Виробництво нікелю

Металургія

Московський Державний Авіаційний Інститут

(Технічний Університет)

кафедра «Конструкційні матеріали»

Реферат на тему:

«Виробництво нікелю »

2000р.

Зміст:

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

Загальні відомості про виробництво нікелю на різних підприємствах ... ... ... ... ... 4

Схема випалу флотаційного концентрату з повним поверненням пилу ... ... ... ... .. 5

Схема випалу флотаційного концентрату з частковим поверненням пилу ... ... ... .7

Збагачення нікелевих руд ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... .9

Флотація ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9

Переробка мідно-нікелевих штейн ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11

Переробка Файнштейн ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11

Отримання металевого нікелю ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .13

Електролітичне рафінування ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14

Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16

ВСТУП

Кобальт і нікель як індивідуальні хімічні елементи відкриті лише всередині XVIII ст. Але їх мінерали були відомі з найдавніших часів.

Мінерали нікелю вживалися в Китаї за 235 років до н. е.. длявиготовлення монет, в яких містилося 78% міді і до 20% нікелю (цейсплав називався пагфонгом). У Європі аналогічний мінерал був відкритий в 1094р. в Саксонії. Але так як витягти з нього метал не вміли, то назвали
«Купфернікель», що означає «диявольська мідь».

Нікель був відкритий шведським вченим А. Ф. Кронштедтом і 1751 р. в мінераліниколи. Перше практичне застосування він знайшов у 1824 р., коли в Європіз'явилася імітація китайського пагфонга, а з 1850 р. у ряді країн почалосявиробництво дрібних нікелевих монет.

Наприкінці XIX і на початку XX ст. були відкриті багато виключно ціннівластивості кобальтових н нікелевих сплавів і з цього часу обидва металинабувають все підростаюче значення. І кобальт, нікель і належать достратегічним металів, н застосовуються у дуже важливих областях граютьпершорядну роль у науково-технічному прогресі.

Кобальт і нікель широко застосовуються для виготовлення магнітних сплавів.
Якість постійних магнітів визначається величиною залишкової індукції (уГаусса) і коерцитивної силою, тобто опором розмагнічування (вЕрстед). Крім того, магніти повинні бути стійкі до температурних імеханічних впливів (вібрації) і піддаватися обробці.

Нікель і кобальт не належать до числа найбільш поширенихелементів, але вони широко поширені в природі. Обидва металу виявлені всонячної корони і знайдені в метеоритах, а на землі зустрічаютьсяповсюдно: у гірських породах, в морській та річковій воді, у кам'яних вугіллі ігрунті, у рослинних і тваринних організмах. Їх абсолютне і відноснекількість у кожному випадку варіює в досить широких межах, але, якправило, нікелю більше, ніж кобальту.

У земній корі кобальт і нікель знаходяться переважно у вигляді сульфідіві арсеніду або продуктів їх окислення, а також у вигляді силікатів, утворюючисамостійні мінерали й супроводжуючи аналогічні мінерали заліза, міді,марганцю та деяких інших елементів. Мабуть, близькість іонних іатомних радіусів цих металів допускає взаємне заміщення. При цьому внікелевих і залізних рудах, а також у силікатних гірських породах співвідношення
З: Ni у ряді випадків приблизно таке ж, як і в метеоритах, В окремихродовищах Сибіру й Уралу нікель був знайдений в металевому стані.

Вважають, що по мірі охолодження земної кори різні хімічніелементи виділялися як би в три поверхи: в більш глибоких внутрішніх шарахважкі метали, за ними сульфіди і, нарешті, в самому зовнішньому поясі --силікати. У результаті диференціації магми кобальт і нікельконцентруються в основному в ультраосновних гірських породах, причому їхзміст вище в тих скелях, які виділилися раніше. Так, наприклад, вбазальтах відносна кількість обох металів у 6 разів вище, ніж уолігоклаз, а в гранітах абсолютно нікчемною.

Якщо судити по складу метеоритів, то можна вважати, що в надрах земліміститься до 8-10% кобальту і нікелю, в сульфіду від 1 до 4%, а всилікату 0,001 З% і 0,02% Ni. За даними, загальний вміст нікелю в земнійкорі 0,02% і відповідно кобальту 0,001%. Однак за останні роки іряді робіт наводяться інші дані: вміст кобальту в них оцінюється в
0,004%, нікелю 0,01%.

Сліди нікелю виявлено в продуктах вулканічних вивержень і в нафті, вмінеральні джерела і в орної землі, у рослинах і в живих організмах
(зокрема, він міститься в підшлунковій залозі).

В основному мінерали нікелю і кобальту представляє собою сульфіди,арсеніду, арсенат і силікати. Вони часто утворюють з'єднання з домішкоюзаліза, міді або марганцю, свинцю і деяких інших металів. При цьомукобальту більше в сульфіди і арсеніду, а нікелю - в силікату.

Власне нікелевих мінералів і мінеральних видів відомо близько 50. Уосновному це сульфіди, арсеніду і силікати. Силікати нікелю містять слідикобальту, a арсеніду супроводжуються аналогічними кобальтові мінералами.

Найбільш важливе промислове значення в даний час мають пентландіт,нікелін і гарніеріт. Нікель входить до складу численних інших мінералівелементів, серед яких особливо важливе значення має пірротін. Хочазміст нікелю тут не перевищує 0,6%, але поширеність пірротіна,потужність його родовищ і порівняльна доступність нікелевих включеньробить витяг цього металу з руд практично доцільним.

Нікелеві та мідно-нікелеві руди часто супроводжуються мінералів нетільки кобальту, але і деяких інших цінних металів, у тому число платинита її аналогів.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВИРОБНИЦТВО НІКОЛУ НА РІЗНИХ ПІДПРИЄМСТВАХ.

Виробництво нікелю з руд включає кілька стадій переробки сировини зотриманням на кожній з них відповідного напівпродукту. У світовійпрактиці на більшості підприємств, що виробляють нікель, такиминапівпродуктів є нікелевий концентрат або нікелевий (мідно -нікелевий) Файнштейн. Вони спрямовуються на окислювальний випал для можливобільш повного видалення сірки з матеріалу перед подальшою переробкою йогона анодний метал.

Вміст сірки в закису нікелю перед її плавкою на аноди повинно бути вмежах 0,01-0,5%. Таке низький вміст можна отримувати окислювальнимвипаленням сульфідного матеріалу лише за 1100-1250 С. Нагрівання нікелевогосульфідного матеріалу до такої температури супроводжується спіканням іоплавленням його зерен вже при 650-750 С, що і стало тим бар'єром,який довго не могли подолати під час випробувань випалу цих матеріалівв печах киплячого шару.

До впровадження окислювального випалу нікелевих сульфідних напівпродуктів впромислових печах киплячого шару (КС) його підготовку до високотемпературноїобробці здійснювали у дві стадії: перша - в многоподових печах притемпературах до 840-860 ° С з механічним перегріванням матеріалу на 12подах і перекладання його з пода на під і друге - в трубчастою обертаєтьсяпечі з нагріванням закису нікелю до 1100-1250 (С. На першій стадії випалу зернасульфідного матеріалу повільно нагрівалися до 840-860 ° С, окислюючись зповерхні, що запобігало їх спікання в інтервалі температур 650 -
750 ° С. Процес здійснювали в складних по конструкції, громіздких і важкокерованих печах, які займали велику площу, що вимагали великої витративуглецевого палива та важкої фізичної праці.

Другу стадію окислювального випалу здійснювали без будь-якихтруднощів в трубчастих обертових печах, отримання високої температури вяких досягалося за рахунок спалювання вуглецевого палива.

Освоєння процесу окислювального випалу у печах дозволило усунутивеликі недоліки колишньої технології і перевести її на автогенний режим.
З'явилася можливість механізувати й автоматизувати окремі операціїі весь процес.

Отримані при випаленні відходять гази містять підвищену концентраціюсірчистого ангідриду, що дозволяє робити з нього сірчану кислоту.
Надмірне тепло процесу можна відводити і використовувати для технологічнихпотреб.

В даний час окислювальний випал нікелевих сульфідних матеріалів інапівпродуктів широко застосовують у виробництві нікелю. У зв'язку з тим, щообсяги виробництва нікелю в усьому світі безперервно зростають, подальшевдосконалення технології цього виду випалу має велике значення.
Необхідно вишукувати резерви для подальшого поліпшення техніко -економічних показників та підвищення ефективності виробництва.

На нікелевих підприємствах вихідним матеріалом для випалювання в киплячому шаріє нікелеві Файнштейн і нікелеві концентрати, одержувані приподілі мідно-нікелевих Файнштейн методом флотації.

Нікелевий Файнштейн отримують з окислених нікелевих руд. містять маломіді, шляхом відновно-сульфідірующей плавки на штейн з подальшоюпродувкою його в конверторах. Так отримують Файнштейн на Уфалейском нікелевомузаводі, комбінаті "Піденноуралнікель" в Радянському Союзі, заводі "Доніамбо" в
Новій Каледонії, заводі "Сісакаіма" в Японії і на інших підприємствах.
Отриманий з окислених нікелевих руд Файнштейн містить 77-82% Ni, до 2
% Сu і 16-22% S.

З мідно-нікелевих руд також отримують нікелевий Файнштейн. З цієїтехнології здійснюють селективне розділення компонентів руди методомфлотації з високим ступенем відділення міді від нікелю і отримують роздільнірудні концентрати: нікелевий мідний і пірротіновий. На заводі "Томпсон" в
Канаді в процесі переробки такого концентрату отримують нікелевийФайнштейн з 75% Ni, 3% Сі і 20% S, який направляють на переплавку івиливок сульфідних анодів з наступним виділенням нікелю електролізом.

Необхідно відзначити, що через дуже складного хімічного імінералогічного складу мідно-нікелевих руд операціями збагачення важкоотримати селективні концентрати нікелеві з низьким вмістом міді.
Тому в результаті переробки таких концентратів отримують мідно -нікелевий Файнштейн (Норільський гірничо-металургійний комбінат, завод
"Коппер Кліфф" у Канаді, завод "Харьявалта" у Фінляндії).

На деяких вітчизняних підприємствах, а також на заводі "Коністон"
(Канада) багаті мідно-нікелеві сульфідні руди піддають плавці безпопереднього збагачення. Бідні нікелеві сульфідні руди збагачують зотриманням мідно-нікелевого концентрату (комбінат "Печенганикель", завод
"Фолконбрідж" у Канаді). В обох випадках в процесі переробки рудногосировини отримують мідно-нікелевий Файнштейн. в якому міститься 35-65% Ni,
20-50% Сu, домішки благородних і рідкісних металів.

Більшу частину металевого нікелю в світі - електролітного,карбонільного, відновленого порошкоподібного нікелю, закису нікелю іінших продуктів-отримують з мідно-нікелевих Файнштейн шляхом їхпопереднього флотаційного поділу на мідний і. нікелевий сульфідніконцентрати з наступним окислювальним випаленням нікелевого концентрату.

флотаційні метод поділу мідно-нікелевого Файнштейн в Радянському
Союзі був розроблений у 40-х роках у Ленінградському гірничому інституті підкерівництвом проф. И. Н. Масленіцкого. У 1951 р. цей спосіб було запроваджено на
НГМК, а в 1956 р. - на "Северонікеле". За кордоном флотаційне поділФайнштейн було запроваджено вперше на заводі "Коппер Кліфф".

Сучасний процес розділення мідно-нікелевого Файнштейн складається зповільного охолодження, дроблення, подрібнення і поділу на мідний інікелевий концентрати методом флотації. При цьому мідь концентрується впінному продукті, а нікель - в нижньому зливі. Нікелевий концентрат містить
67-73% Ni. 0,6-4.0% Сu. 22-25% S. а також благородні і рідкісні метали.

Процес окислювального випалу флотаційного нікелевого концентратуздійснений на НГМК і "Северонікеле", на заводах "Коппер Скеля" і
"Мацусако".

Нікелевий концентрат отримують також з окисленої латерітовой руди впроцесі її автоклавного сірчанокислотного вилуговування й осадженнясірководнем нікелю разом з кобальтом. Цей концентрат містить до 53%
Ni і 35% S. На Буруктальском нікелевому заводі його ліплять в печі змаксимальним видаленням сірки і отриманням закису нікелю, яку направляютьна подальшу переробку.

Таким чином, на більшості вітчизняних і зарубіжних нікелевихпідприємств застосовують окислювальний випал багатих сульфідних нікелевихнапівпродуктів - Файнштейн, флотаційних концентратів і концентратівгідрометалургійному переробки окислених нікелевих руд.

Практичне здійснення процесу випалювання сульфідних нікелевихматеріалів визначається їх фізико-хімічними властивостями, термодинаміки ікінетикою окислювальних процесів. Знання цих процесів та їхтермодинамічних характеристик має велике значення для розрахунківоптимальних режимів окислювального випалу нікелевих сульфідних матеріалів уотримують шляхом, флотаційного поділу мідно-нікелевого Файнштейн,містить,%: 35-45 Ni; 30-40 Сu; 1,5-3,0 Fe; 21-23,7 S. Після повільногоохолодження і наступних операцій дроблення, подрібнення і флотаціїотримують два основних і один проміжний продукт.

Рис. 1. Технологічна схема випалу нікелевого концентрату на НГМК:

1 - згущувач; 2 - барабанний вакуум-фільтр; 3 - стрічковий транспортер;
4-бункер для Кека; 5 - бункер для пилу; 6 - бункер для шихти; 7 - піч КС;
8-циклон; 9 - Димосос; 10 - електрофільтр; 11 - бункер для вугілля; 12 --трубчаста піч, і 13 - скрубер

До основних продуктів відносяться нікелевий і мідний концентрати,проміжним є магнітна фракція. Нікелевий концентрат і магнітнуфракцію направляють для подальшої переробки окислювальним випаленням впечах КС. У нікелевому концентраті міститься 65,5% Ni і 24% S; вмагнітної фракції 68,7% Ni і 4,2% S. Зміст класу крупності частинокменше 53 мкм в концентраті становить 88-95%, в магнітної фракції 10-15%.

Після згущення і фільтрації пульпи кек транспортером подається в бункершіхтарніка печей КС. Спільно з нікелевим концентратом ці операціїпроходить частина зворотному пилу, що подається до згущувач пневмотранспортом зелектрофільтрів і в мокрому вигляді з скруберів. Частка пилу, що подається дооборот, складає 15-20% від загальної її кількості.

З бункера кек вологістю 7-8% тарельчатий живильником вивантажується влопатевий двовальний змішувач. Сюди ж з паралельного бункера надходитьсуха зворотний пил з циклонів і газоходів. За рахунок добавки сухого пилушихта після змішувача має вологість не більше б%.
.

Пройшовши двовальний змішувач, шихта набуває однорідну і добресипку структуру. Стрічковим транспортером її подають у бункер, звідкистрічковим живильником завантажують через звід завантажувальної камери в піч КС.

Готовий продукт з рівня поду печі по похилій тічки самопливомбезперервно надходить в трубчасту обертову піч. Частина закису нікелювідвантажується для приготування активного нікелевого порошку і на доведенняанодного нікелю при його виплавці.

Гази з обпалювальне печі проходять грубу очистку в циклонах і газоходу. Напечі паралельно працюють два газоходу. Газоходние отвори розташовані встінці печі під склепінням. Отсос газів з печі здійснюється димососів ВГД-
20, який направляє гази в електрофільтри. Після електрофільтрів газивикидаються через 160-м трубу в атмосферу. Пил з циклонів і газоходівподається в кюбелях на шіхтарнік за допомогою мостових кранів.

Схема випалювання в цілому характеризується повним поверненням пилу на випалювання.
Причому, крім власної (обпалювальне пилу), у піч КС подається пил зтрубчастих і анодних печей. Слід, однак, зазначити, що вихід пилутрубчастих і анодних печей порівняно малий. Схема випалу характеризуєтьсятакож відсутністю утилізації тепла і сірки газів і відсутністю охолодженняшару. Збагачення киснем дуття не застосовують. На випал подаєтьсянеокатанная шихта.

Основні технологічні показники випалу на окремих печах кількавідрізняються, що пояснюється їх конструктивними особливостями. В цілому ціпоказники можна характеризувати такими даними:

Питома продуктивність по концентрату: на площу пода, т/(м2 · добу). ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...................... 13 на внутрішній об'єм печі, т/(м2 · добу) ............... ... ... ... ... ... ... ... .... 1,1

Питома витрата повітря на 1 т концентрату, м3/т ....... ... ... ... ... ... 1800

Температура в шарі, ° С. ........................ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 1140

пиловиносу,%: від завантаження ..... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ................ ........... 30-35 від концентрату. ........................... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 40-45

Висота шару в насипному стані, м ............... ... ... ... ... ... ... ... .... 1,5

Тиск повітря в дутьевих камері (під подини печі), кгс/см2 .... 0,45

Зміст SO, в газах після електрофільтрів,% .... ... ... ... ... .... 4,5

У сукупності з характеристикою продуктів випалу наведенітехнологічні показники дають досить «повне уявлення прорезультати випалу нікелевого концентрату на Норільському комбінаті.

Звертає на себе увагу дуже висока температура випалу. Раніше високатемпература випалу була недосяжна через надмірне укрупнення матеріалівв шарі. Суттєве підвищення температури випалу пояснюється збільшеннямтиску дуття, що дозволило збільшити масу (висоту) шару. Якщо ранішетиск повітря під подини було 0,14 кгс/см2, то тепер воно складає
0,4-0,5 кгс/см2. Велика маса шару сприймає і значною міроюгасить різкі коливання зміни вмісту сірки в шихті, дозволяючипідтримувати високий середній температурний рівень без різкого укрупненнячастинок. Крім того, збільшення висоти шару дозволяє збільшувати потікконцентрату, не зменшуючи середнього часу перебування матеріалу в шарі.
Відповідно завантаженні змінюється і потік повітря, тобто збільшеннязавантаження концентрату на одиницю площі поду печі призводить і до збільшенняшвидкості дуття. Збільшення ж швидкості дуття дозволяє підтримуватибезаварійну роботу печі на більшому матеріалі (більшої закисунікелю).

Таким чином, збільшення тиску дуття під подини (збільшення висотишару) об'єктивно призводить до можливості роботи на підвищених температурахвипалення. Збільшення температури випалення, у свою чергу, забезпечуєтьсяінтенсифікацією завантаження, а також зниженням коефіцієнта витрати дуття. Приневеликий питомої продуктивності неможливо забезпечити низькийкоефіцієнт дуття витрати по гідродинамічних умов, так як швидкістьдуття при інших рівних умовах прямо пропорційна питомоїпродуктивності із завантаження і питомій витраті дуття:

WК.С. - Швидкість дуття на площу пода, м/с (при нормальних умовах);

(питома продуктивність печі по сировині (концентрату),т/(м2 · добу);

- питома витрата повітря, м3/т концентрату; Т-температура вшарі. К;

К - коефіцієнт, що враховує розмірність параметрів і температуру вшарі.

За зазначених розмірностях і К == 1,157 • 10-5 при визначеннішвидкості дуття, приведеного до нормальних умов, і К = 4,239 • 10-8 привизначенні швидкості дуття, приведеного до температури в шарі. інормальному тиску (надлишковий тиск відсутній).

Слід зазначити, що наявність магнітної фракції як окремого виду сировинидля випалювальних печей пов'язане з ускладненням обпалювальне переділу в цілому.
Магнітну фракцію треба або точно дозувати до основного потоку нікелевогоконцентрату, що важко, або спалити у окремої печі.

Як показала практика НГМК, випалювання однієї магнітної фракції характеризуєтьсяпоказниками, значно відрізняються від показників випалу нікелевогоконцентрату. Різкі коливання хімічного складу і фізичної структуричастинок магнітної фракції визначають і нестабільність технології її випалу.

На закінчення можна відзначити, що схему випалу нікелевого концентрату на
НГМК не можна віднести до складних, однак вона має обмеженіможливостями щодо істотного підвищення питомої продуктивності череззбільшення пиловиносу. До недоліків слід віднести також відсутністьутилізації тепла і сірки випалювальних газів.

Випалення Фльотаційна Концентрат з Часткове повернення ПИЛУ

На комбінаті "Северонікель", як і на НГМК. нікелевий концентрат виділяютьпри поділі мідно-нікелевого Файнштейн методом флотації. Концентратусередньому містить,%: 67,3 Ni; 3,0 Сu; 1,7 Fe; 0,5 SiO; 24 S. Ступіньподрібнення концентрату характеризується вмістом фракції менше 0,044 ммв кількості 92%.

Рис. 2. Технологічна схема випалу нікелевого концентрату на комбінаті
"Северонікель":
1 - згущувач; 2 - барабанний вакуум-фільтр; 3 -. бункер з тарельчатийживильником; 4 - піч КС; 5 - котел-утилізатор; 6 - циклон; 7 - ексгаустер; 8 --електрофільтр; 9 - трубчаста піч, і 10 - холодильник

Діюча в даний час технологічна схема переробкинікелевого концентрату наведена на мал.2. Відповідно до цієї схемипульпа нікелевого концентрату після флотаційного поділу Файнштейннадходить у згущувач. Туди ж подають пневмотранспортом зворотний пил вкількості близько 10% від маси концентрату. Після згущення і фільтрації набарабанних вакуум-фільтрах кек вологістю 8-9% надходить у бункер, кудиподають також вологі обороти цеху електролізу нікелю. З бункера матеріалистрічковим транспортером передаються в лопатевий двовальний змішувач, кудинадходить також зворотний пил в кількості 5-10% від маси концентрату.
Далі шихту завантажують через звід завантажувальної камери. Гаряча закис нікелюз температурою 1080-1150 ° С з печі КС за допомогою двухсекторногорегульованого затвора самопливом надходить в трубчасту піч.

Гази від випалу нікелевого концентрату потрапляють спочатку в котел-утилізаторі паралельно йому працює водоохолоджуваних газохід, де охолоджуються до
400 ° С, проходять грубу очистку в батарейних циклонах і ексгаустерівнаправляються в електрофільтри УГТ-40/з, а потім - на виробництво сірчаноїкислоти.

Частина пилу на "Северонікеле" є готовою продукцією печі КС. Це взначною мірою погіршує якість закису нікелю, що виходить з печі КС.
Нижче наведено її найбільш характерний гранулометричний склад ,%:

Крупність фракції, мм ............ +1 -1 +0,63 -0,63 +0,4 -0,4 +0,31 -0,31

Вихід,% ..... 7 15 50 18
10

Закис нікелю виходить при "жорстких" умовах випалу: температурі вище
1100 ° С, зміст сірки в шихті 21,5-22,5%. Однак добавка пилу робить їїзначно дрібніше: середньозважене зміст дрібниці менше 0,20 мм всуміші закису з шару і пилу замість 3-6% складає 20-30%. Суміш закисунікелю та пилу являє собою запилені матеріал. Це помітно і поматеріальних балансів подальшого переділу закису КС в трубчастих печах:чим більше завантажують у трубчасту піч такий шихти, тим більше одержують пилув котлах-утилізаторах за трубчастими печами. При завантаженні однієї пилу втрубчасту текти пиловиносу з неї досягає 50-60%.

Крім того, подача пилу в готову продукцію значно підвищуєвміст сірки в ній. Якщо закис нікелю, які вивантажуються з шару, маєвміст сірки 0.1-0,2%, то в цій суміші закису і пилу воно досягає
0.5%.

Таким чином, подача частини пилу в готову продукцію, зменшуючи загальнийциркуляційним навантаження на випалення, призводить до істотного погіршенняякості продукту по крупності та утримання сірки.

Важливою особливістю технологічної схеми комбінату "Северонікель"є утилізація сірки і тепла газів, що відходять.

Основні технологічні показники випалу характеризуються наступнимиданими:

Питома продуктивність по концентрату: на площу пода, т/(м2 · добу ).......... ... ... ... ... ... ... ... ........ .. 15 внутрішній об'єм печі, т/(м3. добу) ........... ... ... ... ... ... ... 0,8

Питома витрата повітря на 1 т концентрату, m '/ t ......... 1900

Коефіцієнт витрати дуття ................... ... ... ... ... ... ... ... 1.3

Температура в шарі, С. ............ ... ....... ... ... ... ... ... ... ... ...... 1120

пиловиносу,%: від завантаження ............................ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... 30 від концентрату ........................ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 40

Висота шару в насипному стані, м. ... ... ... ................. 1,7

Тиск повітря в дутьевих камері (під подини печі), кгс/см2 0,47

Зміст SO2 в газах після електрофільтрів,% ........ .. 5,5

У цілому значення показників близькі до таких на НГМК. І в тому і в іншомувипадках відзначається великою пиловиносу. При випаленні нікелевого концентрату на
"Северонікеле" прямий вихід закису нікелю, які вивантажуються з печі КС, менше,ніж на НГМК, що відповідає балансу кругообігу пилу:

ФП.К. = ФП. - ФП.О. де ФПК - потік пилу. виділяється безпосередньо від завантаженогоконцентрату;

ФП. - Загальний потік пилу з печі КС;

ФП.О. - Потік зворотному пилу в піч КС.

При ФП. = ФП.О., вихід закису нікелю ФЗ.Н. за масою відповідаєзавантаження концентрату ФК

ФЗН = ФК? ДТ/100

Цей випадок відповідає схемі випалу із замкнутим циклом пилу - весь пилвипалу повертається в піч КС.

При ФП <ФПО на випалення подається більша кількість пилу, що виходить впечі КС. У цьому випадку безпосередній вихід закису нікелю, які вивантажуються зпечі, більше, ніж завантажується нікелевого концентрату.

Схема з таким циклом відповідає норильської: там у піч КС повертаєтьсявесь пил власна, і до неї додається пил з трубчастих і аноднихпечей.

Схема комбінату "Северонікель" характеризується співвідношенням ФП> ФПО. Уцьому випадку з печі КС видається менше закису нікелю, ніж доданоконцентрату. Позитивною стороною цієї схеми є зменшеннявантажопотоку пилу в циклі печей КС. Крім того. зі зменшенням повернення пилузменшується пиловиносу з печі, і виходить більша закис нікелю.
Велика закис нікелю при досить високих швидкостях дуття в меншіймірі піддається конгломерірованію і залягання, легко вивантажується з печі
КС навіть при дуже високих температурах. Зрештою вилучення частини пилуз кругообігу дозволяє інтенсифікувати випал ускладнюютьпопередніх операцій з окативанію шихти.

ЗБАГАЧЕННЯ нікелевих руд

У характеристиці нікелевих руд була відзначена та особливість, що вонизазвичай містять мінерали - пірротін, пентандіт, Халькопірит, а такожплатинові метали в основних породах, арсеііди і сульфіди нікелю ікобальту в кислих магма.

У корі вивітрювання нікель знаходиться в значній частині у виглядісилікатів - гарніеріта та інших мінералів - і методами механічногозбагачення не витягується.

Якщо пірротін містить ізоморфно пов'язаний з ним пентландіт, а для міді мало,то всі сульфіди витягуються колективно і подальший поділпроводиться металургійним шляхом. Можна використовувати для витяганняпірротіна його магнітні властивості. Хвости магнітної сепарації післядроблення подрібнюються і флотіруются.

Так як пірротін легко окислюється, то його необхідно швидко виводити зпроцесу. Це дає можливість відразу отримати сульфідні концентрат іхвости.

На фабриці фірми Inеrnational Nikel Co. (Канада), де переробляласяруда містить 3,4% Сu і 1,7% Ni, проводять селективну флотації з отриманнямодного мідного, а потім залізо-нікелевого концентратів. Мідний концентраттри рази переочіщают, що дає концентрат, що містить 25% Сu і 1% Ni.

Досліджено руда, що є орудненіем габро-діабази з нормальною ітонкої вкрапленнями сульфідів міді і нікелю.

Основними рудними мінералами є пірротін, Халькопірит, пентландіт імагнетит. Руди містять - 0,34% Ni і - 0,45% Сu. Основна маса породипредставлена польового шпату (20%), піроксенів (5-6%), олівінів (2-3%) івторинними мінералами. Руда перероблялася але двохстадійної колективно -селективної схемою. Чернової концентрат перед селекцією піддававсяперечістке з подачею соди в кількість 300 г/т концентрату.

Вивчалася можливість депресії вторинних мінералів в кислому середовищі.
Дослідження показали, що час флотації, необхідне для досягненнявитягу-97%, у випадку застосування депрессоров та трансформаторного масла вкислому середовищі, скорочується до 3-5 хв замість 15 хв, при флотації в содовоїсередовищі. При витраті води 367 г/т Na2SiF6 і 184 г/т Na2CO3 зміст Niзбільшувалося в 2 рази при високому витяганні металу в концентрат.

Інша схема передбачає колективну флотації халькопіріта інікеленосного пірротіна з вільним пентландітом з подальшої селективноїфлотацією колективного концентрату в содової середовищі і з депресієюпентландіта і пірротіна.

В інституті «Гінронікель» наведені досліди з відновногоселективного випалу нікелевих руд у киплячому шарі.

У нікелевих рудах часто знаходяться легко флотіруомие шлами магнезіальнихсилікатів, які забруднюють концентрат. Для депресії шламів порожнійпороди застосовують органічні депрессори, наприклад лужний розчинкрохмалю, сульфонати і сульфати органічних речовин, що виходять вцелюлозної промисловості та ін Особливо ефективнакарбоксілметілцеллюлоза.

Етиловий ксантогенатом можна з успіхом застосовувати для добування Ni і Со зрізних розчинів методом іонної флотації. Розроблений методполягає в осадженні металів і флотації їх ксантогенатних опадів узвичайних флотаційних апаратах з невеликими добавками вспенівателя.
Присутні у водах шлами не погіршують процес іонної флотації.

Прогрес регенерації етилового ксантогенатом з відповідних солейнікелю полягає в обробці іонного продукту водним розчином, луги.
Ступінь регенерації залежить від часу перемішування, температури процесуі витрати лугу і при оптимальному режимі складає 70-80%.

За останній час для ряду сульфідних руд знайшло застосування бактеріальневилуговування, хоча виконання процесу виявилося досить важкимоперацією. Приготування чистої суспензії бактерій за допомогоюцентрифугирования вимагає багато часу і є малоефективним. Томузроблені спроби флотаційного виділення бактерій з розчину.

Флотація

Іонна флотації. В даний час відомі три різновиди флотації:власне іонна флотації, іонну фракціонування і флотоекстракція.
Пінне фракціонування являє собою таку різновид іонноїфлотації, при якій утворюється стійка піна. Її збирають але фракціям,містить переважно один з видобутих компонентів, досягаючи такимчином селекції різних компонентів розчину або пульпи.

Флотоекстракціей пропонується називати такий різновид флотації іонівмолекул або колоїдно-дисперсних частинок, при якій добувані компонентивиносяться з обсягу на поверхню за допомогою повітряних бульбашок, а потімостанні приходять через шар екстрагентів (зазвичай органічні речовини), вяких розчиняються витягають із водного розчину з'єднання.

Сутність іонної флотації в найбільш типовому випадку полягає в тому, щорозчин (або суспензія), що містить корисний компонент, значною міроюв дисоційованому на іони вигляді виводять реагентом (збирачем), такождисоційованому на іони. Іони збирача повинні бути протилежні зазнаку іонів, що містить корисний компонент. В результаті їх взаємодіїповинно утворитися малодіссоціірованное з'єднання, що володієповерхневою активністю. За таких умов пропускання повітряявляє собою таку різновид іонної флотації, при якійутворюється стійка піна. Її збирають але фракціям, що міститьпереважно одні з видобутих компонентів, досягаючи таким чиномселекції різних компонентів розчину чи пульпи

Для практичного ознайомлення з флотацією наводимо опис флотації надвох закордонних фабриках. Фірма Tompson знаходиться в Канаді. Вонапереробляє мідно-нікелеву сульфідну руду (відношення міді до нікелюдорівнює 1: 15), мінерали Халькопірит, пентландіт і нікелевмісну пірротін
(співвідношення 1: 2,2). Флотація проводиться за наступною схемою:

Руду дроблять у дві стадії, а подрібнення проводять спочатку в стрижневиймлині, а потім у галькових млинах в замкнутому циклі з гідроциклонів.
Халькопірит і пентландіт переходять в концентрат мідно-нікелевої флотації, анікелевмісну пірротін флотіруется в процесі нікелевої флотації.

реагентами для мідно-нікелевої флотації служать аміловий ксантогенатом іспиртової піноутворювач. Для депресії пентландіта при селекції модно -нікелевого концентрату використовується вапно. Мідний концентрат переочіщают
4 рази на присутності реагенту депрессора (органічний колоїд, готуєтьсяна основі декстрину). У нікелеву флотації для активації пірротіна крімдодаткової кількості збирача і піноутворювача подають міднийкупорос. руду, що видобувається підземним способом, піддають дроблення у дві стадії, апотім подрібнюють також у дві стадії; першу стадію подрібнення здійснюютьв стрижневий млині, що працює у відкритому циклі, а другий - в гальковихмлинах в замкнутому циклі з гідроциклон. Як дроблять середовища вгалькових мілинуніцах служать шматки розміром 150 мм.

У концентрат мідно-нікелевої флотації переходять Халькопірит і пентландіт,а нікелевмісну пірротін флотнруется і процесі нікелевої флотації.

Мідно-нікелеву флотації здійснюють за допомогою тільки двох реагентів --амілового ксантогенатом та спиртового піноутворювача. Вапно використовуєтьсядля депресії пентландіта при селекції мідно-нікелевого концентрату. Міднийконцентрат переочіщают 4 рази в присутності реагенту депрессора,що є органічним колоїдів, виготовленим на основі декстрину. Дляактивації пірротіна при флотації нікелевих руд крім додатковогокількості збирача і піноутворювача подають мідний купорос. Всього дляфлотації на фабриці встановлено 139 флотаційних камер механічного типурозміром 1250 Х 1600 мм па трьох уступах і передбачено місце для установкище 170 таких самих камер. Реагенти, що застосовуються для флотації на фабриці
Томпсона, і їх витрата наведено нижче:

Реагент Витрата кг/м:

Аміловий ксантогенатом калію 0,08

Спиртовий піноутворювач 0,025

Вапно 0,75

Депрессор 0,04

Мідний купорос 0,125

Фінська мідно-нікелева фабрика Каталахта має схему флотації, близьку досхемі фабрики Томпсона. Її продуктивність 1000 т/добу. На фабриціпереробляють мідно-нікелеву руду, що містить пентландіт, Халькопірит іпірротін. Порожня порода складається з амфібол, плагіоклазу, слюди та кварцу.
Руду піддають подрібнення до крупності 74-210 мкм. З хвостів колективноїфлотації флотіруют пірротін, активуючи його мідним купоросом.

Халькопірит і велику частину пентландіта флотіруют за 10-20 хвилин, алепірротін значно повільніше (30 миль). Застосовувані реагенти та їх витрати,прийняті па фабриці Каталахта, наведено нижче:

Реагент Витрата, кг/т

СаО 1,7

Аміловий ксантогенатом калію 0,105

Флотол (соснове масло) 0,07

Мідний купорос 0,11

Декстрин 0,21

За останні роки проведено роботи але флотації мідно-нікелевих руд, вяких встановлено, що із застосуванням. сульфідів з нафти звспенівателямі можна отримати відвальні хвости з більш низьким вмістомнікелю, ніж у випадку застосування ксантогенатом.

ПЕРЕРОБКА Мідно-нікелевий Штейн

Штейн, одержувані при першій стадії переробки мідно-нікелевихсульфідних руд, являють собою в основному сплави сірчистих з'єднаньнікелю, міді та заліза.

Фізико-хімічна природа цих сплавів визначається характеромвзаємодії компонентів в четверний системі Ni-Cu-Fe-S. До теперішньогочасу діаграма стану цієї четверний системи ще не вивчена.

Для розуміння фізико-хімічної природи сульфідних штейн істотноважлива часткова потрійна система, що складається з трьох сульфідів, Ni3S2, Cu2Sі FeS. Вона становить один із тріангулярних розрізів у четверний системі
Ni-Сu-Fe-S.

Останнім часом в Англії використовується спосіб переробки мідно -нікелевих і мідно-кобальтових штейн, що містять залізо. За цим методомшляхом випалювання або присадки заліза або міді штейн доводять до зниженоговмісту сірки і отримують обога