Окислювальний випал файнштейну - Сплави нікелю
нікель руда плавка випалення
Метою окислювального випалу файнштейна є видалення з нього сірки до вмісту менше 0,02% та переведення нікелю в оксид нікелю NiO.
Сульфід нікелю Ni3S2 відноситься до найбільш легкоплавких сульфідів. Температура його плавлення становить 788 о С. За таких низьких температур глибоке видалення сірки неможливе. Тому окислювальний випал файнштейна виробляється у дві стадії.
Низькотемпературна стадія випалу здійснюється у печах киплячого шару (рисунок 2.3).
1 - подіна соплами; 2- завантажувальний отвір; 3-кожух; 4- футерування; 5-сопло; 6-отвір для випуску недогарка
Малюнок 2.3 - Пекти киплячого шару для окислювального випалу нікелевого файнштейну
Для підвищення тугоплавкості шихти попередньо подрібнений файнштейн змішують з оборотним оксидним пилом із газоходів, циклонів та електрофільтрів. Кількість оборотних матеріалів сягає близько 25-30%. Це дозволяє вести випал при температурі 900-1050 про З.
Насамперед в окислювальній атмосфері печі відбувається окислення металевої складової файнштейну.
а потім окислення сульфіду нікелю
Печі для випалу файнштейна мають деякі конструктивні особливості порівняно із звичайними печами киплячого шару. Вони мають збільшений діаметр у верхній частині. Це дозволяє знизити швидкість газів, що відходять, а, отже, зменшити пиловинос нікелевого недогарка, який становить 25-35%.
Крім того, вивантаження недогарка проводиться не через зливний поріг, як це відбувається в звичайних печах, а через отвір, що розташований на рівні пода. Це запобігає накопиченню в печі великих спечених частинок недогарка.
Вихід недогарка з печей киплячого шару становить 70-75%, а вилучення нікелюв недогар 99,4%.
Огарок, що виходить із печі киплячого шару, піддається сульфатхлоруючого випалу в трубчастому реакторі - холодильнику. Процес відбувається рахунок фізичного тепла недогарка.
Як хлорвмісний реагент використовують кухонну сіль або природний сільвініт (NaCl·KCl), який підмішують до вивантаженого гарячого недогарка з температурою 700-800 про З у кількості 10-15%. У процесі випалу NaCl розкладається сірчистим або сірчаним ангідридом пічних газів у присутності кисню за реакціями:
Швидкість та повнота розкладання кухонної солі збільшується з підвищенням концентрації оксидів сірки в газах та за наявності в шихті оксидів заліза та нікелю, які є каталізатором. Газовий хлор, що виділяється при цьому, дуже активний і інтенсивно хлорує сполуки металів, присутніх в недогарку і, в першу чергу, сполуки міді.
Хлориди міді при температурі випалу стійкіші до дії кисню, ніж хлориди інших металів, які входять у файнштейн. Тому мідь у недогарку сульфатхлоруючого випалу, переважно, є у вигляді добре розчинних хлоридів, оксихлоридів і сульфатів. Переведення міді у розчинну форму становить 75-80%. Залізо, нікель і кобальт залишаються у вигляді нерозчинних оксидів. Винос пилу в процесі випалу вбирається у 3- 4 % від маси обпалюваного матеріалу.
Негай після сульфатхлоруючого випалу направляють на знемежування. Процес обезмежування полягає в вилуговуванні міді підкисленої (6-30г/л H2SO4) водою методом просочування в нутч-фільтрах, що перекидаються. Після вилуговування огарок характеризується наступним складом: Ni - 75-76%; Cu – 15-0,25%; Co – 0,48-0,5%; Fe – 0,9-1,2%; S - 0,9-1,2%; вологи до 10%.
Вилужений огарок піддають другої стадії окислювального випалу,який здійснюється в трубчастих обертових печах. Пекти опалюється природним газом або мазутом. Паливо спалюється в печі з великим надлишком кисню. Це дозволяє створити в печі окисну атмосферу.
Отриманий у трубчастій печі оксид нікелю має наступний склад: Ni - 78%; Cu – 0,4%; Co – 0,4-0,5%; Fe – 0,3-0,4%.
З випалювальної печі гарячий оксид нікелю, що має температуру 900-1000 про З, надходить у трубчастий реактор. У реактор вводять 4-8% нафтового коксу. У реакторі рахунок фізичної теплоти недогарка протікає хімічна реакція
NiO + C = Ni + CO (2.34)
Відновлення оксиду нікелю у трубчастій печі відбувається на 40-50%. З реактора виходить металізований огарок, що містить 82-86% Ni. Металізований негар направляється на відновлювальну плавку.