Шихта для виробництва феронікелю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (5D5 С 22 С 38/08, 38/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ I *-. (21)4771166/02 (22)19.12.89 (46)07.12.91. Бюл. №45 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) М.И.Гасмк, А.Г.Гриншпунт, В.В.Кашкуль, А.Е.Бурочкин, С.Г.МІітцев, Д.А.Соколов, П.Е.Власов и О.В.Дегтяренко (53)669.168.3(088.8) (56) Грань Н.И., Онищин Б.П., Мойзель Е.И. Электроплавка окисленных никелевых руд,М.: Металлургия, 1971, с. 55. Диомидовский Д.А. и др. Металлургия ферроникеля. - М.: Металлургия, 1983, с. 17-19. (54) ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА Ф ЕРРОНИКЕЛЯ (57) Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве ферроникеля методом электроплавки окисленных никелевых руд. Целью изобретения является увеличение извлечения в сплав никеля и кобальта, уменьшение его загрязненности вредными примесями - серой и фосфором, снижение удельных затрат основных материалов." Шихта для производства ферроникеля содержит, мас.%: известняк 25-30; антрацитовый штыб 3-12; комплексный карбидоугольный материапО,1-10 и никельсодержащее сырье остальное. Применение шихты позволит повысить извлечение в сплав никеля и кобапьта в среднем на 1,28%, уменьшить в сплаве содержание серы и фосфора в среднем на 10-15% и снизить на 15% удельный расход никельсодержащего сырья и известняка. 1 табл. Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для производства ферроникеля методом электроплавки окисленных никелевых руд. ны печи, а также распределение в ней выделяемой мощности. Химический состав восстановителя определяет его физико-химические свойства и технико-экономические показатели восстановительного процесса. Вследствие этого при выборе восстановителя для этого или ионного процесса руководствуются как их химическим составом, так и металлургическими свойствами., Известна шихта для электроплавки окисленных никелевых руд на ферроникель, состоящая из никелевой руды, коксика, известняка или мрамора. К недостаткам этой шихты можно отнести низкое извлечение никеля и кобальта, сильную загрязненность примесями. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является шихта для К восстановителям для производства ферроникеля предъявляют следующие основные требования: высокое удельное электросопротивление, достаточно высокие прочность и термостойкость, чтобы не образовывалось много мелочи при нагреве топлива в верхних горизонтах печи, неспекаемо'сть в условиях электроплавки, достаточная чистота по содержанию вредных примесей сэры и фосфора, Показатель удельного электросопротивления восстановителя при электроплавке имеет огромное значение, так как от него зависит общее электросопротивление ван 1696564 что основное количество серы (70-80%) ввоэлектроплаеки окисленных никелевых руд дится в процесс антрацитовым штыбом на ферроникель, применяемая на ПобужПроцесс получения комплексного карском никелевом заводе следующего состабидоугольного материала происходит при ва, мас.%. 5 1800-2800°С, что обусловливает весьма Известняк 25-30 низкое содержание в нем серы и фосфора Антрацитовый штыб 3-12 Это играет положительную роль в процессе Никелевая руда Остальное получения ферроникеля, уменьшает загрязНедостатками данного состава шихты являненность вредными примесями. ются низкое извлечение никеля и кобальта, Выбор комплексного карбидоугольного загрязненность серой и фосфором, боль- 10 шой удельный расход электроэнергии. материала в качестве восстановителя в предлаї земом составе шихты для производЦелью изобретения является увеличества ферроникеля объясняется тем, что приние извлечения никеля и кобальта, умесущая этому материалу природа строения и ньшение загрязненности вредными примесями - серой и фосфором, снижение удель- 15 существующие химические связи обеспечивают более высокое электросопротивление, ных затрат основных материалов хорошие термодинамические и кинетичеПоставленная цель достигается тем, что ские условия физико-химических взаимошихта для электроплавки окисленных никедействий между составными компонентами левых руд на ферроникель, включающая никельсодержащее сырье, известняк и 20 в процессе злектроплэвки, низкое содержание серы и фосфора антрацитовый штыб, дополнительно содержит комплексный кэрбидоугольный матеИспользование комплексного материариал при следующем соотношении компола в качестве комплексного восстановителя нентов, мас.%. обеспечивает повышение технико-экономи25 ческих показателей процесса электроппавИзвестняк 25-30 ки Все компоненты входящие в его состав, Антрацитовый штыб 3-12 являются полезными при плавке на ферроКомплексный карбидоникель, поэтому зведение комплексного угольный материал 0,1-10 карбидоугольного материала в состав шихНикельсодержащее 30 ты для электроплавки окисленных никелесырье Остальное вых руд повышает электросопротивление При этом комплексный карбидоугольный ванны печи и улучшает термодмнамиче* кие материал имеет следующий химический сои кинетические условия восстановления нистав, мас.%' карбид кремния 5-30, оксид келя и кобальта кремния 5-20, оксид железа 1-5, оксид алюминия 0,5-5, металлический кремнии 1-10, 35 Кремний и углерод карбида кремния углерод остальное принимают участие в восстановлении окислов металлов Другое отличие состоит в том что в качестве комплексного карбидоугольного Фосфор обладает высоким химическим материала применяют кусковые или окускосродством к карбиду кремния. Выход фосванные известными методами отходы элек- 40 фора в газовую фазу при восстановлении тродных заводов которые получаются в его карбидом кремния намного больше, чем результате взаимодействия при 1800при восстановлении антрацитовым шты2800°С высокозольного углеродного матебом риала и кварцевого песка (засыпки) при Наряду с увеличением интенсивности графитации электродной продукции 45 восстановления при использовании Si С В комплексном карбидоугольном маге уменьшается выход СО из зоны реакции что риалеуглерод распределен в элементарных позволяет повысить содержание фосфора в объемах равномерно и окружает пленкой отходящих газах и снизить его содержание каждую карбидную, оксидную и оксикарв металле бидную частицу Это обеспечивает при его 50 Выбор граничных значений предлагаеиспользовании в составе предлагаемой мых компонентов обусловлен следующим шихты для производства ферроникеля знаПри использовании предлагаемого состава чительное увеличение скорости восстановишихты улучшаются технико-экономические тельных реакций, повышает активное и термодинамические условия восстаиовлесопротивление ванны печи и улучшает Дру- 55 ния окислов увеличивается степень восстагие технико-экономические показатели новления окислов металлов растет выход сплава и уменьшается выход шлака ТемпеАнтрацитовый штыб содержит в своем ратура плавления сплааа понижается В составе до 2% серы это является сущестшлаке убывает содержание цветных металвенным недостатком так как происходит лов и железа, возрастает содержание кремзагрязнение вредной примесью Известно 1696564 приводит к повышенному шлакообразованезема и окислов других трудновосстэновинию. мых элементов - магния, алюминия, кальВ идеї гмчных Псюораіорньіх условиях ция Температура плавления и вязкость на печи мощностью 160 кВА проведен сопошлака увеличиваются, а электропроводность падает Извлечение никеля, кобальта 5 ставительный анализ по выплавке ферронии железа в сплав по мере увеличения расхокеля на шикте предлагаемого состава и да восстановителя растет. известного Опробовано 10 составов шихты, отличающихся друг от друга содержанием Состав продуктов главки и извлечение компонентов. металлов в сплав зависит не только от расхода восстановителя, но и от содержания в 10 Составы шихт и результаты лабораторнем углерода Антрацитовый штыб содерных испытаний приведены в таблице. жит в своем составе иэ сухую массу до 75% Как свидетельствуют результати испыуглерода и 4,6-6,5% летучих, что является таний, при использование 2-го, 3-го и 4-го весьма нежелательном а комплексі- ый карсоставов шихт наблюдается наилучшее избидоугольный материал содержит в Своем 15 влечение Ni и Со в ферроникель и заметное составе 65-85% углерода, а также карбид уменьшение содержания вредных примекремния 5-30%. сей серы и фосфора. При ис/тытаниях 1-го Приведенные данные свидетельствуют состава шихты (известного) и запредельо преимуществах комплексного карбидоуных значений предлагаемой шихты (состагольного материала по сравнению с антра- 20 вы 5-Ю) наблюдается некоторое цитовым штыбом. расстройство технологического процесса злектроплавкм ферроникеля. Технико-экоУвеличение содержания известняка более 35% повышает содержание окиси кальномические показатели процесса не улучция в шлаках, что приводит к снижению шаются, а в некоторых случаях даже температуоы металла и шлака на выпуске 25 ухудшаются. Соответственно уменьшается и температу Установлено, что извлечение никеля и ра расплава в самой электропечи, поэтому кобальта при использовании предлагаемого при производстве ферроникеля количество состава шихты для производства феррониизвестняка в предлагаемом сос~аве шихты келя в среднем на 1,28% выше по сравненецелесообразно увеличивать выше 35%. 30 нию с применением шихты известного В качестве углеродного восстановителя состава. в предлаї аемои составе шихты используетТаким образом, использование компся антрацитовый ш гыб Антрацитовый штыб лексного карбидоугольного материала в кав количестве 3-12% используют для полночестве восстановителя з предлагаемом го восстановления окислов При содержа- ЗЬ составе шихты для производства ферронинии антрацитового штыба менее 3% окислы келя позволяет увеличить извлечение никевосстанавливаются не полностью, а при ля и кобальта в ферроникель и уменьшить увеличении его содержания болеа 12% резсодержание вредных примесей серы и фос-: ко ухудшаются технико-экономические пофора. казатели. 40 Ф о р м у л а -із о б р е т е н и я Содержание комплексного карбидоуШихта для производства ферроникеля, гольного материала в предлагаемом состасодержащая никельсодержащее сырье, изве шихты для производства ферроникеле вестняк и антрацитовый штыб, о т л и ч а ю должно находиться в пределах 0,1-10%. Нижний предел содержания комплексного 40 щ а я с я тем, что, с целью повышения извлег чения в сплав никеля и кобальта, уменьшекарбидоугольно о материала в предлагаения загрязненности его вредными мом составе ишхты обусловлен тем, "то ввепримесями - серой и фосфором, снижения дение его в количестве, меньшем 0 1%, удельных затоат основных материалов, она недостаточно для более полного процесса восстановления окислов а также создания F0 дополнительно содержит комплексный карбидоугольный материал при следующем сованны с высоким удельным электросопроотношении компонентов мае %: тивлением Введение комплексного карбиИзвестняк 25-30 доугольного материала в количестве, большем 10%, приводит к тому, что не все Антрацитовый штыб 3-12 компоненты комплексного карбидоугояьно- с,5 Комплексный кзрбидоуго материала полностью участвуют в прогольный материал 0,1—10 цессе восстановления окислов Оставшаяся Никельсодержащее часть компонентов переходит в шлак, что сырье Остальное 1696564 Компоненты и показатели 8 Содержание компонентов, мас.%, и значения 1 I 2 ІЗ їй І 5 І 6 Окисленная никелевая РУДа 65 62 Известняк 28 Антрацитовый штыб 7 25 3 Комплексный карбидоугольный материал 62,9 25 57 57, 9 30 30 60 23 12 3 12 7 10 0,1 93,5 95,3 9й ,1 92,6 9й,5 92,9 S 0,35 0,15 Р 0,15 0,07 33 о, їй о, 0,1 Извлечение в ферроникель Ni Си * 9й ,2 93 ,0 93,9 0,15 0,33 0,21 0,07 о їй , 0,10 95,й 9й,8 Содержание в ферроникеле 1 Продолжение таблицы Компоненты и показатели показателей шихт состава 7 1 h I I" I 8 10 12 Окисленная никелевая РУДа 59,95 57 60 Й6 56 Й6 Известняк 28 28 28 22 32 Антрацитовый штыб 12 3 28 2 1Й 12 12 Комплексный карбидоугольный материал 0.05 12 10 10 10 10 Ni 93, 5 93,2 Эй,0 93,9 93,5 93,3 Си 92,6 92,3 33,1 93,0 92,6 92,й Извлечение в ферроникель Содержание в ферроникеле S 0,35 0,31 0,25 0,33 0,25 0,32 Р-. 0, 15 0,12 0,10 0,1Й 0,15 0.1Й Редактор И.Горная Составитель Т Морозова Техред М Моргентал .Корректор Н.Король Заказ 4281 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва Ж-35 Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент" г Ужгород ул Гагарина. 101