ШИХТА ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

ШИХТА ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ


RU (11) 2065504 (13) C1

(51) 6 C22B23/00, C22B23/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93038593/02 
(22) Дата подачи заявки: 1993.07.27 
(45) Опубликовано: 1996.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Пименов Л.И. и др. Переработка окисленных никелевых руд. М., Металлургия, 1972. 
(71) Заявитель(и): Институт металлургии Уральского отделения РАН; Уфалейский никелевый комбинат 
(72) Автор(ы): Селиванов Е.Н.; Хохлов О.И.; Пименов Л.И.; Новиков Л.Г.; Харитиди Г.П.; Сасовских Ю.А.; Чумарев В.М. 
(73) Патентообладатель(и): Институт металлургии Уральского отделения РАН; Уфалейский никелевый комбинат 

(54) ШИХТА ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 

Использование: цветная металлургия, в частности изобретение относится к переработке окисленных никельсодержащих материалов восстановительно-сульфидирующей плавкой на штейн в шахтных печах, может быть использовано для переработки окисленных никелевых руд и концентратов. Сущность: шихта для шахтной плавки окисленных никельсодержащих материалов содержит в % по массе: кокс - 13-26, известняк - 9-15, пирит - 1-5, никельсодержащие металлоотходы - 0,2-3, клинкер цинкового производства - 4-20, окисленная никелевая руда или конвертерный шлак - остальное, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к переработке окисленных никельсодержащих материалов восстановительно-сульфидирующей плавкой на штейн в шахтных печах, может быть использовано для переработки окисленных никелевых руд и конвертерных шлаков.

Известна [1] шихта для плавки окисленных никелевых руд, включающая руду (52-53% ), кокс (25-27% ), пиритсодержащий сульфидизатор (6-7%), известняк (12-14%), наждачную пыль (1,6-2,0%) и металлоотходы (0,2%). Плавка шихты позволяет получать штейн с 10,8-12,0% Ni, 0,4-0,5 Co, 0,17 Cu, 19,9-20,7 S и Fe ост. Шлаки плавки содержат 0,13-0,14% никеля, 0,021-0,022 кобальта и 0,009-0,012% меди. Извлечение в штейн 88,1-88,4% никеля, 63,8-64,4% кобальта, со шлаком теряется 8,5-26% никеля и 31,2-31,4% кобальта. В штейн переходит 36-42% серы, большая ее часть 54-61% теряется с газами. Использование шихты не позволяет получать бедные по цветным металлам шлаки и снизить десульфуризацию при плавке.

Известна [2] шихта для переработки окисленных никелевых руд плавкой в присутствии известкового флюса и сульфидизатора с использованием природного газа. Данный способ не позволяет уменьшить содержание никеля в шлаке 0,08% и не обеспечивает регулирования степени металлизации шлака.

В качестве прототипа взята шихты ([3] с.94-97 и 209) для переработки окисленных никелевых материалов, составленная из окисленной никелевой руды или конвертерного шлака (56-65%), кокса (18-22%), известняка (8-18%), сульфидизатора пирита или колчедана (3-8%), наждачной пыли (0-1%) и металлоотходов (0-2% ). Если в качестве окисленного никельсодержащего материала взята руда, то плавка такой шихты в шахтных печах позволяет получать штейн с 15,9-16,5% Ni и 0,44-0,55% Co и отвальный шлак, содержащий 0,15-0,18% Ni и 0,017-0,027% Co. Извлечение никеля в штейн составляет 72,9-83,5% кобальта - 46,3-60,0% Плавка шихты, в которой в качестве основного компонента взят конвертерный шлак, обеспечивает выделение штейна с 4,7-20,0% Ni и 0,9-3,0% Co и шлака с 0,08-0,27% Ni и 0,07-0,27% Со. Извлечение в штейн: кобальта - 40-78% никеля 71-94% Потери серы с газами составляют не менее 50% в обоих случаях. Способ предусматривает введение в состав шихты никельсодержащих металлических добавок металлоотходы и наждачная пыль в количестве до 3%

Способ не обеспечивает регулирования степени металлизации штейна и восстановления оксидов железа, никеля и кобальта в необходимой степени, в связи с чем потери последних со шлаком остаются высокими, а извлечение в штейн низким. Более половины серы, вводимой с сульфидизатором, теряется с газами.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового состава шихты с целью снижения потерь никеля и кобальта с отвальным шлаком и серы с газами.

Поставленная задача достигается тем, что известная шихта для шахтной плавки окисленных никелевых материалов, включающая окисленную никелевую руду или конвертерный шлак, кокс, известняк, пирит и никельсодержащие металлоотходы, дополнительно содержит клинкер цинкового производства при следующем соотношении ингредиентов, по массе:

кокс 13-26

известняк 9-15

пирит 1-5

клинкер цинкового производства 4-20

никельсодержащие металлоотходы 0,2-3

окисленная никелевая руда или конвертерный шлак остальное

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый состав шихты, включающий клинкер цинкового производства (17-25% Feмет, 15-25% С) позволяет создать в печи условия, обеспечивающие контакт металлического железа, оксидного расплава и кокса в восстановительной атмосфере. В этом случае достигается интенсивное восстановление оксидов цветных металлов и железа (III), содержащихся в руде, регулируется степень металлизации штейна, сокращаются потери никеля и кобальта со шлаком. В месте контакта железа (сульфидно-металлического сплава) и кокса происходит образование карбидов, с высокой скоростью реагирующих с оксидным расплавом и восстанавливающих оксиды никеля и кобальта до металла. Шихта, содержащая клинкер требует меньшей продолжительности прямого восстановления руды коксом и газами, что увеличивает производительность процесса. Одновременно обеспечиваются сокращение потерь серы с газами за счет взаимодействия сернистых газов с металлическим железом с образованием термических устойчивого сульфида железа. При малых (менее 4%) добавках клинкера указанные положительные эффекты не проявляются в связи с частичным окислением железа клинкера в шахтной печи выше области фурм. Добавка клинкера сверх указанного предела (20%) ведет к избыточной металлизации штейна, выделению ферроникелевых настылей на поду печи и увеличению потерь ценных компонентов.

Указанное количество кокса в составе шихты обеспечивает необходимую температуру шахтной печи, при его массе менее 13% не удается выделить жидкие продукты плавки, а более 26% ведет к перегреву расплавов, причем потери металлов и серы не снижаются, а кокс расходуется не эффективно. Известняк позволяет получить легкоплавкий оксидный расплав шлак. При его количестве менее 9% повышается температура плавления шлака и растут потери цветных металлов. Введение в состав шихты более 26% известняка требует больших тепловых затрат на его диссоциацию, увеличивает расход кокса и не дает дополнительного эффекта по снижению потерь металлов со шлаком. Сульфидизатор, в качестве которого применяется пирит (колчедан или флотационный концентрат), обеспечивает сульфидирование цветных металлов и легкоплавкость донной фазы - штейна. При его количестве менее 1% происходит выделение ферроникелевой настыли, а более 5% растут потери серы с газами. Включение в состав шихты никельсодержащих металлоотходов позволяет утилизировать вторсырье, но ведет к увеличению потерь металлов со шлаком, а при их количестве более 3% - образованию настылей.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом и аналогами показал, что шихта отличается от известных шихт для переработки окисленных никелевых материалов восстановительно-сульфидирующей плавкой в шахтных печах использованием клинкера цинкового производства и соотношением ингредиентов. Оптимальный состав шихты обеспечивает достижение низких потерь никеля и кобальта со шлаком и серы с газами. Известна шихта [4] для переработки клинкеров цинкового производства в шахтных печах совместно с сульфидной медной рудой, состоящая из клинкера (28-50%), сульфидной и сульфидно-кремнистой медных руд (12-49%), отходов вторцветмета (3-5%), конвертерных шлаков (18-30% ), известняка (5-11% ) и кокса (6-10%). Шихта подвергается окислительной плавке с окислением железа и его сульфидом и переводом их в шлаки, а также окислением медных соединений. Шихта не предусматривает переработку окисленной никелевой руды или никельсодержащего конвертерного шлака, переработка которых требует создания восстановительных условий для перевода Ni,Co и Fe в сульфидно-металлический сплав (штейн), В отличие от заявляемой, шихта исключает использование восстановительных и металлизирующих свойств клинкера. Таким образом, сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Примеры использования шихты по данным испытаний.

Испытания способа проведены в лабораторных условиях.

Эксперименты выполнены в лабораторной электропечи сопротивления при температуре 1300oС. Навеску шихты, состоящей из окисленной никелевой руды (1,2% Ni, 0,06% Co), кокса, известняка, пирита (40% S), клинкера цинкового производства (2,1% Cu, 0,05% Ni, 4% S, 15% C, 38% Fe) и металлоотходов (5% Ni, 0,1% Co) помещали в алундовый тигель, который устанавливали в разогретую до заданной температуры печь. Расплав выдерживали в течение 30 мин, затем тигель извлекали из печи и охлаждали. Продукты плавки разделяли, в штейне и шлаке химическим анализом определяли концентрации цветных металлов и серы. При плавке шихт заявляемого состава были получены шлаки с содержанием никеля 0,06-0,07% и кобальта 0,015-0,019% и штейны, содержащие 8,5-10,7% никеля, 0,27-0,5% кобальта. Потери серы с газами не превышали 15% (табл.). Аналогичные показатели достигнуты при переработке конвертерного шлака.

При плавке шихты за пределами предлагаемого состава, не достигается низкое содержание никеля и кобальта в отвальном шлаке, а также возрастают потери серы в газовую фазу (прототип).

Следует отметить, что в клинкере цинкового производства содержится значительное количество меди и благородных металлов. В процессе плавки эти металлы будут сколлектированы в никелево-кобальтовом штейне. Последующая эффективная переработка такого штейна может быть осуществлена по известной схеме переработки медно-никелевых штейнов реализованной на предприятиях концерна "Никель". В этом случае достигается селекция металлов в целевые продукты никеля и кобальта в никелевый концентрат, меди в медный концентрат, драгоценные металлы будут извлечены в шлам при электролизе металлов.

Таким образом заявляемая шихта для переработки окисленных никелевых материалов обеспечивает, в сравнении с прототипом:

снижение потерь никеля и кобальта с отвальными шлаками,

снижение потерь серы с газами,

повышение производительности процесса,

вовлечение в переработку клинкера цинкового производства,

позволяет регулировать степень металлизации штейна,

получение никелево-медного штейна аккумулирующего цветные и благородные металлы,

открывает возможность эффективной переработки медно-никелевого вторичного сырья,

открывает возможность использования в качестве сульфидизатора сульфидных матеpиаллов, содержащих благородные металлы, с последующим их извлечением по технологии переработки сульфидных медно-никелевых концентратов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Шихта для шахтной плавки окисленных никельсодержащих материалов, содержащая окисленную никелевую руду или конвертерный шлак, кокс, известняк, пирит и никельсодержащие металлоотходы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит клинкер цинкового производства ври следующем соотношении ингредиентов, по массе:

Кокс 13 26

Известняк 9 15

Пирит 1 5

Никельсодержащие металлоотходы 0,2 -3,0

Клинкер цинкового производства 4 20

Окисленная никелевая руда или конвертерный шлак Остальное


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru