[go: up one dir, main page]

RU2624880C2 - Method of processing oxidised of nickel ores - Google Patents

Method of processing oxidised of nickel ores Download PDF

Info

Publication number
RU2624880C2
RU2624880C2 RU2015143448A RU2015143448A RU2624880C2 RU 2624880 C2 RU2624880 C2 RU 2624880C2 RU 2015143448 A RU2015143448 A RU 2015143448A RU 2015143448 A RU2015143448 A RU 2015143448A RU 2624880 C2 RU2624880 C2 RU 2624880C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
ferronickel
melt
nickel
melting
Prior art date
Application number
RU2015143448A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015143448A (en
Inventor
Сергей Федорович Павлов
Сергей Геннадьевич Рыбин
Original Assignee
Сергей Федорович Павлов
Сергей Геннадьевич Рыбин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Федорович Павлов, Сергей Геннадьевич Рыбин filed Critical Сергей Федорович Павлов
Priority to RU2015143448A priority Critical patent/RU2624880C2/en
Publication of RU2015143448A publication Critical patent/RU2015143448A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624880C2 publication Critical patent/RU2624880C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00Obtaining nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00Furnaces of a kind not covered by any of groups F27B1/00 - F27B15/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes preliminary drying of nickel ore, annealing of nickel ore in a tubular rotary kiln, continuous charging of the resulting cinder to the bottom of the Vanyukov's furnace including melting and reducing zones and a siphon, melting the cinder in the melting zone of the furnace, transferring the resulting melt to the reducing zone of the furnace and siphoning, the production of the resulting slag and the release of the ferronickel melt from the furnace to the ladle. In this case, the ferro-nickel melt is heated on the bottom of the furnace by means of electric heaters installed in the bottom under water-cooled partitions located between the melting and reducing zones and between the reducing zone and the siphon.
EFFECT: ensuring the production of ferronickel in liquid form during the processing of oxidized nickel ores in the Vanyukov's furnace with a continuous process, ensuring the comprehensive extraction of useful components from nickel ore.
5 cl, 2 tbl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к способу переработки окисленной никелевой руды, содержащей железо, никель, кобальт и другие металлы.The invention relates to a method for processing oxidized nickel ore containing iron, nickel, cobalt and other metals.

Известен способ переработки окисленной никелевой руды в печи Ванюкова с использованием предварительного подогрева руды в трубчатой вращающейся печи (Патент на изобретение RU 2401873 С1).A known method of processing oxidized nickel ore in a Vanyukov furnace using preheating of ore in a tubular rotary kiln (Patent for invention RU 2401873 C1).

В известном способе исходное сырье (окисленную никелевую руду) сначала подсушивают, снижая ее влажность до 10-15%. Затем смесь исходного сырья и флюсов (в случае необходимости их использования) прокаливают в трубчатой вращающейся печи до 500-1300°C. В результате получают огарок, который, не охлаждая, подают в двухзонную печь Ванюкова. Плавление огарка в печи Ванюкова в плавильной зоне ведут за счет сжигания углеродсодержащего топлива (природный газ, уголь и т.п.) смесью технологического кислорода и воздуха. Восстановление железа, никеля и других металлов ведут в восстановительной зоне. Продукты плавки - шлак, ферроникель или штейн - выпускают из печи и далее перерабатывают по имеющейся на конкретном предприятии технологии.In the known method, the feedstock (oxidized nickel ore) is first dried, reducing its moisture content to 10-15%. Then the mixture of feedstock and fluxes (if necessary, use them) is calcined in a tubular rotary kiln to 500-1300 ° C. The result is a cinder, which, without cooling, is fed into a Vanyukov dual-zone furnace. The melting of the cinder in the Vanyukov furnace in the melting zone is carried out by burning carbon-containing fuel (natural gas, coal, etc.) with a mixture of process oxygen and air. The reduction of iron, nickel and other metals is carried out in the reduction zone. Smelting products - slag, ferronickel or matte - are released from the furnace and then processed according to the technology available at a particular enterprise.

К недостаткам известного способа, принятого в качестве прототипа, следует отнести следующие.The disadvantages of the known method adopted as a prototype include the following.

1. Невозможность получения ферроникеля в жидком виде при непрерывном ведении процесса плавки.1. The inability to obtain ferronickel in liquid form with the continuous conduct of the smelting process.

2. Невозможность выделения кобальта, железа и др. металлов в качестве отдельного товарного продукта при выплавке ферроникеля.2. The inability to allocate cobalt, iron and other metals as a separate commercial product in the smelting of ferronickel.

Первый недостаток объясняется следующим.The first drawback is explained by the following.

Согласно описанию патента RU 2401873 С1 при плавке ферроникеля (20% Ni) в печи Ванюкова использовали руду Кимперсайского месторождения с содержанием: - 0,90% Ni; 0,076% Co; 15,0% Fe; 0,9% CaO; 6,5% MgO; 53,2% SiO2; 1,8% Al2O3; 1,2% Cr2O3 с добавлением 20% известняка от веса сухой руды. Состав шлака при этих условиях: 58,9% SiO2; 12,8% CaO; 7,9% MgO; 2,1% Al2O3; 1,3% Cr2O3; 13% Fe (16,8% FeO).According to the description of patent RU 2401873 C1, when smelting ferronickel (20% Ni) in the Vanyukov furnace, ore from the Kimpersai deposit was used with the content of: - 0.90% Ni; 0.076% Co; 15.0% Fe; 0.9% CaO; 6.5% MgO; 53.2% SiO 2 ; 1.8% Al 2 O 3 ; 1.2% Cr 2 O 3 with the addition of 20% limestone by weight of dry ore. The composition of the slag under these conditions: 58.9% SiO 2 ; 12.8% CaO; 7.9% MgO; 2.1% Al 2 O 3 ; 1.3% Cr 2 O 3 ; 13% Fe (16.8% FeO).

Применительно к тройной диаграмме CaO-SiO2-FeO, принимая СаО как сумму CaO+MgO+Al2O3+Cr2O3, получаем следующее соотношение компонентов в шлаке: 58,9% SiO2; 24,2% СаО; 16,8% FeO.In relation to the triple diagram of CaO-SiO 2 -FeO, taking CaO as the sum of CaO + MgO + Al 2 O 3 + Cr 2 O 3 , we obtain the following ratio of components in the slag: 58.9% SiO 2 ; 24.2% CaO; 16.8% FeO.

Температура плавления такого шлака по диаграмме CaO-SiO2-FeO составляет 1300-1320°C. В реальных условиях из-за влияния других компонентов температура плавления шлака несколько ниже - 1250-1270°C. Перегрев шлака в условиях непрерывной плавки составляет 100-150°C. Таким образом, температура шлака с учетом перегрева составит 1350-1420°C, что и наблюдается на практике.The melting point of such a slag according to the diagram of CaO-SiO 2 -FeO is 1300-1320 ° C. In real conditions, due to the influence of other components, the melting point of the slag is slightly lower - 1250-1270 ° C. Overheating of slag under continuous smelting conditions is 100-150 ° C. Thus, the temperature of the slag, taking into account overheating, will be 1350-1420 ° C, which is observed in practice.

Вместе с тем, температура плавления ферроникеля с содержанием - 20%Ni, который указан в описании патента, согласно диаграмме Fe-Ni, составляет 1480°C. Принимая снижение температуры плавления из-за влияния примесей - на 50°C (по описанию патента содержание примесей незначительно - Si - 0,5%, С - 0,065%), получим температуру плавления ферроникеля - 1400-1420°C.However, the melting point of ferronickel with a content of -20% Ni, which is indicated in the patent description, according to the Fe-Ni diagram, is 1480 ° C. Taking a decrease in the melting temperature due to the influence of impurities by 50 ° C (according to the description of the patent, the content of impurities is insignificant - Si - 0.5%, C - 0.065%), we obtain the melting point of ferronickel - 1400-1420 ° C.

Таким образом, температуры шлака в печи может быть достаточно для расплавления ферроникеля, однако для его выпуска из печи в жидком виде необходим перегрев над температурой плавления еще на 100-150°C. Т.е. необходим перегрев шлака над температурой плавления на 250-300°C. Это в условиях непрерывной плавки невозможно, так как непрерывно загружаемая шихта ведет к непрерывному охлаждению расплава и подводимая энергия расходуется на ее нагрев и плавление, а не на перегрев шлака.Thus, the temperature of the slag in the furnace may be sufficient to melt the ferronickel, however, for its release from the furnace in liquid form, it is necessary to overheat another 100-150 ° C above the melting temperature. Those. overheating of the slag above the melting point by 250-300 ° C is necessary. This is impossible under continuous melting conditions, since a continuously charged charge leads to continuous cooling of the melt and the input energy is spent on its heating and melting, and not on overheating of the slag.

Перегрев возможен только в случае периодического процесса, т.е. при прекращении загрузки шихты и прогрева ванны печи до необходимой температуры. Последнее полностью нарушает принцип работы печи Ванюкова как агрегата для непрерывной переработки руд.Overheating is possible only in the case of a periodic process, i.e. upon termination of the charge loading and heating of the furnace bath to the required temperature. The latter completely violates the principle of operation of the Vanyukov furnace as an aggregate for the continuous processing of ores.

Для обеспечения непрерывного ведения процесса с беспроблемным выпуском металлического расплава из печи Ванюкова при наличии вышеуказанных шлаков необходимо снизить температуру плавления металла не менее чем на 100°C. Именно это и достигается введением в шихту сульфидизатора, т.е. введением серы в металлический расплав с получением штейна, которую на последующих переделах приходится удалять из штейна, что создает большие экологические проблемы, но позволяет выпускать металлический расплав из печи в непрерывном режиме.To ensure continuous process with trouble-free discharge of the metal melt from the Vanyukov furnace in the presence of the above slags, it is necessary to reduce the melting temperature of the metal by at least 100 ° C. This is precisely what is achieved by introducing a sulfidizer into the mixture, i.e. the introduction of sulfur into the metal melt to obtain matte, which at subsequent stages must be removed from the matte, which creates great environmental problems, but allows the metal melt to be released from the furnace in a continuous mode.

Эти обстоятельства полностью подтверждаются практикой работы опытной печи Ванюкова на ОАО «Комбинат Южуралникель» при использовании никелевой руды Буруктальского месторождения, /1, 2/. Все попытки плавки ферроникеля на этой печи закончились неудачей, наиболее устойчивый с наилучшими показателями был последний период работы этой печи октябрь-декабрь 2008 г. по варианту - непрерывная плавка агломерата буруктальской никелевой руды на штейн.These circumstances are fully confirmed by the practice of the pilot Vanyukov furnace at OAO Yuzhuralnickel Combine using nickel ore of the Buruktalsky deposit, / 1, 2 /. All attempts to smelting ferronickel on this furnace failed, the most stable with the best performance was the last period of operation of this furnace, October-December 2008, according to the option - continuous smelting of Buructal nickel ore to matte.

Например, при использовании смеси сахаринской и буруктальской руд с содержанием: 1,0-1,05% Ni; 0,07-0,08% Со; 23-24% Fe; 0,7% СаО; 5-8% MgO; 40-44% SiO2; 3,5%Al2O3; 1,4-1,8%Cr2O3 - типичные шлаки на ОАО «Комбинат Южуралникель» при плавке на штейн (8-10% Ni, 20-24% S) с учетом использования в качестве флюса известняка (8% от веса агломерата) содержали: 44-47% SiO2; 8-10% СаО; 9-10% MgO; 4,5-5,0% Al2O3; 23-28% Fe (29-36% FeO). Шлаки имели хорошую жидкоподвижность и позволяли проводить плавку непрерывным процессом как в шахтных печах, так и в печи Ванюкова при работе на штейн.For example, when using a mixture of Sakharin and Buruktal ores with a content of: 1.0-1.05% Ni; 0.07-0.08% Co; 23-24% Fe; 0.7% CaO; 5-8% MgO; 40-44% SiO 2 ; 3.5% Al 2 O 3 ; 1.4-1.8% Cr 2 O 3 - typical slags at OJSC Yuzhuralnickel Combine when smelting on matte (8-10% Ni, 20-24% S), taking into account the use of limestone as flux (8% by weight agglomerate) contained: 44-47% SiO 2 ; 8-10% CaO; 9-10% MgO; 4.5-5.0% Al 2 O 3 ; 23-28% Fe (29-36% FeO). Slags had good fluidity and allowed melt to be carried out by a continuous process both in shaft furnaces and in the Vanyukov furnace when working on matte.

Применительно к тройной диаграмме CaO-SiO2-FeO, принимая СаО как сумму CaO+MgO+Al2O3+Cr2O3, получаем следующее соотношение компонентов в шлаке: 49% SiO2; 23% СаО; 27% FeO.In relation to the triple diagram of CaO-SiO 2 -FeO, taking CaO as the sum of CaO + MgO + Al 2 O 3 + Cr 2 O 3 , we obtain the following ratio of components in the slag: 49% SiO 2 ; 23% CaO; 27% FeO.

Температура плавления такого шлака по диаграмме CaO-SiO2-FeO составляет 1200-1250°C (см. фиг. 1, /3/). (Обычная температура шлака на выпуске из шахтной и печи Ванюкова составляла - 1350-1400°C, т.е. перегрев шлака составлял 100-150°C).The melting point of such a slag according to the diagram of CaO-SiO 2 -FeO is 1200-1250 ° C (see Fig. 1, / 3 /). (The usual temperature of the slag at the outlet from the mine and the Vanyukov furnace was 1350-1400 ° C, i.e., the overheating of the slag was 100-150 ° C).

Температура плавления штейна указанного выше состава - 1150-1200°C. Т.е. обеспечивался перегрев штейна шлаком над температурой плавления штейна на - 150-200°C. Поэтому выплавка штейна в печи Ванюкова на ОАО «Комбинат Южуралникель» протекала в устойчивом непрерывном режиме.The melting temperature of the matte of the above composition is 1150-1200 ° C. Those. the matte was overheated by slag above the matte melting point by - 150-200 ° C. Therefore, matte smelting in the Vanyukov furnace at OJSC Yuzhuralnickel Combine proceeded in a steady continuous mode.

Если пересчитать состав этого штейна на ферроникель (за вычетом серы), то это будет соответствовать 11-13% Ni в ферроникеле. Температура плавления такого сплава по диаграмме Fe-Ni - 1500°C (см. фиг. 2, /4/). Это гораздо выше температуры шлака даже с учетом его перегрева. Поэтому попытки работать на печи Ванюкова ОАО «Комбинат Южуралникель» на ферроникель в непрерывном режиме плавления руды заканчивались в лучшем случае образованием настылей из ферроникеля на подине печи, выпуск ферроникеля из печи был невозможен.If we recalculate the composition of this matte on ferronickel (minus sulfur), then this will correspond to 11-13% Ni in ferronickel. The melting point of such an alloy according to the Fe-Ni diagram is 1500 ° C (see Fig. 2, / 4 /). This is much higher than the temperature of the slag, even taking into account its overheating. Therefore, attempts to work on the Vanyukov furnace of OJSC Yuzhuralnickel Combine OJSC on ferronickel in the continuous mode of ore melting ended at best with the formation of ferronickel deposits on the bottom of the furnace; it was impossible to release ferronickel from the furnace.

(В локальных зонах горения топлива в печи Ванюкова температура может достигать более 1500°C, поэтому образование ферроникеля в виде капель расплава в этих зонах - возможно. Однако при удалении расплава от зоны горения происходит его остывание и ферроникель осаждается в твердом виде на подине печи).(In local zones of fuel combustion in a Vanyukov furnace, the temperature can reach more than 1500 ° C, so the formation of ferronickel in the form of melt droplets in these zones is possible. However, when the melt is removed from the combustion zone, it cools and the ferronickel precipitates in solid form on the bottom of the furnace) .

Второй недостаток объясняется тем, что ферроникель используется как исходное сырье при выплавке стали и все металлы, которые при восстановлении никеля и железа попутно поступают в ферроникель - кобальт, медь, РЗМ и т.д., с ферроникелем попадают в сталь как примеси и уже не могут быть выделены как отдельные товарные продукты. При этом, например - кобальт и медь оказывают отрицательное воздействие на свойства стали и их допустимое содержание в ферроникеле ограничено.The second disadvantage is explained by the fact that ferronickel is used as a feedstock for steelmaking and all metals that, when nickel and iron are reduced, pass along to ferronickel - cobalt, copper, rare-earth metals, etc., with ferronickel get into steel as impurities and are no longer can be distinguished as separate commodity products. In this case, for example, cobalt and copper have a negative effect on the properties of steel and their permissible content in ferronickel is limited.

Техническим результатом изобретения является увеличение температуры образующегося в печи Ванюкова ферроникеля за счет его подогрева на подине печи специальными подогревателями и получения ферроникеля в жидком виде, достаточном для выпуска ферроникеля из печи.The technical result of the invention is to increase the temperature of the ferronickel formed in the Vanyukov furnace by heating it on the hearth of the furnace with special heaters and to obtain ferronickel in liquid form sufficient to release ferronickel from the furnace.

Технический результат достигается тем, что снизу подины печи Ванюкова устанавливают индукционные подогреватели или в подине печи устанавливают подовые электроды, которые осуществляют подогрев непосредственно ферроникеля, находящегося на подине внутри печи Ванюкова, доводя его температуру до уровня, достаточного для выпуска из печи, при этом подогрев шлака над ферроникелем подогревателями не производится.The technical result is achieved by the fact that induction heaters are installed at the bottom of the Vanyukov furnace or hearth electrodes are installed in the furnace bottom, which directly heat the ferronickel located on the bottom inside the Vanyukov furnace, bringing its temperature to a level sufficient to discharge from the furnace, while heating the slag over ferronickel heaters are not made.

Пример 1Example 1

Принципиальная схема подогрева ферроникеля в печи Ванюкова с использованием сердечниковых индукционных подогревателей, с горизонтальным расположением индуктора, приведена на фиг. 3а и фиг.3б.A schematic diagram of the heating of ferronickel in a Vanyukov furnace using core induction heaters with a horizontal arrangement of the inductor is shown in FIG. 3a and 3b.

В качестве примера на фиг. 3а и фиг. 3б приведено применение 4-х и индукционных подогревателей, расположенных в 2 ряда. Конкретное исполнение по количеству и расположению подогревателей выбирают в зависимости от габаритных размеров применяемой печи Ванюкова, габаритных размеров подогревателей и других оснований.As an example in FIG. 3a and FIG. 3b shows the use of 4 and induction heaters arranged in 2 rows. The specific design in terms of the number and location of heaters is selected depending on the overall dimensions of the Vanyukov furnace used, the overall dimensions of the heaters and other bases.

Подготовленная (дробленая и рассеянная до фракции 0-30 мм) окисленная никелевая руда, например - буруктальская, содержащая 0,86% Ni; 0,079% Со; 32,4% Fe2O3; 0,5% FeO; 0,7% СаО; 8% MgO; 42,7% SiO2; 3,3% Al2O3; 1,6% Cr2O3 и 26,5% влаги, высушенная до 13% влаги, передается в трубчатую вращающуюся печь вместе с флюсом (известняк - 12,5% от массы сухой руды), в которой за счет использования тепла отходящих от печи Ванюкова газов и тепла от сжигания природного газа и угля производится обжиг (прокалка) руды до температуры 700-750°C (для исключения спекания руды в трубчатой печи). Полученный огарок через, например - специальные отверстия или загрузочные воронки (1), установленные в крыше печи (2), непрерывно подают в плавильную зону (3) печи Ванюкова вместе с каменным углем (например длиннопламенным углем Шубаркольского месторождения) и флюсом (например известняком или доломитом), в которой огарок непрерывно расплавляют за счет тепла, полученного от сжигания природного газа и угля техническим кислородом. Смесь природного газа и технического кислорода подают в печь через фурмы - газовые горелки (4), которые устанавливают в медных водоохлаждаемых кессонах (5), расположенных выше подины печи (6). Смесь газа подают непосредственно в расплав от плавления никелевой руды в плавильной зоне.Prepared (crushed and dispersed to a fraction of 0-30 mm) oxidized nickel ore, for example, Buruktal ore containing 0.86% Ni; 0.079% Co; 32.4% Fe2O3; 0.5% FeO; 0.7% CaO; 8% MgO; 42.7% SiO2; 3.3% Al2O3; 1.6% Cr2O3 and 26.5% of moisture, dried up to 13% of moisture, is transferred to a tubular rotary kiln together with a flux (limestone - 12.5% of the mass of dry ore), in which due to the use of heat from the exhaust gases from the Vanyukov furnace and heat from natural combustion of gas and coal, ore is calcined (calcined) to a temperature of 700-750 ° C (to prevent sintering of ore in a tube furnace). The cinder obtained through, for example, special openings or loading funnels (1) installed in the roof of the furnace (2), is continuously fed into the melting zone (3) of the Vanyukov furnace together with coal (for example long-flame coal of the Shubarkol deposit) and flux (for example limestone or dolomite), in which the cinder is continuously melted due to the heat obtained from the combustion of natural gas and coal with technical oxygen. A mixture of natural gas and technical oxygen is fed into the furnace through tuyeres - gas burners (4), which are installed in copper water-cooled caissons (5) located above the hearth of the furnace (6). The gas mixture is fed directly to the melt from the melting of nickel ore in the melting zone.

Расплав из плавильной зоны самотеком перетекает в восстановительную зону (7), где производится восстановление железа, никеля, кобальта и т.д. за счет добавок каменного угля. Подвод тепла в эту зону также осуществляется за счет тепла от сжигания природного газа и угля техническим кислородом аналогично процессу в плавильной зоне, но часть углерода угля расходуется на восстановление оксидов железа, никеля, кобальта и т.д.The melt from the melting zone flows by gravity to the reduction zone (7), where iron, nickel, cobalt, etc. are reduced. due to coal additives. Heat is also supplied to this zone due to the heat from the combustion of natural gas and coal with technical oxygen, similar to the process in the melting zone, but part of the carbon in the coal is spent on the reduction of iron, nickel, cobalt, etc.

Образующийся в восстановительной зоне расплав, содержащий капли ферроникеля (8), собирается на подине печи и через приемные воронки (9) в подине восстановительной зоны и футерованные каналы (10) поступает в индукционные подогреватели (11), которые устанавливают под подиной печи. Расплав ферроникеля, содержащий 15,4% Ni, 1,2% Со, 0,2% Si, 0,4% Cr (Тплав=1460°C без учета влияния примесей), в кольцевом канале индукционного подогревателя подогревают до температуры - до 1600-1650°C и через другие футерованные каналы - «горячие» каналы (12) - возвращают на подину печи. Это позволяет поддерживать среднюю температуру ферроникеля на подине печи - 1500-1550°C.A melt formed in the reduction zone containing droplets of ferronickel (8) is collected on the bottom of the furnace and through receiving funnels (9) in the bottom of the recovery zone and lined channels (10) enters the induction heaters (11), which are installed under the bottom of the furnace. Ferronickel melt containing 15.4% Ni, 1.2% Co, 0.2% Si, 0.4% Cr ( Tmelt = 1460 ° C without taking into account the influence of impurities), in the annular channel of the induction heater is heated to a temperature of - 1600-1650 ° C and through other lined channels - “hot” channels (12) - return to the bottom of the furnace. This allows you to maintain the average temperature of ferronickel on the hearth of the furnace - 1500-1550 ° C.

За счет этого достигается необходимый перегрев ферроникеля на подине печи для поддержания его в жидком виде, достаточном для выпуска из печи.Due to this, the necessary overheating of the ferronickel on the hearth of the furnace is achieved to maintain it in liquid form, sufficient for discharge from the furnace.

При этом выход одного из «горячих» каналов индукционного подогревателя располагают, например под или рядом с нижним проемом (13) для перетока расплава в восстановительную зону под водоохлаждаемой перегородкой (14) между плавильной и восстановительной зонами. Это позволяет избегать замерзания расплава в этом месте.In this case, the outlet of one of the “hot” channels of the induction heater is located, for example, under or near the lower opening (13) for melt flow into the recovery zone under the water-cooled partition (14) between the melting and recovery zones. This avoids freezing of the melt at this location.

Для более эффективного и равномерного нагрева ферроникеля аналогичные индукционные подогреватели устанавливают в зоне сифона (15), например, также - с учетом выдачи «горячего» ферроникеля рядом с нижним проемом (16) для перетока расплава под водоохлаждаемой перегородкой (17) между восстановительной зоной и сифоном.For more efficient and uniform heating of the ferronickel, similar induction heaters are installed in the siphon zone (15), for example, also taking into account the issue of a “hot” ferronickel near the lower opening (16) for melt flow under the water-cooled partition (17) between the recovery zone and the siphon .

Наличие «нижнего» подогрева позволяет увеличить геометрические размеры сифона и преобразовать сифон в зону разделения металла и шлака - «осадительную» зону.The presence of the “bottom” heating allows increasing the geometric dimensions of the siphon and converting the siphon into a zone of separation of metal and slag - a “precipitation” zone.

Кроме индукционных подогревателей, для компенсации тепловых потерь шлака через футеровку в сифоне также устанавливают газовые горелки-фурмы (18). Горелки устанавливают выше уровня шлака для исключения барботажа расплава в этой зоне и улучшения условий разделения шлака и корольков ферроникеля.In addition to induction heaters, gas tuyere burners (18) are also installed in the siphon to compensate for heat losses of slag through the lining. Burners are installed above the slag level to prevent melt bubbling in this zone and to improve the conditions for the separation of slag and kings of ferronickel.

Это повышает степень извлечения металлов в ферроникель.This increases the degree of extraction of metals in ferronickel.

Продукты плавки выпускают из сифона.Melting products are released from the siphon.

Отвальный шлак (19), содержащий 49% SiO2; 8,5% СаО; 9,2% MgO; 3,8% Al2O3; 21,3% Fe (27,4% FeO) (Тплав=1250°C по диаграмме CaO-SiO2-FeO, температура шлака на выпуске с учетом влияния подогрева - 1350-1400°C,) непрерывно выпускают по шлаковым желобам (20) в бассейн для грануляции шлака (21). Далее шлак направляют на утилизацию на шлаковый отвал или - потребителям.Dump slag (19) containing 49% SiO 2 ; 8.5% CaO; 9.2% MgO; 3.8% Al 2 O 3 ; 21.3% Fe (27.4% FeO) ( Tmelt = 1250 ° C according to the diagram CaO-SiO 2 -FeO, the temperature of the slag at the outlet, taking into account the influence of heating - 1350-1400 ° C,) is continuously released through slag gutters ( 20) into the slag granulation pool (21). Next, the slag is sent for disposal to the slag dump or to consumers.

Ферроникель, содержащий 15,4% Ni и 1,2% Со, выпускают периодически по леточному желобу (22) в футерованный ковш для ферроникеля (23). (Извлечение никеля в ферроникель для буруктальской руды выше приведенного состава составляет - 91%). Температура ферроникеля на выпуске - 1500-1550°C.Ferronickel containing 15.4% Ni and 1.2% Co is periodically discharged through the trough (22) into the lined bucket for ferronickel (23). (The extraction of nickel in ferronickel for Buruktal ore above the composition is 91%). Ferronickel temperature at the outlet is 1500-1550 ° C.

Газы от печи Ванюкова, через охлаждаемые газоходы - аптейки (24), установленные, например - в крыше печи, направляют для сушки и обжига никелевой руды.The gases from the Vanyukov furnace, through the cooled gas ducts - drugstores (24), installed, for example, in the roof of the furnace, are sent for drying and roasting of nickel ore.

ПримечаниеNote

Конструкция индукционных подогревателей может быть различна. Возможно, например, применение бессердечниковых (тигельных) индукционных подогревателей, см. фиг. 4. Обмотку индуктора (25) (индуктор) и тигель индукционного подогревателя (26) при этом устанавливают вертикально.The design of induction heaters may vary. Perhaps, for example, the use of coreless (crucible) induction heaters, see FIG. 4. The coil of the inductor (25) (inductor) and the crucible of the induction heater (26) are installed vertically.

Распределение затрат энергии по заявляемой технологии на примере буруктальской руды выше приведенного состава приведено в таблице 1.The distribution of energy costs according to the claimed technology on the example of Buruktal ore of the above composition is shown in table 1.

Как следует из данных таблицы 1, доля электроэнергии, необходимой для подогрева ферроникеля индукционными подогревателями в печи Ванюкова, составляет всего лишь 1,7% от всех энергозатрат.As follows from the data in Table 1, the fraction of electricity needed to heat the ferronickel with induction heaters in the Vanyukov furnace is only 1.7% of all energy costs.

Это не оказывает существенного влияния на себестоимость ферроникеля, выплавленного в печи Ванюкова, но позволяет отказаться от всех переделов по удалению серы из штейна и за счет этого резко снизить себестоимость никеля в товарном продукте, а также решить вопрос экологической безопасности производства.This does not have a significant impact on the cost of ferronickel smelted in the Vanyukov furnace, but allows you to abandon all redistributions to remove sulfur from matte and thereby dramatically reduce the cost of nickel in the marketable product, as well as solve the issue of environmental safety of production.

Для переработки 800000 т/год сырой буруктальской руды потребуется одна трубчатая печь (L=80 м, диам. - 5 м), одна печь Ванюкова (Sплав. зоны=15 м2), один кислородный блок производительностью - 15000 м3/час и индукционные подогреватели суммарной мощностью - 2,5 МВт.For the processing of 800,000 tons / year of raw Buruktal ore, one tube furnace (L = 80 m, diam. 5 m), one Vanyukov furnace (S float zone = 15 m 2 ), one oxygen unit with a capacity of 15,000 m 3 / hour will be required and induction heaters with a total capacity of 2.5 MW.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 2Example 2

Отличается тем, что вместо подогревателей индукционного типа для подогрева ферроникеля на подине печи Ванюкова используют подовые электроды, аналогично подовым электродам, которые устанавливают на электродуговых печах постоянного тока. Подогрев ферроникеля производят за счет пропускания электрического тока по расплаву и ферроникелю между соответствующими фазами подовых электродов.It differs in that instead of induction-type heaters, hearth electrodes are used to heat ferronickel on the bottom of the Vanyukov furnace, similar to hearth electrodes that are installed on DC electric arc furnaces. Heated ferronickel produced by transmitting electric current through the melt and ferronickel between the corresponding phases of the hearth electrodes.

Принципиальная схема установки подовых электродов в печи Ванюкова для подогрева ферроникеля приведена на фиг. 5а и фиг. 5б.A schematic diagram of the installation of hearth electrodes in a Vanyukov furnace for heating ferronickel is shown in FIG. 5a and FIG. 5 B.

В качестве примера на фиг. 5а и фиг. 5б приведено применение 6-ти подовых электродов (27), расположенных в 2 ряда. Буквами - А, В, С - обозначены соответствующие фазы электрического тока трехфазного источника питания. Конкретное исполнение по количеству и расположению подовых электродов выбирают в зависимости от габаритных размеров применяемой печи Ванюкова, габаритных размеров подовых электродов и других оснований.As an example in FIG. 5a and FIG. 5b shows the use of 6 hearth electrodes (27) arranged in 2 rows. Letters - A, B, C - indicate the corresponding phases of the electric current of a three-phase power source. The specific design according to the number and location of the hearth electrodes is selected depending on the overall dimensions of the used Vanyukov furnace, the overall dimensions of the hearth electrodes and other bases.

Может быть использован как переменный, так и постоянный электрический ток. В любом случае электросиловое оборудование и токоподвод рассчитывают на работу в бездуговом режиме (в режиме - сопротивления).Both alternating and direct current can be used. In any case, the electric power equipment and current supply are counting on working in an arc-free mode (in the mode - resistance).

Преимуществом применения подовых электродов по сравнению с индукционными подогревателями является более простое устройство футеровки подины печи, исключающее применение специальных каналов для подогрева ферроникеля.The advantage of using bottom electrodes compared to induction heaters is a simpler device for lining the hearth of the furnace, eliminating the use of special channels for heating ferronickel.

Сводные показателиSummary indicators

Сводные показатели работы линии: сушильная печь + трубчатая печь + печь Ванюкова + подогрев подовыми электродами - приведены в таблице 2.Summary indicators of the line: drying oven + tube furnace + Vanyukov furnace + heating with bottom electrodes - are shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

За счет меньших тепловых потерь при использовании подовых электродов, по сравнению с индукционными подогревателями, мощность электрической установки для линии по переработке 800000 т/г сырой буруктальской руды снижается до 2 МВт; удельный расход электроэнергии - до 17,4 кВт*ч/т сырой руды.Due to lower heat losses when using hearth electrodes, in comparison with induction heaters, the capacity of the electric installation for the processing line for 800,000 t / g of raw Buruktal ore is reduced to 2 MW; specific energy consumption - up to 17.4 kW * h / t of crude ore.

Переработка ферроникеляFerronickel processing

Полученный из печи Ванюкова ферроникель перерабатывают по двум вариантам.Ferronickel obtained from the Vanyukov furnace is processed in two ways.

1. По обычной технологии: ферроникель конвертируют, рафинируют, гранулируют или разливают в слитки и отправляют потребителю.1. By conventional technology: ferronickel is converted, refined, granulated or poured into ingots and sent to the consumer.

2. По заявляемой технологии: ферроникель подогревают в ковше, подвергают мелкодисперсному распылению (атомизации) и выщелачивают соляной кислотой с последующей гидрометаллургической переработкой растворов и выделением всех полезных компонентов из ферроникеля в самостоятельные товарные продукты: никель и кобальт - электролитные, соли и иные соединения никеля и кобальта, порошки никеля и кобальта; соли и иные соединения железа, высокочистый порошок оксида железа, порошкообразное железо, медный купорос и т.п.2. According to the claimed technology: ferronickel is heated in a ladle, subjected to fine atomization (atomization) and leached with hydrochloric acid, followed by hydrometallurgical processing of solutions and the separation of all useful components from ferronickel into independent commercial products: nickel and cobalt - electrolyte, salts and other compounds of nickel and cobalt, nickel and cobalt powders; salts and other iron compounds, highly pure iron oxide powder, iron powder, vitriol, etc.

Гидрометаллургическая переработка ферроникеля (на основе жидкостной экстракции) позволяет выделить из него, с максимальной степенью извлечения, все полезные компоненты в самостоятельные товарные продукты с высокой добавленной стоимостью и существенно повысить экономическую эффективность производства.Hydrometallurgical processing of ferronickel (based on liquid extraction) makes it possible to isolate from it, with a maximum degree of extraction, all useful components into independent commercial products with high added value and significantly increase the economic efficiency of production.

В целом заявляемый способ позволяет экономически эффективно вовлекать в переработку относительно бедные никелевые руды, например - уральского региона России, конкретно - Буруктальского месторождения с бортовым содержанием никеля - не более 0,7% (при среднем содержании в сухой руде - 0,86% Ni).In general, the inventive method allows cost-effective involvement of relatively poor nickel ores, for example, the Ural region of Russia, specifically, the Buruktalsky deposit with an on-board nickel content of not more than 0.7% (with an average content of dry ore - 0.86% Ni) .

Источники информацииInformation sources

1. Федоров А.Н., Комков А.А., Бруэк В.Н., Гнусков Н.А. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд на Южно-Уральском никелевом комбинате // Цветные металлы. 2007. №12. С. 33-37.1. Fedorov A.N., Komkov A.A., Bruek V.N., Gnuskov N.A. Mastering the Vanyukov process for processing oxidized nickel ores at the South Ural Nickel Plant // Non-ferrous metals. 2007. No. 12. S. 33-37.

2. Быстров В.П., Бруэк В.Н., Пичугин О.В., Лозицкий В.Ю. Плавка окисленной никелевой руды в печи Ванюкова на штейн // Цветные металлы. 2009. №10. С. 19-21.2. Bystrov V.P., Bruek V.N., Pichugin O.V., Lozitsky V.Yu. Melting of oxidized nickel ore in Vanyukov’s matte furnace // Non-ferrous metals. 2009. No. 10. S. 19-21.

3. Атлас шлаков. Перевод с немецкого к.т.н. Г.И. Жмойдина. Под ред. д.т.н. И.С. Куликова. М. Металлургия. 1985. 208 с.3. Atlas of slags. Translation from German Ph.D. G.I. Zhmoidina. Ed. Doctor of Technical Sciences I.S. Kulikova. M. Metallurgy. 1985.208 p.

4. http://www.himikatus.ru/art/phase-diagr1/Fe-Ni.php4.http: //www.himikatus.ru/art/phase-diagr1/Fe-Ni.php

Claims (5)

1. Способ переработки окисленных никелевых руд методом плавки на ферроникель в печи Ванюкова, включающий предварительную сушку никелевой руды, обжиг никелевой руды в трубчатой вращающейся печи, непрерывную загрузку полученного огарка на подину печи Ванюкова, включающей плавильную и восстановительную зоны и сифон, расплавление огарка в плавильной зоне печи, перетекание полученного расплава в восстановительную зону печи и сифон, выпуск полученного шлака и выпуск расплава ферроникеля из печи в ковш, отличающийся тем, что осуществляют подогрев расплава ферроникеля на подине печи с помощью электрических подогревателей, установленных в подине под водоохлаждаемыми перегородками, расположенными между плавильной и восстановительной зонами и между восстановительной зоной и сифоном.1. A method of processing oxidized nickel ores by smelting on ferronickel in a Vanyukov furnace, which includes preliminary drying of nickel ore, roasting nickel ore in a tubular rotary kiln, continuously loading the cinder on the bottom of the Vanyukov furnace, including the melting and reduction zones and a siphon, and melting the cinder in the melting zone of the furnace, the flow of the obtained melt into the recovery zone of the furnace and siphon, the release of the resulting slag and the release of the molten ferronickel from the furnace into the ladle, characterized in that they are carried out under melt on heating of ferronickel hearth furnace by means of electric heaters installed in a water cooled hearth baffles located between the smelting and reducing zone between the reduction zone and the siphon. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный расплав ферроникеля подогревают в ковше, подвергают мелкодисперсному распылению и выщелачивают соляной кислотой с последующей гидрометаллургической переработкой растворов и выделением полезных компонентов из ферроникеля в товарные продукты в виде никеля и кобальта электролитных, солей и иных соединений никеля и кобальта, порошков никеля и кобальта, солей и иных соединений железа, высокочистого порошка оксида железа, порошкообразного железа, медного купороса.2. The method according to p. 1, characterized in that the obtained ferronickel melt is heated in a ladle, subjected to fine dispersion and leached with hydrochloric acid, followed by hydrometallurgical processing of solutions and the separation of useful components from ferronickel into commercial products in the form of nickel and cobalt of electrolyte, salts and other nickel and cobalt compounds, nickel and cobalt powders, salts and other iron compounds, high purity iron oxide powder, iron powder, copper sulfate. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электрических подогревателей используют сердечниковый индукционный подогреватель с горизонтальным расположением индуктора с обеспечением подачи образующегося на подине печи расплава, содержащего капли ферроникеля, через приемную воронку и футерованный канал, расположенные в подине восстановительной зоны, в кольцевой канал индуктора упомянутого индукционного подогревателя, подогрева расплава до температуры 1600-1650°С и возврата расплава через другой канал на подину печи.3. The method according to p. 1, characterized in that as the electric heaters use a core induction heater with a horizontal inductor with the supply of the melt formed on the bottom of the furnace containing droplets of ferronickel through a receiving funnel and lined channel located in the bottom of the recovery zone, into the annular channel of the inductor of the mentioned induction heater, heating the melt to a temperature of 1600-1650 ° C and returning the melt through another channel to the bottom of the furnace. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электрических подогревателей используют бессердечниковый индукционный подогреватель, индуктор которого установлен вертикально.4. The method according to p. 1, characterized in that as the electric heaters use a coreless induction heater, the inductor of which is installed vertically. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электрических подогревателей используют подогреватели постоянного или переменного тока в виде установленных в подине печи подовых электродов.5. The method according to p. 1, characterized in that as electric heaters use heaters of direct or alternating current in the form of hearth electrodes installed in the hearth of the furnace.
RU2015143448A 2015-10-12 2015-10-12 Method of processing oxidised of nickel ores RU2624880C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143448A RU2624880C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of processing oxidised of nickel ores

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143448A RU2624880C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of processing oxidised of nickel ores

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015143448A RU2015143448A (en) 2017-04-18
RU2624880C2 true RU2624880C2 (en) 2017-07-07

Family

ID=58641889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143448A RU2624880C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of processing oxidised of nickel ores

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624880C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2848376C2 (en) * 2023-09-22 2025-10-17 Антон Алексеевич Баков Method of producing nickel matte from oxidised nickel ore

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139371A (en) * 1974-06-27 1979-02-13 Outokumpu Oy Process and device for suspension smelting of finely divided oxide and/or sulfide ores and concentrates, especially copper and/or nickel concentrates rich in iron
US4252560A (en) * 1978-11-21 1981-02-24 Vanjukov Andrei V Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials
RU2075517C1 (en) * 1993-11-15 1997-03-20 Коршунов Евгений Алексеевич Complex for continuous manufacture of metal products
RU2401873C1 (en) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Procedure for processing oxidated nickel ore
RU2455600C2 (en) * 2007-12-18 2012-07-10 Смс Симаг Аг Device for extraction of metals or metal compounds from material, containing metal or metal compounds

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4139371A (en) * 1974-06-27 1979-02-13 Outokumpu Oy Process and device for suspension smelting of finely divided oxide and/or sulfide ores and concentrates, especially copper and/or nickel concentrates rich in iron
US4252560A (en) * 1978-11-21 1981-02-24 Vanjukov Andrei V Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials
RU2075517C1 (en) * 1993-11-15 1997-03-20 Коршунов Евгений Алексеевич Complex for continuous manufacture of metal products
RU2455600C2 (en) * 2007-12-18 2012-07-10 Смс Симаг Аг Device for extraction of metals or metal compounds from material, containing metal or metal compounds
RU2401873C1 (en) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Procedure for processing oxidated nickel ore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАНЮКОВ А.В. и др. Плавка в жидкой ванне.М.,Металлургия, 1988, с.11-17, с.96, рис.37. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2848376C2 (en) * 2023-09-22 2025-10-17 Антон Алексеевич Баков Method of producing nickel matte from oxidised nickel ore

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015143448A (en) 2017-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101538634A (en) Smelting process and device of pure iron
WO2019071792A1 (en) Production method based on smelting reduction of slag containing zinc and iron
CN101538629A (en) Process and device for smelting chromium irons and chromium-containing molten iron by using chromium ore powder
Steinberg et al. The history and development of the pyrometallurgical processes at Evraz Highveld Steel & Vanadium
CN105838838B (en) Method for preparing pure steel by coal gas direct reduction one-step method
RU2479648C1 (en) Red sludge pyrometallurgical processing method
WO2019071797A1 (en) Method for producing mixed slag containing nickel and iron
CN201520775U (en) Direct reduction process pot furnace device
RU2624880C2 (en) Method of processing oxidised of nickel ores
RU2612330C2 (en) Method of direct reduction of materials containing metal oxides to produce melt metal and device for carrying out method
WO2015015468A1 (en) A ferronickel product and a process for its production
US20160208350A1 (en) Smelting apparatus and method of using the same
Mostert, JC* & Roberts Electric smelting at Rustenburg Platinum Mines Limited of nickel-copper concentrates containing platinum-group metals
Errington, WJ*, Edwards, JS* & Hawkins Isamelt technology-current status and future development
JP2025527127A (en) Method and apparatus for the production of metals, alloys, matte, or concentrated and refined slag from primarily oxide raw materials
JP7531274B2 (en) How to treat by-products
US3091524A (en) Metallurgical process
JP7531273B2 (en) How to treat by-products
GB2181746A (en) Recovery of metal values from slag
CN206447918U (en) A kind of lead smelts air blast reducing and smelting furnace
WO1985001750A1 (en) Smelting nickel ores or concentrates
ZA200104491B (en) Ferroalloy production.
NL2034821B1 (en) Novel process for the smelting of a blend of hot and cold metalliferous feedstock material yielding reduced carbon emissions
CN105907988A (en) Device for lead and zinc ore smelting
RU2808305C1 (en) Processing method for oxidized nickel ore

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181013