Получение ферроникеля из ОНР различными методами

Промышленное применение получили три способа выплавки ферроникеля: электроплавка, шахтная плавка, кричный процесс.
Преобладающее распространение имеет электроплавка с предварительным прокаливанием руды во вращающейся трубчатой печи (процесс Элкем): она не требует предварительного окускования руды, пригодна для руд с различным содержанием тугоплавких шлакообразующих, компонентов, выдает удобный для рафинирования черновой ферроникель. Плавка характеризуется высоким извлечением никеля и кобальта и получением шлаков, почти не содержащих этих металлов, что позволяет использовать шлаки в качестве щебня и песка и осуществлять безотходную технологию.
Вместе с тем процесс имеет малую удельную производительность, потребляет много электроэнергии, малопригоден для железистых бедных никелевых руд, выдает из них бедный ферроникель. Использование ферроникеля с кобальтом имеет ограниченное потребление, и отделение кобальта от никеля затруднено.

На зарубежных заводах уделяется большое внимание усреднению руд, механическому обогащению за счет отсева бедных крупных классов руды со сбросом их в отвал. При электроплавке отмечается тенденция увеличения размеров электропечей, повышения потребляемой мощности, повышения напряжения.

Интенсификация электроплавки возможна путем предварительного восстановления руды в шахтном реакторе или в трубчатой печи очень большой длины (до 85 м).

Другой путь интенсификации электроплавки - применение вспененной ванны. Этот перспективный процесс должен быть доработан и испытан в полупромышленном, а затем в промышленном масштабе.

Выдвигается еще одно направление совершенствование процесса - введение двухпоточной плавки для обогащения ферроникеля в электропечи в замкнутой схеме, обеспечивающей высокое извлечение никеля и кобальта.

Кричный процесс можно считать устаревшим и не имеющим перспектив применения, так как он потребляет много топлива, имеет малую производительность, непригоден для руд с малым содержанием диоксида кремния, труден в эксплуатации.

Шахтная плавка на ферроникель в энергетическом отношении наиболее экономична, имеет высокую производительность, пригодна для руд любого состава, в том числе для железистых руд, шахтной плавкой можно получать богатый ферроникель из бедных руд, однако при предварительном окусковании.

Преимуществом шахтной плавки перед электроплавкой в условиях уральских никелевых заводов является возможность размещения герметичных шахтных печей в действующих плавильных цехах, возможность использования имеющихся трактов для подачи сырья, уборки шлаков, систем подачи кислорода, пылеулавливания. Это позволит с наименьшими капиталовложениями решить экологическую проблему - полностью устранить образование и выброс серосодержащих гаэов.

Главным препятствием для сохранения шахтной плавки и перевода шахтных печей на выплавку ферроникеля является высокая стоимость кокса.

Представляется целесообразным проведение опытно-промьшленных плавок на действующих шахтных печах для проверки предложенного состава тугоплавкого шлака, стойкости узлов шахтной печи, снятия технологических показателей.

Плавка окисленной никелевой руды в доменной печи возможна, но нерациональна: она соответствует плавке бедной железной руды, содержащей в 2 - 3 раза меньше железа, но расходующей столько же кокса. Извлеченный в так называемый природнолегированный чугун никель не окупает увеличенный удельный расход кокса.

Доменная плавка предусматривает полное восстановление оксидов железа и получение безжелезистого шлака (до 1 - 2% FeO); в результате чугун получается с низким содержанием никеля.

Процесс доменной плавки может быть оправдан в варианте совместной плавки никелевой и хромитовой руды. Опыты, проведенные в Чехословакии, показали возможность получения хромистого чугуна с содержанием до 20% Сr, 12% Ni, 4% С, 2% S. При конвертировании такого чугуна с присадками никеля можно получить коррозионностойкую сталь высокого качества. Некоторые сорта такой стали могут использовать содержащийся в ней кобальт.

Плавка на ферроникель с погруженным факелом (ПФ) не нуждается в использовании кокса, но она изучена только в периодическом режиме. Оценить преимущества и перспективность процесса ПФ до проведения полупромышленных испытаний в непрерывном режиме и расчетов цепи аппаратов представляется эатруднительным.

Иногда конъюнктура рынка делает целесообразным производить богатый ферроникель вместо огневого никеля. Предложение А. Д. Толстогузова, И. Д. Резника, О. И. Хохлова и др. позволяет, не нарушая технологической схемы завода, получать ферроникель с заданным высоким содержанием никеля, не додувая штейн до файнштейна.

При выборе стратегических направлений совершенствования переработки окисленных никелевых руд на первом месте должно стоять обогащение руды, независимо от способов дальнейшей ее переработки.

С этой точки зрения сегрегационный обжиг с магнитной сепарацией или флотацией огарка обладает следующими достоинствами:

• обеспечивается 5 - 10-кратное сокращение перерабатываемого материала в голове процесса при высоком извлечении никеля (~80%) и кобальта (~70%);
• энергоемкость процесса относительно невелика, так как обжиг ведется без расплавления руды (при 950 - 1000 'С);
• расход реагентов невелик хлоринатора (хлорид кальция + хлорид натрия) - 5 - 7% к массе руды, восстановителя (уголь вместо кокса) - 2 - 4%;
• себестоимость товарных продуктов, полученных по схеме с сегрегационным обжигом в 1,7 - 2 раза ниже, чем по схеме с шахтной плавкой на штейн.

При условии сооружения цехов обогащения руды основное оборудование действующих плавильных цехов может быть приспособлено для переработки получаемых концентратов как методами гидрометаллургии, так и методом пирометаллургии.

В заключение отметим, что проблема использования кобальта, перешедшего в ферроникель, является разрешимой методами гидрометаллургии, но особой задачей, имеющей значение лишь для руд с повышенным содержанием кобальта. При переработке рядовых руд выделением кобальта из ферроникеля можно пренебречь, поскольку потеря его по стоимости окупается повышением извлечения никеля в ферроникель.