bearing nickel ore |
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
| EP1586665B1 (en) * | 2004-03-31 | 2016-05-11 | General Electric Company | Producing nickel-base cobalt-base iron-base iron-nickel-base or iron-nickel-cobalt-base alloy articles by reduction of nonmetallic precursor compounds and melting |
-
2018
- 2018-04-04 RU RU2018112185A patent/RU2688000C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3904400A (en) * | 1971-02-26 | 1975-09-09 | Basic Inc | Segregation roast process for the recovery of nickel from lateritic ore |
| RU2185457C2 (en) * | 2000-05-26 | 2002-07-20 | Региональное Уральское отделение Академии инженерных наук Российской Федерации | Method of processing oxide-bearing nickel ore |
| EP1586665B1 (en) * | 2004-03-31 | 2016-05-11 | General Electric Company | Producing nickel-base cobalt-base iron-base iron-nickel-base or iron-nickel-cobalt-base alloy articles by reduction of nonmetallic precursor compounds and melting |
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3162706B2 (en) | Ferroalloy production using a molten bath reactor. | |
| RU2476611C2 (en) | Extraction of metals from wastes containing copper and other metals of value | |
| US4006010A (en) | Production of blister copper directly from dead roasted-copper-iron concentrates using a shallow bed reactor | |
| JP3513832B2 (en) | Operating method of movable hearth furnace and movable hearth furnace | |
| JP7364899B2 (en) | Melting method of cold iron source with slag reduction | |
| AU739426B2 (en) | Process for reducing the electric steelworks dusts and facility for implementing it | |
| RU2194781C2 (en) | Method of processing raw materials containing nonferrous metals and iron | |
| US3390979A (en) | Direct steel making process | |
| JP2003105452A (en) | Method for producing reduced metal | |
| RU2688000C1 (en) | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit | |
| RU2610975C2 (en) | Method of steel production in electric arc furnace | |
| JP3817969B2 (en) | Method for producing reduced metal | |
| RU2542042C2 (en) | Depletion of copper-bearing slags | |
| RU2344179C2 (en) | Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method | |
| JP2009167469A (en) | Processing method for copper-containing dross | |
| WO2007038840A1 (en) | Method and apparatus for lead smelting | |
| RU2639396C1 (en) | Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore | |
| RU2808305C1 (en) | Processing method for oxidized nickel ore | |
| RU2280704C1 (en) | Method of processing nickel-containing iron ore material | |
| RU2682197C1 (en) | Method of pyrometallurgical processing of oxidated nickel ore | |
| Gudim et al. | Waste-free processing of steel-smelting slag | |
| US2879158A (en) | Method for the separation of impurities from cobalt-containing materials | |
| RU2756057C2 (en) | Method for obtaining vanadium cast iron from iron-vanadium raw materials | |
| RU2364640C1 (en) | Method of processing zinc-containing copper materials | |
| AU2006299743C1 (en) | Method and apparatus for lead smelting |