Переработка сульфидных медно-никелевых руд

Рис.14

1. Плавка на штейн. Окускованные и обожженные богатые руды и концентраты подвергают плавке на штейн. Для плавки применяют рудно-термические электрические печи.

В печь загружают шихту (предварительно высушенную), состоящую из подготовленной руды и небольшого количества флюса (известняка) для образования шлака, в который переходит пустая порода шихты. Шлак пригоден для изготовления строительных блоков, щебня, шлаковой ваты.

Полученный шлак содержит:

- Ni до 14%;

- Cu до 10%;

- Fe»50%;

- S»25%;

- Co до 0,3%.

Выделяющиеся при плавке газы содержат мало сернистого газа и непригодны для производства серной кислоты без предварительного концентрирования. Полученный штейн отправляют на конвертирование.

2. Цель конвертерного передела, как и при переработке окисленных руд, состоит в ошлаковании железа. В данном случае получают медно-никелевый файнштейн, содержащий:

- Ni до 45%;

- Co до 1%;

- S до 24%;

- Cu до 30%;

- Fe до 3%, а также металлы платиновой группы.

Конвертерный шлак подвергают обеднению путем одно- двукратного переплава в электрических печах с бедным штейном, возвращающимся на производство, а конечный шлак отправляют в отвал.

Жидкий файнштейн медленно охлаждают в течение 40 часов. Кристаллы сульфидов никеля и меди обособляются и укрупняются. Их измельчают и затем разделяют флотацией на медный и никелевый концентраты.

3.Никелевый концентрат обжигают в печах КС для удаления из него S. Полученный оксид никеля (никеля»80%) плавят с восстановителем в дуговых печах, в результате чего получают черновой никель (в отличии от окисленной плавки в качестве восстановителя применяют мелочь каменного угля, а не нефтянного коксика).

После восстановительной плавки металл из печи разливают в анодные изложницы.

Аноды имеют форму плиты, толщиной 50¸90 мм, массой 250¸360 кг. Состав никелевых анодов:

-никеля – 88¸89%,

-железа – 2%,

-кобальта 1,2-2,2%,

- меди – 3- 6%,

- серы – 0.4-0.5%.

4. Электролитическое рафинирование никеля отличается от электролитического рафинирования меди, так как отделить примеси других металлов от никеля электролизом труднее, чем от меди.

Железо и кобальт осаждаются на катоде вместе с никелем, т.к. они имеют близкие электродные потенциалы, а медь осаждается в первую очередь, потому что ее потенциал положительнее потенциала никеля.

Чтобы не пропустить к катоду примеси других металлов его окружают диафрагмой (коробка из плотной ткани).

катод

Катод – тонкие листы чистого электролитического никеля (менее 1 мм).

Электролит – раствор сульфата никеля или его смеси с хлоридом никеля.

диафрагма

аноды

Процесс идет в ваннах, изготовленных из бетона и покрытых кислотоупорной плиткой или кирпичом; в ваннах устанавливают 30¸45 катодов и 31¸46 анодов. Температура электролиза»70°С.

Рис.15

Масса никелевых катодов за 12-13 дней увеличивается до 45 кг, а их толщина – до 16 мм.

Катоды после этого выгружают, промывают и разрезают на плитки установленного размера, которые отправляют потребителю.

Этот процесс рафинирования позволяет получить никель следующих марок: Н0, Н1 с содержанием 99,99% и 99,03% (никеля + кобальт) и попутно извлечь кобальт и другие благородные металлы.

В последние годы в пирометаллургической переработке сульфидных руд внедряются новые технологические процессы и переделы.

Контрольные вопросы по теме 2.3

1.Никель, его свойства и область применения

2. Какие виды руд используют в никелевом производстве?

3. Из каких переделов состоит процесс переработки окисленных руд?

4.Как получают товарный никель?

5. Сущность способа переработки сульфидных медно-никелевых руд

6.Что такое файнштейн?

7.Состав никелевых анодов

8. В чем заключается сущность электролитического рафинирования никеля?