DE2063577C3 - Process for the production of a reduced preliminary product for ferronickel production - Google Patents
Process for the production of a reduced preliminary product for ferronickel productionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines reduzierten Vorproduktes für die: Ferronickelerzeugung aus nicke!oxidha!tigerr. eisenreichem Ausgangsmaterial und Nickelmagnesiumsilikaterz, wobei das Nickelmagnesiumsilikaten: gebrochen und kalziniert wird.The invention relates to a method for producing a reduced preliminary product for: Ferronickel production from nicke! oxidha! tigerr. iron-rich starting material and nickel magnesium silicate ore, wherein the nickel magnesium silicate: crushed and calcined will.
Nickel ist ein Metall, das; zur Herstellung von rostfreiem Stahl und zur Herstellung hitzebeständiger Legierungen unerläßlich ist Mit zunehmendem Nickelverbrauch scheint die Verfügbarkeit nickelreicher Erze allmählich abzunehmen, so daß ein zunehmender Bedarf für Verfahren zur Aufbereitung von Nickel aus vergleichsweise nickelarmen Erzen, wie beispielsweise aus stark eisenhaltigem Laterit (vgl Tabelle 1) festzustellen ist Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Aufbereitung von eisenreichen Nickelerzen untersucht worden. So werden gemäß der US-PS 27 67 075 oxidische Erze, die Nickel- und Eisenoxide enthalten, mit Kieselsäure versetzt und das erhaltene Gemisch einer gesteuerten Reduktion unterworfen. Aus der Reihe derartiger Verfahren sind diejenigen hervorzuheben, die auf einer bevorzugten Reduktion des Nickels aus dem Erz aufbauen. So ist beispielsweise aus der GB-PS 9 60 701 bekannt, eisenreiches, nickelhaltiges Erz, das freies und gebundenes Wasser enthält unter einer angemessenen reduzierenden Atmosphäre zu kalzinieren.Nickel is a metal that; for the production of stainless steel and for the production of heat-resistant Alloys is indispensable With increasing nickel consumption, the availability of nickel-rich ores appears gradually decreasing, so that there is an increasing need for processes for the processing of nickel from comparatively low-nickel ores, for example from laterite with a high iron content (see Table 1) A number of processes for processing iron-rich nickel ores have already been investigated been. Thus, according to US-PS 27 67 075 oxidic ores containing nickel and iron oxides, treated with silica and the mixture obtained is subjected to a controlled reduction. From the A number of such processes are to be emphasized as those which aim at a preferred reduction of nickel build from the ore. For example, from GB-PS 9 60 701, iron-rich, nickel-containing Ore that contains free and bound water under an adequate reducing atmosphere too calcine.
Diese bevorzugte Reduktion des Nickels gründet sich auf die Unterschiede der thermodynamischen Eigenschaften von Nickel und Eisen, insbesondere auf die größere Affinität des Eisens zum Sauerstoff im Vergleich zur Affinität des Nickels zum Sauerstoff. Bei der praktischen Durchführung der Raffinierung durch Reduktion eisenreicher Nickelerze, wie beispielsweise Laterit, werden Eisen und Nickel jedoch gleichzeitig reduziert Nickel tatsächlich bevorzugt vor Eisen zu reduzieren, hat sich in der Praxis als äußerst schwierig erwiesen. Wenn eisenreiche Nickelerze in einer eingestellten Atmosphäre reduziert werden, werden in der Regel Eisen und Nickel durch die Reduktion gleichzeitig gebildet so daß das entstehende Ferronikkel einen verhältnismäßig geringen Nickelgehalt aufweist Eine Erhöhung des Nickelgehaltes im Ferronickel durch Nachbehandlungen hat sich als äußerst schwierig erwiesen.This preferred reduction in nickel is based on the differences in thermodynamic properties of nickel and iron, especially the greater affinity of iron for oxygen in the Comparison to the affinity of nickel for oxygen. In the practical implementation of the refining by Reduction of iron-rich nickel ores such as laterite, however, become iron and nickel at the same time In fact, reducing nickel in preference to reducing iron has proven to be extremely difficult in practice proven. When iron-rich nickel ores are reduced in a set atmosphere, in Usually iron and nickel are formed at the same time by the reduction so that the resulting Ferronickel has a relatively low nickel content An increase in the nickel content in ferronickel through follow-up treatments has proven extremely difficult.
Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, ein Verfahren zum Aufbereiten von eisenreichem Nickelerz oder von stark eisenhaltigem Nickeloxid anzugeben, durch das die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten und Probleme beseitigt werden.The object of the invention is accordingly to provide a method for processing iron-rich nickel ore or to indicate of high ferrous nickel oxide, through which the difficulties outlined above and problems are eliminated.
Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt daß das in eisenreichen Nickelerzen enthaltene Eisen in Form des nur schwer reduzierbaren Fayalit maskiert werden kann, so daß aufgrund der unterschiedlichen Reduzierbarkeit von Fayalit und der Nickelverbindung Nickel selektiv reduziert werden kann.According to the invention it has now been found that the iron contained in iron-rich nickel ores is in the form of Difficult to reducible fayalite can be masked, so that due to the different reducibility fayalite and the nickel compound nickel can be selectively reduced.
Durch Zugabe von SiO2 kann folglich gezielt und absichtlich die Bildung von Fayalit bewirkt werden, während im Gegensatz dazu bei den herkömmlichen Verfahren der Eisenaufbereitung die Bildung von Fayalit immer sorgfältigst vermieden worden war.By adding SiO 2 , the formation of fayalite can consequently be brought about in a targeted and deliberate manner, whereas, in contrast to this, the formation of fayalite was always carefully avoided in the conventional methods of iron processing.
Die Bildung und der Zerfall von Fayalit (2 FeO · SiO2) lassen sich durch die folgenden chemischen Formeln wiedergeben:The formation and decay of fayalite (2 FeO SiO 2 ) can be represented by the following chemical formulas:
2 Fe3O4 + 3 SiO2
3(2FeO SiO2) 2 FeO · SiO2
2 Fe + SiO2 2 Fe 3 O 4 + 3 SiO 2 3 (2FeO SiO 2 ) 2 FeO · SiO 2
2 Fe + SiO 2
(1)(1)
(2)(2)
Die Bildung von Fayalit nach Gleichung (1) findet bereits in einer CO/CO2-Atmosphäre der Zusammen setzung CO/(CO + CO2)Sl,6% statt, während derThe formation of fayalite according to equation (1) takes place in a CO / CO 2 atmosphere with the composition CO / (CO + CO 2 ) Sl, 6%, during the
Zerfall des Fayalits nach Gleichung (2) erst bei einem CO-Gehalt von über 90% erfolgt Wenn das Eisen im Nickelerι also gemäß Gleichung (1) als Fayalit fixiert wird, kann das Nickel selektiv reduziert werden, ohne daß das fixierte Eisen reduktiv angegriffen wird.Disintegration of the fayalite according to equation (2) takes place only at a CO content of more than 90% when the iron in nickeler ι so according to Equation (1) is fixed as fayalite, the nickel can be selectively reduced without the fixed iron attacked reductively will.
Das Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich deshalb erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Kalzinierung bei 500 bis 8000C durchgeführt wird, daß das kalzinierte Erz in Wasser aufgeschlämmt und zum Aufwirbeln in die Aufschlämmung kohlendioxidhaltiges Gas mit einem COrPartialdruck von mindestens 1 atm gedruckt wird, daß die Aufschlämmung durch Filtration in ein magnesiumreiehes Filtrat und einen siliciumdioxidhaltigen Rückstand getrennt wird, daß durch Erwärmen aus dem Filtrat Magnesiumcarbonat ausgefällt und anschließend zu MgO und CO2 zersetzt wird, daß der siliciumdioxidhaltige Rückstand zu dem eisenreichen Ausgangsmaterial gemischt wird und daß das Gemisch in einer CO/CCVAtmosphäre der Zusammensetzung 1%<CO/(CO+C02)<90% auf zur Ausbildung von Fayalit und festen Lösungen aus Fayalit und Forsterit ausreichende Temperaturen erhitzt wird.The method of the type mentioned at the beginning is therefore characterized according to the invention in that the calcination is carried out at 500 to 800 0 C, that the calcined ore is slurried in water and carbon dioxide-containing gas is forced into the slurry with a COr partial pressure of at least 1 atm. that the slurry is separated by filtration into a magnesium-rich filtrate and a silicon dioxide-containing residue, that magnesium carbonate is precipitated by heating from the filtrate and then decomposed to MgO and CO2, that the silicon dioxide-containing residue is mixed to the iron-rich starting material and that the mixture in a CO / CCVAtmosphäre of the composition 1% <CO / (CO + C0 2 ) <90% is heated to sufficient temperatures for the formation of fayalite and solid solutions of fayalite and forsterite.
Hierbei ist es zweckmäßig, das Abgas der letzten Erhitzungsstufe, d. h. der Reduktionsstufe, als kohlen-It is useful here to remove the exhaust gas from the last heating stage, i. H. the reduction stage, as a carbon
15 dioxidhaltiges Gas zum Aufwirbeln der Aufschlämmung zu benutzen. Als eisenreiches Ausgangsmaterial und als Nickelmagnesiumsilikaterz werden erfindungsgemäß vorzugsweise Latent bzw. Garnierit verwendet, wobei das Nickelmagnesiumsilikaterz zweckmäßigerweise auf eine Korngröße feiner als 0,25 mm gebrochen wird. Die Aufschlämmung sollte aus 8 bis 50 Gewichtsteilen Wasser und 1 Gewichtsteil kalziniertem Erz hergestellt werden. Vorteilhaft ist auch, die Aufv/irbelung und die Filtration mit dem kohlendioxidhaltigen Gas unter Druck auszuführen und das Filtrat zur Fällung des Magnesiumcarbonats atmosphärischem Druck auszusetzen. Zur Fällung des Magnesiumcarbonats kann das Filtrat zum Sieden erhitzt werden. Außerdem kann man dem Gemisch aus silidiumdioxidhaltigem Rückstand und eisenreichem Ausgangsmaterial als zusätzliches Reduktionsmittel Koks zugeben, und es kann auch zweckmäßig sein, das Gemisch in einer argonhaltigen Atmosphäre zu erhitzen. 15 to use dioxide-containing gas to fluidize the slurry. According to the invention, latent or garnierite is preferably used as the iron-rich starting material and as the nickel-magnesium silicate ore, the nickel-magnesium silicate ore expediently being broken down to a grain size of finer than 0.25 mm. The slurry should be made from 8 to 50 parts by weight of water and 1 part by weight of calcined ore. It is also advantageous to carry out the turbulence and the filtration with the carbon dioxide-containing gas under pressure and to expose the filtrate to atmospheric pressure in order to precipitate the magnesium carbonate. To precipitate the magnesium carbonate, the filtrate can be heated to the boil. In addition, coke can be added to the mixture of residue containing silicon dioxide and iron-rich starting material as an additional reducing agent, and it can also be expedient to heat the mixture in an atmosphere containing argon.
Als SiO2-Quelle für das Verfahren nach der Erfindung können Nickelerze mit hohem SiO2-Gehalt, wie beispielsweise Garnierit (vgl. Tabelle 1) eingesetzt werden. Nickel ores with a high SiO 2 content, such as, for example, garnierite (cf. Table 1), can be used as SiO 2 source for the method according to the invention.
Chemische Zusammensetzung (%)Chemical composition (%)
SiO,SiO,
FeFe
CaOCaO
MgOMgO
NiNi
Al2O3 Al 2 O 3
Cr2O3 Cr 2 O 3
Die meisten siliciumdioxidreichen Nickelerze enthalten jedoch größere Mengen an Magnesiumoxid, beispielsweise 20 bis 30% Magnesiumoxid im Falle des Garnierit (vgL Tabelle 1). Das chemische Verhalten des im Nickelerz enthaltenen Magnesiumoxids gleicht in nassen Aufbereitungsprozessen demjenigen des Nickeloxids. Demzufolge ist die Gegenwart von Magnesiumoxid bei nassen Nickelaufbereitungsprozessen unerwünscht Auch in trockenen Aufbereitungsprozessen, wie beispielsweise im Krupp-Renn-Prozeß, stören größere Mengen an Magnesiumoxid.However, most high-silica nickel ores contain larger amounts of magnesium oxide, for example 20 to 30% magnesium oxide in the case of garnierite (see Table 1). The chemical behavior of the Magnesium oxide contained in nickel ore is similar to that of nickel oxide in wet processing processes. As a result, the presence of magnesium oxide is undesirable in wet nickel recovery processes They also interfere in dry preparation processes, for example in the Krupp-Renn process larger amounts of magnesium oxide.
Wie bereits erwähnt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das im Nickelmagnesiumsilikaterz enthaltene Magnesiumoxid mit Hilfe von Kohlendioxid extrahiert und der nach der MagnesiumorJdextraktion verbleibende Rückstand als Siliciumdioxidquelle für die Bildung von Fayalit im Raffinierprozeß der eisenreichen Nickelerze verwendet Das Nickelaufbereitungsverfahren gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile:As already mentioned, in the method according to the invention, that in the nickel magnesium silicate ore Magnesium oxide contained extracted with the help of carbon dioxide and after the magnesium oxide extraction remaining residue as a source of silicon dioxide for the formation of fayalite in the refining process of the iron-rich Nickel ores used The nickel processing method according to the invention has the following advantages:
1. Die Reduktion des Nickels im eisenreichen Nickelerz und im Rückstand der Magnesiumoxidabtrennung aus dem Nickelmagnesiumsilikaterz wird beschleunigt1. The reduction of nickel in iron-rich nickel ore and in the residue of the magnesium oxide separation from the nickel magnesium silicate ore is accelerated
2. Das im Abgas der Reduktion sowohl des eisenreichen Nickelerzes als auch des Rückstandes nach der Magnesiumoxidabtrennung aus dem Nickelmagnesiumsilikaterz enthaltene Kohlendioxid kann zur Extraktion des Magnesiumoxiids aus dem Nickelmagnesiumsilikaterz eingesetzt werden, wodurch die Gesamtenergiebilanz des Verfahrens erheblich verbessert wird.2. That in the exhaust gas of the reduction of both the iron-rich nickel ore and the residue after the Carbon dioxide contained in the nickel magnesium silicate ore can lead to the separation of magnesium oxide Extraction of the magnesium oxide from the nickel magnesium silicate ore can be used, which significantly improves the overall energy balance of the process.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß das üblicherweise verworfene Magnesium des Nickelmagnesiumsilikaterzes, beispielsweise des Gamierits, zur sinnvollen Weiterverwendung in Form von Magnesiumoxid extrahiert wird. Da das auf diese Weise extrahierte Magnesiumoxid einen bestimmten kommerziellen Wert darstellt, kann die Wirtschaftlichkeit des gesamten Nickelaufbereitungsverfahrens aus eisenreichen Nickelerzen wesentlich verbessert werden, indem der Rückstand von der Magnesiumoxidextraktion als Siliciumoxidquelle für die Bildung von Fayalit aus den in den eisenreichen Erzen enthaltenen Eisenverbindungen benutzt werden kann, wobei der Fayalit die Reduktion der Eisenionen zu Eisen unterdrückt.An important feature of the invention is that the usually discarded magnesium of the nickel magnesium silicate ore, for example gamierite, for useful further use in the form of magnesium oxide is extracted. Since the magnesium oxide extracted in this way has a certain commercial value represents, the economics of the entire nickel processing process from iron-rich nickel ores can be significantly improved by removing the residue from the magnesium oxide extraction as Silica source for the formation of fayalite from the iron compounds contained in the iron-rich ores can be used, whereby the fayalite suppresses the reduction of iron ions to iron.
Bei dem Verfahren der Erfindung ist es zur bevorzugten Reduktion von Nickel erforderlich, daß das Erz in festem Zustand in schwach reduzierender Atmosphäre mit der vorstehend angegebenen Beschaffenheit behandelt wird. Beim Schmelzen des Ausgangsmaterials wird die Aktivität der einzelnen Moleküle des Erzes zu groß, so daß die Bildung von Fayalit behindert wird. Theoretisch kann zur Durchführung der vorzugsweisen Reduktion von Nickel jeder beliebige Ofen benutzt werden, der eine genaue Einstellung und Kontrolle der Atmosphäre gewährleistet, beispielsweise ein mehrstufiger Kalzinierofen, ein Kalzinierofen mit Spülgasvorrichtung, ein Schmelzofen oder ein Drehtrommelflammofen. In the method of the invention, it is necessary for the preferential reduction of nickel that the Solid ore in a mildly reducing atmosphere of the nature indicated above is treated. When the starting material melts, the activity of the individual molecules of the Ore too big to prevent fayalite from forming. In theory it can be used to carry out the preferred Any furnace that has an accurate setting and reduction of nickel can be used Control of the atmosphere ensures, for example, a multi-stage calcining furnace, with a calcining furnace Purge gas device, a melting furnace or a rotary drum furnace.
Entsprechend fallen die Produkte des Reduktionsprozesses gemäß der Erfindung aus Ofentypen, wie sie vorstehend angedeutet wurden, in Form von Luppe oder schwammigen Teilchen an. In diesen Reduktionsprodukten sind der Fayalit und Fayalit-Forsterit in Form fester Lösungen eingeschlossen und bilden die Schlakkenkomponente der Produkte. Diese Schlackenkompo-Accordingly, the products of the reduction process according to the invention fall from furnace types like them indicated above, in the form of lobes or spongy particles. In these reduction products, the fayalite and fayalite forsterite are in shape Solid solutions included and form the slag component of the products. This slag compo-
nente fällt im Gemisch mit dem gewünschten Nickel bzw. Ferronickel an, so daß die metallischen Komponenten von der Schlacke auf herkömmliche Weise zu trennen sind.nente is obtained in a mixture with the desired nickel or ferronickel, so that the metallic components separated from the slag in a conventional manner.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigtFor a better understanding of the invention is in the following in conjunction with the drawings Embodiment of the invention described. It shows
F i g. 1 einen Ablaufplan einer Ausführung des Nickelaufbereitungsprozesses gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a flow chart of one embodiment of the nickel recovery process according to the invention;
Fig.2 in graphischer Darstellung die Ausbeute an Magnesiumoxid als Funktion der Kalzinierbedingungen,2 shows the yield in a graph Magnesium oxide as a function of calcining conditions,
Fig.3 in graphischer Darstellung die Ausbeute an Magnesiumoxid als Funktion der Konzentration des kalzinierten Erzes in der Aufschlämmung,3 shows the yield in a graph Magnesium oxide as a function of the concentration of the calcined ore in the slurry,
Fig.4 in graphischer Darstellung die Ausbeute an iS Magnesiumoxid als Funktion des CO2-Partialdruckes in dem Gas, das zur Aufwirbelung in die Aufschlämmung des kalzinierten Nickelmagnesiumsilikaterzes gedruckt wird,4 shows a graph of the yield of i S magnesium oxide as a function of the CO 2 partial pressure in the gas which is pressed into the slurry of the calcined nickel magnesium silicate ore for fluidization,
Fig.5 ein Gleichgewichtsdiagramm für die Reduktionsreaktionen im System Fe — SiO2 — C — O2,Fig. 5 shows an equilibrium diagram for the reduction reactions in the system Fe - SiO 2 - C - O2,
Fig.6 in graphischer Darstellung den Reduktionsgrad als Funktion der Reduktionstemperatur für das Verfahren gemäß der Erfindung,Fig. 6 graphically shows the degree of reduction as a function of the reduction temperature for the Method according to the invention,
Fig.7 ein Röntgenbeugungsdiagramm von einem Fayalit,7 shows an X-ray diffraction diagram of a fayalite,
F i g. 8 ein Röntgenbeugungsdiagramm der nach einer Ausführungsform der Erfindung erhaltenen Reaktionsprodukte, F i g. 8 is an X-ray diffraction diagram of the reaction products obtained according to one embodiment of the invention;
Fig.9 in graphischer Darstellung den Reduktionsgrad von Nickel und Eisen als Funktion der Reduktionstemperatur, 9 shows the degree of reduction in a graphic representation of nickel and iron as a function of the reduction temperature,
Fig. 10 ein Röntgenbeugungsdiagramm des nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung erhaltenen Reaktionsproduktes.10 is an X-ray diffraction diagram of the according to a further embodiment of the process according to the invention obtained reaction product.
Im folgenden sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung anhand des in Fig.5 gezeigten Gleichgewichtsdiagramms der Reduktionsreaktionen im System Fe-SiO2-C-O2, einem Eisenerzreduktionssystem, dargestellt. Laterit und Garnierit enthalten Eisen in Form von Limonit (Fe2O3 · η H2O). Der Limonit gibt sein Kristallwasser zwischen 300 und 3500C ab und geht in Eisen(IIl)-oxid über. Das Fe2O3 kann nach dem in Formel (3) angedeuteten Schema leicht zu Fe3O4 reduziert werden. Der CO-Gehalt der Reduktionsatmo-Sphäre kann für diese Reduktion niedrig sein.The principles of the present invention are illustrated below with the aid of the equilibrium diagram of the reduction reactions in the Fe — SiO 2 —CO 2 system , an iron ore reduction system, shown in FIG. Laterite and garnierite contain iron in the form of limonite (Fe 2 O 3 · η H 2 O). The limonite gives off its water of crystallization between 300 and 350 ° C. and changes into iron (IIl) oxide. The Fe 2 O 3 can easily be reduced to Fe 3 O 4 according to the scheme indicated in formula (3). The CO content of the reduction atmosphere can be low for this reduction.
3 Fe2O3 + CO
2Fc3O4 + CO2 3 Fe 2 O 3 + CO
2Fc 3 O 4 + CO 2
(3)(3)
Das Gleichgewicht dieser Reduktion ist in F i g. 5 durch die Kurve A-A 'wiedergegeben.The equilibrium of this reduction is shown in FIG. 5 represented by the curve AA '.
In Gegenwart von Siliciumdioxid reagiert das so gebildete Fe3O4 mit dem SiO2 unter Bildung von Fayalit (2 FeO · SiO2) entsprechend der Gleichung (4) weiter. Die Gleichgewichtskurve dieser Reaktion ist in Fig. 5 mit B-ß'gekennzeichnet.In the presence of silicon dioxide, the Fe 3 O 4 thus formed reacts with the SiO 2 to form fayalite (2 FeO · SiO 2 ) in accordance with equation (4). The equilibrium curve of this reaction is identified in FIG. 5 with B-β '.
2Fc3O4 + 3SiO2 + 2CO
► 3 (2 FcO ■ SiO2) + 2 CO2 2Fc 3 O 4 + 3SiO 2 + 2CO
► 3 (2 FcO ■ SiO 2 ) + 2 CO 2
(4)(4)
Der zur Bildung von Fayalit erforderliche Mindestgehalt an CO in der Reduktionsatmosphäre beträgt im f,s Temperaturbereich von 400 bis 140O0C maximal 1,6%. Der Fayalit kann ohne genauere Einstellung der Reduktionsatmosphäre leicht erhalten werden.The minimum content of CO in the reducing atmosphere required for the formation of fayalite is a maximum of 1.6% in the f, s temperature range from 400 to 140O 0 C. The fayalite can be easily obtained without adjusting the reducing atmosphere more precisely.
Wenn für die Reduktion nach Gleichung (4) jedoch nicht genug SiO2 zur Verfugung steht, wird das nach Gleichung (3) gebildete Fe3O4 weiter zu Fe oder FeO reduziert, wie das in F i g. 5 durch die Gleichgewichtskurve C-C-D angedeutet ist. Die weitere Reduktion des FeO zu Fe ist in F i g. 5 durch die Gleichgewichtskurve C-E wiedergegeben.If, however, there is not enough SiO 2 available for the reduction according to equation (4), the Fe 3 O 4 formed according to equation (3) is further reduced to Fe or FeO, as shown in FIG. 5 is indicated by the equilibrium curve CCD. The further reduction of FeO to Fe is shown in FIG. 5 represented by the equilibrium curve CE .
Auf der anderen Seite kann der in Gegenwart von SiO2 und vergleichsweise geringen CO-Gehalten gebildete Fayalit erst bei einem CO-Gehalt in der Reduktionsatmosphäre weiter reduziert werden, der sehr viel höher als der zur Reduktion der Eisenoxide erforderliche CO-Gehalt liegt. Die Reduktion von Fayalit zu Fe tritt erst ein, wenn der CO-Gehalt in der reduzierten Atmosphäre 90% oder darüber beträgt, wie das in Fig.5 durch die Gleichgewichtskurve F-F' angedeutet ist.On the other hand, the fayalite formed in the presence of SiO 2 and comparatively low CO contents can only be further reduced when the CO content in the reduction atmosphere is much higher than the CO content required to reduce the iron oxides. The reduction of fayalite to Fe only occurs when the CO content in the reduced atmosphere is 90% or more, as indicated in Fig. 5 by the equilibrium curve F-F '.
In zahlreichen Untersuchungen wurde auch sichergestellt, daß während der Reduktion gemäß der Erfindung kein Nickel-Olivin (2 NiO · SiO2) gebildet wird. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, daß im Falle der eisenreichen Nickelerze, wie beispielsweise Laterit, das reduzierte metallische Nickel dazu neigt, im metallischen Eisen zu schmelzen und die Aktivität des Nickels im reduzierenden System dadurch so weit verringert wird, daß trotz der Gegenwart von SiO2 kein Nickel-Olivin gebildet wird. Bei Verwendung des aus dem Nickelmagnesiumsilikaterz erhaltenen siliciumoxidhaltigen Rückstandes wird die Kristallstruktur des Rückstandes durch die Bildung von Fayalit aufgebrochen, so daß die Reduktion des Nickels beschleunigt wird.In numerous investigations it was also ensured that no nickel olivine (2 NiO · SiO 2 ) is formed during the reduction according to the invention. This is apparently due to the fact that in the case of iron-rich nickel ores, such as laterite, the reduced metallic nickel tends to melt in the metallic iron and the activity of the nickel in the reducing system is reduced to such an extent that despite the presence of SiO 2 no nickel olivine is formed. When using the silicon oxide-containing residue obtained from the nickel-magnesium silicate ore, the crystal structure of the residue is broken up by the formation of fayalite, so that the reduction of the nickel is accelerated.
Der zur Fayalit-Bildung erforderliche Kohlenmonoxidgehalt in der reduzierenden Atmosphäre beträgt, wie in F i g. 5 gezeigt, zwischen 1 % und 90%. Dieser weite CO-Konzentrationsbereich ist für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung wichtig. Durch diesen weiten Bereich wird der Betrieb des Reduktionsofens und die Einstellung der reduzierenden Atmosphäre wesentlich vereinfacht. Als Reduktionsmittel können in fester, flüssiger oder gasförmiger Phase die verschiedensten Stoffe eingesetzt werden, beispielsweise Koks, Kohle, Anthrazit, Kohlenwasserstoffgas Kohlenmonoxid u. dgl.The carbon monoxide content required for fayalite formation in the reducing atmosphere is as in Fig. 5 shown between 1% and 90%. This wide CO concentration range is for practical use It is important to practice the present invention. The operation of the Reduction furnace and the setting of the reducing atmosphere are significantly simplified. As a reducing agent A wide variety of substances can be used in the solid, liquid or gaseous phase, for example Coke, coal, anthracite, hydrocarbon gas, carbon monoxide and the like.
Der Anteil von Kohlenmonoxid in der reduzierender Atmosphäre, der gemäß der Erfindung zur Reduktior des Nickels erforderlich ist, sollte oberhalb dei Gleichgewichtskurve B-B" \n F i g. 5 liegen. Theoretisch liegt dieser Konzentrationsbereich für Kohlenmonoxic unterhalb der unteren CO-Konzentrationsgrenze für die Fayalit-Bildung in reduzierender Atmosphäre, so da[ die Fayalit-Bildung ohne Schwierigkeiten erreich werden kann. Das erfindungsgemäß zu verwendendi SiO2 zur Maskierung des Eisens in Laterit könner entweder reines SiO2 oder siliciumoxidhaltige Erze sein Natürliches SiO2 und Seesand werden für diese Zwecki am häufigsten benutzt.The proportion of carbon monoxide in the reducing atmosphere, which according to the invention is required to reduce the nickel, should be above the equilibrium curve BB "\ nFig. 5. Theoretically, this concentration range for carbon monoxide is below the lower CO concentration limit for the fayalite Formation in a reducing atmosphere, so that the fayalite formation can be achieved without difficulty. The SiO 2 to be used according to the invention for masking the iron in laterite can be either pure SiO 2 or ores containing silicon oxide. Natural SiO 2 and sea sand are used for this purpose frequently used.
Die als SiO2-Quelle gemäß der Erfindung zu Maskierung von Eisen verwendbaren silikatischen Erzi können mitunter Magnesiumoxid enthalten. Diese MgO reagiert mit SiO2 zu Forsterit, einer Verbindung die in ihrer Zusammensetzung derjenigen von Fayali ähnlich ist. Der gebildete Forsterit kann mit Fayalit fest' Lösungen bilden, die als Forsterit-Fayalit bekannt sine Wenn also Magnesiumoxid in dem Siliciumoxii liefernden Zuschlag vorhanden ist, wird Fayalit nicht al einfache Verbindung, sondern in der Regel als fest Lösung Forsterit-Fayalit gebildet.The silicate ores that can be used as SiO 2 source according to the invention for masking iron can sometimes contain magnesium oxide. This MgO reacts with SiO 2 to form forsterite, a compound that is similar in composition to that of Fayali. The forsterite formed can form solid solutions with fayalite, which are known as forsterite-fayalite.If magnesium oxide is present in the aggregate that provides silicon oxide, fayalite is not formed as a simple compound, but as a rule as a solid solution of forsterite-fayalite.
Als Ausgangsmaterial zum Verfahren gemäß der Erfindung kann außer Latent prinzipiell jedes andere eisenreiche Nickelerz eingesetzt werden, wie beispielsweise Garnierit, oder jedes beliebige Nickeloxid mit einem größeren Eisengehalt, und zwar selbst dann, wenn diese Verbindungen nicht als Erze vorliegen.In principle, any other starting material besides latent can be used as starting material for the process according to the invention iron-rich nickel ore can be used, such as garnierite, or any nickel oxide with a greater iron content, even if these compounds are not in the form of ores.
Wie vorstehend bereits erläutert, ist eines der wichtigen Merkmale der Erfindung die Verwendung von Nickelmagnesiumsilikaterz, beispielsweise von Garnierit, nach Abtrennen des Magnesiumoxids als Siliciumoxid liefernden Zuschlagstoff. Dieses Verfahren ist im Ablaufplan der F i g. 1 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Das als Silikatzuschlag verwendete Erz, beispielsweise der Garnierit, wird zunächst gebrochen, und zwar bis auf eine Korngröße, die für die anschließende Stufe der Kalzinierung geeignet ist und in der Regel bei 0,25 mm oder feiner liegt.As explained above, one of the important features of the invention is its use of nickel magnesium silicate ore, for example of garnierite, after separation of the magnesium oxide as Silica-supplying aggregate. This method is in the flow chart of FIG. 1 and below described in more detail. The ore used as silica surcharge, for example the garnierite, is initially broken down to a grain size that is suitable for the subsequent calcination stage and in usually 0.25 mm or finer.
Das so gebrochene Erz wird bei 500 bis 8000C zur Entfernung des Kristallwassers und zur Abtrennung der Gangartkomponente MgO durch Zersetzung der Kristallstruktur des Magnesiumsilikats kalziniert. Durch Zusetzen von 8 bis 50 Gewichtsteilen Wasser zu je einem Gewichtsteil des kalzinierten Erzes wurde eine Aufschlämmung hergestellt. Diese Aufschlämmung wird in einem Schlämmtank bei 20 bis 500C 0,5 bis 3 Stunden lang durch Eindrücken von kohlendioxidhaltigem Gas oder durch Einblasen von reinem Kohlendioxid bei Drücken von 1 bis ca. 20 atm aufgewirbelt. Dabei wird das im kalzinierten Erz isoliert vorliegende Magnesiumoxid gemäß der Formel (5) gelöst:The thus-crushed ore is calcined at 500 to 800 0 C to remove the crystal water and to separate the MgO Gangartkomponente by decomposition of the crystal structure of the magnesium silicate. A slurry was prepared by adding 8 to 50 parts by weight of water to each part by weight of the calcined ore. This slurry is whirled up in a slurry tank at 20 to 50 ° C. for 0.5 to 3 hours by injecting carbon dioxide-containing gas or by blowing in pure carbon dioxide at pressures of 1 to approx. 20 atm. The magnesium oxide isolated in the calcined ore is dissolved according to the formula (5):
MgO + 2CO2 + H2O
Mg2++ 2 HCOj-MgO + 2CO 2 + H 2 O
Mg 2+ + 2 HCOj-
(5)(5)
Die so aufgewirbelte Aufschlämmung wird durch Druck filtriert. Das Filtrat wird entweder plötzlich atmosphärischem Druck ausgesetzt oder zum Sieden erhitzt, so daß unter Ausgasen des gelösten CO2 das Magnesium als Magnesiumcarbonat MgCO3 · 3 H2O ausgefällt wird.The thus fluidized slurry is pressure filtered. The filtrate is either suddenly exposed to atmospheric pressure or heated to boiling, so that the magnesium is precipitated as magnesium carbonate MgCO 3 · 3 H 2 O while degassing the dissolved CO 2.
Die Betriebsbedingungen für die im vorstehenden beschriebene Abtrennung des Magnesiumoxids aus dem anfänglichen Nickelmagnesiumsilikaterz sind nachstehend näher beschrieben. Das Ausgangserz wird vorzugsweise, wie vorstehend bereits erwähnt, auf eineThe operating conditions for the above-described separation of the magnesium oxide from the initial nickel magnesium silicate ore are further described below. The source ore is preferably, as already mentioned above, on one
ίο Korngröße von etwa 0,25 mm zerkleinert, um so die anschließende Kalzinierung und die Extraktion zu erleichtern.ίο grain size of about 0.25 mm crushed so as to the subsequent calcination and extraction to facilitate.
Zweck des Kalzinierungsprozesses ist die thermische Zersetzung des Erzes zur Vorbereitung der Abtrennung des MgO. Im Erz liegen sowohl MgO als auch das Nickeloxid in Form fester Lösungen mit dem Silikat vor, wobei durch die Kalzinierung das MgO in eine leicht extrahierbare Form und das NiO in eine leicht reduzierbare Form überführt werden.The purpose of the calcination process is the thermal decomposition of the ore in preparation for separation of the MgO. Both MgO and nickel oxide are present in the ore in the form of solid solutions with the silicate, by calcining the MgO into an easily extractable form and the NiO into an easily extractable form reducible form are transferred.
2ü Die Zersetzungstemperatur für die Kristalle des Nickelmagnesiumsilikaterzes, die das MgO in Form wasserhaltiger Silikate enthalten, beträgt ca. 500 bis 6000C. Als Mindesttemperatur für die Kalzinierung muß dementsprechend 5000C angesehen werden. Das auf diese Weise aus dem Kristall des Nickelmagnesiumsilikaterzes getrennte MgO und SiO2 rekombiniert über 8000C wieder leicht zu dem sehr stabilen Forsterit (2 MgO · SiO2). Dementsprechend sollte die Kalziniertemperatur unterhalb 8000C gehalten werden, d. h. daß der geeignete Temperaturbereich für diese Kalzinierung 500 bis 800° C beträgt. The decomposition temperature for the crystals of the nickel magnesium silicate ore , which contain the MgO in the form of water-containing silicates, is approx. 500 to 600 ° C. The minimum temperature for the calcination must accordingly be regarded as 500 ° C. The MgO and SiO 2 separated in this way from the crystal of the nickel magnesium silicate ore recombines easily over 800 ° C. to form the very stable forsterite (2 MgO · SiO 2 ). Accordingly, the calcination temperature below 800 0 C should be maintained, that is, the suitable temperature range for this calcination is 500 to 800 ° C.
In F i g. 2 sind die Beziehungen zwischen der Ausbeute an MgO und der Kalzinierdauer für verschiedene Kalziniertemperaturen dargestellt. Die Ausbeute in Prozent wird als das Verhältnis der in Form von MgCO3 · 3 H2O extrahierten Menge MgO zur ursprünglich im Ausgangserz vorhandenen MgO-Menge definiert:In Fig. 2 shows the relationships between the MgO yield and the calcining time for various calcining temperatures. The percentage yield is defined as the ratio of the amount of MgO extracted in the form of MgCO 3 3 H 2 O to the amount of MgO originally present in the starting ore:
Ausbeute =Yield =
extrahierte Menge MgOextracted amount of MgO
ursprünglich im Erz vorhandene Menge MgOamount of MgO originally present in the ore
-100 {»/„).-100 {»/").
Die in Fig.2 dargestellten Beziehungen wurden durch Messung der für verschiedene Kalzinierzeiten erhaltenen Ausbeuten bestimmt, wobei die anderen Bedingungen, wie beispielsweise die Konzentration der Aufschlämmung und der CO2-Partialdruck, konstant gehalten wurden. Auf der Ordinate sind die Ausbeuten und auf der Abszisse die Kalzinierdauer aufgetragen.The relationships shown in Fig. 2 were determined by measuring the yields obtained for various calcining times with the other conditions such as the concentration of the slurry and the CO 2 partial pressure being kept constant. The yields are plotted on the ordinate and the calcination time on the abscissa.
Aus den Darstellungen der F i g. 2 geht hervor, daß, wenn die Kalzinierdauer etwa 1 Stunde beträgt, mehr als 30% der Ausbeute an MgO erreicht werden können, wenn die Kalziniertemperatur zwischen 600 und 7000C liegt. Die höchste Ausbeute kann erhalten werden, wenn die Kalzinierung zwei bis drei Stunden lang bei 6000C s5 durchgeführt wird.From the representations of FIG. 2 shows that when the calcining time is about 1 hour, can be achieved than 30% of the yield of MgO more when the calcination temperature between 600 and 700 0 C. The highest yield can be obtained when the calcination is two to three hours, carried out at 600 0 C s. 5
Dem so kalzinierten Erz wird Wasser zur Herstellung einer Aufschlämmung zugesetzt. Die Konzentration des Erzes in dieser Aufschlämmung sollte vorzugsweise gering sein, da die Löslichkeit des in der folgenden Stufe <«> herzustellenden Magnesiumhydrogencarbonates bei 35°C unter Normaldruck nur etwa 0,64 g/100 ml H2O beträgt. Zur Bestimmung des industriell sinnvollen Bereiches der Konzentration der Aufschlämmung wurden in Testversuchen die MgO-Ausbcuten für <><, verschiedene Konzentrationen des kalzinierten Erzes bestimmt. Der Wasseranteil der Aufschlämmung wurde zwischen 1 und 40 Gewichtstcilen pro 1 Gcwichtisteil kalziniertem Erz variiert. Die Behandlung mit CO2 wurde durch Einblasen des Gases mit einem Durchsatz von 2 l/min bei 350C und Normaldruck über der Aufschlämmung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Kurve P-P' in F i g. 3 wiedergegeben. Die Ordinate in F i g. 3 gibt, wie auch in F i g. 2, die Ausbeute an MgO wieder, während auf der Abszisse das Gewichtsverhältnis Wasser-Feststoff aufgetragen ist.To the ore thus calcined, water is added to make a slurry. The concentration of the ore in this slurry should preferably be low, since the solubility of the magnesium hydrogen carbonate to be produced in the following stage is only about 0.64 g / 100 ml H 2 O at 35 ° C. under normal pressure. To determine the industrially meaningful range of the concentration of the slurry, the MgO yields for <><, various concentrations of the calcined ore were determined in test experiments. The water content of the slurry was varied between 1 and 40 parts by weight per 1 part by weight of calcined ore. The treatment with CO 2 was carried out by blowing in the gas with a throughput of 2 l / min at 35 ° C. and normal pressure over the slurry. The results are shown in curve PP ' in FIG. 3 reproduced. The ordinate in FIG. 3 there, as in FIG. 2, the yield of MgO again, while the weight ratio of water to solids is plotted on the abscissa.
Der Kurve P-P' in F i g. 3 ist zu entnehmen, daß di< Ausbeute an Magnesiumoxid größer als 30% wird, wem mehr als 8 Gewichtsteile Wasser zu 1 Gewichtsteil En gegeben werden. Zur Prüfung der Auswirkung eine stärkeren Verdünnung der Aufschlämmungen wurdei unterschiedliche Aufschlämmungskonzentrationei durch Hinzufügen von 8 bis 100 Gewichtsteilen Wasse auf 1 Gewichtsteil Erz hergestellt. Die Ausbeute a Magnesiumoxid wurde durch 3 Stunden langes Einbla sen von CO2-GaS mit einem Durchsatz von 2 l/min be einer Reaktionstemperatur von 350C und einer Reaktionsdruck von 5 kg/cm2 erhalten. Die Ergebniss sind in der Kurve Q-Q'm F i g. 3 wiedergegeben.The curve PP ' in FIG. 3 it can be seen that the yield of magnesium oxide becomes greater than 30% if more than 8 parts by weight of water are added to 1 part by weight of ene. To test the effect of more dilution of the slurries, different slurry concentrations were made by adding 8 to 100 parts by weight of water to 1 part by weight of ore. The yield a magnesium oxide has been long by 3 hours Einbla sen of CO 2 gas at a rate of 2 l / min be a reaction temperature of 35 0 C and a reaction pressure of 5 kg / cm 2 is obtained. The results are shown in the curve Q-Q'm F i g. 3 reproduced.
Aus den Kurven P-P' und Q-Q' in F i g. 3 ist / entnehmen, daß die geeignete Konzentration de kalzinierten Erzes in der Aufschlämmung bei 8 b 50 Gewichtsteilen Wasser je 1 Gewichtsteil Erz unt< Zugrundelegung einer vernünftigen Dauer der UmseFrom the curves PP ' and QQ' in FIG. 3 it can be seen that the appropriate concentration of calcined ore in the slurry is 8 to 50 parts by weight of water per 1 part by weight of ore, assuming a reasonable duration of the conversion
■KWfiM/1'■ KWfiM / 1 '
zung mit CO2 von 1 bis 2 Stunden ist Wenn der Wasseranteil weniger als 8 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteil Erz beträgt, wird die MgO-Ausbeute zu gering, während bei Wasseranteilen von mehr als 50 Gewichtsteilen pro 1 Gewichtstei'l Erz die Ausbeute s nicht mehr verbessert werden kann, obwohl die Geräte aufgrund der größeren Wassermengen vergrößert werden müssen.wetting with CO 2 of 1 to 2 hours If the water content is less than 8 parts by weight per 1 part by weight of ore, the MgO yield is too low, while at water levels higher than 50 parts by weight per 1 Gewichtstei'l ore yield s no longer can be improved, although the devices must be enlarged due to the larger amounts of water.
Die Aufschlämmung des kalzinierten Erzes wird in einem Aufschlämmungstank einer Behandlung mit CO2 ι ο unterworfen. Dazu wird CO2 oder ein CO2-haltiges Gas in den Tank gedrückt, so daß die chemische Umsetzung nach Formel (5) stattfindet. Während dieser CO2-Behandlung wird die Reaktionsgeschwindigkeit bei zu tiefer Reaktionstemperatur zu langsam. Bei zu hoher ,5 Reaktionstemperatur auf der anderen Seite wird die Löslichkeit des CO2 in Wasser in ungünstiger Weise herabgesetzt. Für eine vernünftige Dauer des Einblasens von CO2 und bei vernünftigen Betriebsdrücken, beispielsweise bei einstündigem Einleiten unter Atmo-Sphärendruck, liegt der bevorzugte Temperaturbereich zwischen 20 und 50° C.The slurry of the calcined ore is subjected to a treatment with CO 2 ι ο in a slurry tank. For this purpose, CO 2 or a CO 2 -containing gas is pressed into the tank so that the chemical reaction takes place according to formula (5). During this CO 2 treatment, the reaction rate becomes too slow if the reaction temperature is too low. At too high, 5 reaction temperature on the other hand, the solubility of CO 2 is reduced in water in an unfavorable manner. For a reasonable duration of the injection of CO 2 and with reasonable operating pressures, for example when introducing one hour under atmospheric pressure, the preferred temperature range is between 20 and 50 ° C.
Der Druck des CO2 bzw. der CO2-Partialdruck des COrhaltigen Gases sollte unter Berücksichtigung der Löslichkeit des CO2 in Wasser bestimmt werden. Im allgemeinen erhöht ein hoher CO2-Partialdruck die Löslichkeit des CO2 in Wasser und verbessert die Ausbeute an MgO. Der Einfluß des COrPartialdruckes auf die MgO-Ausbeute wurde durch einstündiges Einleiten eines COrhaltigen Gases mit verschiedenen CO2-Partialdrücken in die Aufschlämmung bei 50°C untersucht. Die Aufschlämmung wurde durch Hinzufügen von 10 Gewichtsteilen Wasser zu 1 Gewichtsteil kalziniertem Erz erhalten. Der Partialdruck des CO2 wurde zwischen 1 und 7 atm variiert Die Ergebnisse sind in F i g. 4 zusammengefaßt Der Figur ist zu entnehmen, daß die Ausbeute an MgO bei Erhöhung des COrPartialdruckes von 1 atm auf 2 atm sprungartig zunimmt. Für Partialdrücke über 2 atm wird die Ausbeute kaum noch verbessertThe pressure of the CO 2 or the CO 2 partial pressure of the COr-containing gas should be determined taking into account the solubility of the CO 2 in water. In general, a high CO 2 partial pressure increases the solubility of the CO 2 in water and improves the MgO yield. The influence of the COr partial pressure on the MgO yield was investigated by introducing a COr-containing gas with various CO 2 partial pressures into the slurry at 50 ° C. for one hour. The slurry was obtained by adding 10 parts by weight of water to 1 part by weight of calcined ore. The partial pressure of the CO 2 was varied between 1 and 7 atm. The results are shown in FIG. 4 summarized The figure shows that the yield of MgO increases suddenly when the COr partial pressure is increased from 1 atm to 2 atm. For partial pressures above 2 atm, the yield is hardly improved
Beim Filtrieren der so behandelten Aufschlämmung sollte berücksichtigt werden, daß sowohl die Aufschlämmung vor der Filtration als auch das Filtrat auf demselben Druckniveau gehalten werden sollten, da eine Reduktion des Druckes vor der Filtration zu einer Abscheidung des unter Druck gelösten Magnesiums in Form von MgCO3 · 3 H2O, wie vorstehend bereits beschrieben, auftreten würde. Dementsprechend sind in dem Aufschlämmungstank zur COi-Behandlung Trennelemente vorgesehen, die eine Filtrationskammer direkt so an die Aufschlämmungskammer mit der Aufschlämmung angrenzend abteilen. Die Filtration kann so ausgeführt werden, daß sowohl die Aufschlämmungskammer als auch die Filtrationskammer auf demselben Druckniveau gehalten werden. Während der Rückstand Ss nach der Filtration in der Aufschlämmungskammer verbleiben kann, wird das Filtrat aus der Filtrationskammer ausgetragen.When filtering the thus treated slurry, it should be taken into account that both the slurry before filtration and the filtrate should be kept at the same pressure level, since a reduction in pressure before filtration leads to a separation of the magnesium dissolved under pressure in the form of MgCO 3 . 3 H 2 O, as described above, would occur. Accordingly, partition members are provided in the slurry tank for COi treatment to divide a filtration chamber directly adjacent to the slurry chamber with the slurry. The filtration can be carried out so that both the slurry chamber and the filtration chamber are maintained at the same pressure level. While the residue S s can remain in the slurry chamber after filtration, the filtrate is discharged from the filtration chamber.
Der Gehalt an SiO2 in dem so erhaltenen Rückstand liegt wesentlich über dem SiO2-Gehalt des Ausgangsmaterials. So enthielten beispielsweise einige Garnieriterze, die zu den Testversuchen benutzt wurden, 40,62% SiO2 und 2,97% (Ni+ CO), wobei diese Gehalte durch die vorstehend beschriebene Entfernung des Magnesiums auf 49,45 bzw. 3,75% erhöht werden konnten. Auf diese Weise wurden hervorragende Silikatzuschlagstoffe erhalten, die gleichzeitig als zusätzliche Nickellieferanten dienten. Darüber hinaus wird die Reduzierbarkeit des Nickels durch die Zersetzung der wasserhaltigen Silikatkristalle durch die vorstehend beschriebene Kalzinierung verbessertThe SiO 2 content in the residue obtained in this way is significantly higher than the SiO 2 content of the starting material. For example, some Garnierite ores used in the tests contained 40.62% SiO 2 and 2.97% (Ni + CO), these contents being increased to 49.45 and 3.75%, respectively, as a result of the removal of magnesium as described above could become. In this way, excellent silica aggregates were obtained, which at the same time served as additional nickel suppliers. In addition, the reducibility of the nickel is improved by the decomposition of the water-containing silicate crystals by the calcination described above
Wenn der äußere Druck über dem Filtrat, das Mg2+-Ionen enthält, beispielsweise durch ein Aufheben des Überdruckes oder durch Sieden verändert wird, wird das restliche CO2 aus dem Filtrat ausgetrieben, wodurch sich MgCO3 ■ 3 H2O abscheidet. Aus diesen Niederschlägen kann MgO dargestellt werden.When the external pressure on the filtrate, the Mg 2+ ions contains, is changed, for example, by canceling the excess pressure or by boiling, and the remaining CO 2 is stripped from the filtrate, whereby MgCO 3 ■ 3 H 2 O precipitates. MgO can be prepared from these precipitates.
Der auf diese Weise erhaltene Rückstand, der hier als »siliciumoxidhaltiger Rückstand« bezeichnet ist, wird dann mit dem eisenreichen Nickelerz oder mit einem eisenreichen Nickeloxid gemischt Diese Mischung wird in reduzierender Atmosphäre auf eine Temperatur erhitzt die hoch genug ist, um die Bildung von Fayalit oder von festen Lösungen von Fayalit und Forsterit zu gewährleisten, so daß die Reduktion von Nickel beschleunigt wird, während die Reduktion von Eisen durch die Fayalit-Bildung oder durch die Bildung von festen Lösungen von Fayalit und Forsterit unterdrückt wird.The residue obtained in this way, which is referred to herein as the "silica-containing residue", is This mixture is then mixed with the iron-rich nickel ore or with an iron-rich nickel oxide heated in a reducing atmosphere to a temperature high enough for the formation of fayalite or from solid solutions of fayalite and forsterite to ensure that the reduction of nickel is accelerated while the reduction of iron by the formation of fayalite or by the formation of solid solutions of fayalite and forsterite is suppressed.
Weitere Einzelheiten der Erfindung erläutern die nachfolgenden Beispiele.The following examples illustrate further details of the invention.
Nickelmagnesiumsilikaterz, das im wesentlichen aus Garnierit bestand und dessen chemische Zusammensetzung in Tabelle 2 wiedergegeben ist, wurde auf eine Korngröße kleiner als 0,25 mm gebrochen und 2 Stunden lang bei 600° C kalziniert. Unter Zufügung von 200 ml Wasser je 5 g des so kalzinierten Erzes wurde eine Aufschlämmung hergestellt, die anschließend 2 Stunden lang durch Einleiten von Abgas aus dem Reduktionsprozeß mit einer Geschwindigkeit vor 1 l/min unter 5 atm aufgewirbelt wurde. Gleichzeitig wurde das CO2 in der Aufschlämmung gelöst. Das Abga: hatte eine Temperatur von 40° C und bestand zu 2071 CO2 und zu ca. 80% aus N2, wobei ca. 0,1 % CO enthalter waren. Die so aufgewirbelte Aufschlämmung wurdi anschließend unter 5 atm filtriert. Das Filtrat wurde zu Abscheidung des Magnesiums in Form von Magnesium carbonat zum Sieden erhitzt.Nickel magnesium silicate ore, which consisted essentially of garnierite and the chemical composition of which is shown in Table 2, was broken down to a grain size of less than 0.25 mm and calcined at 600 ° C. for 2 hours. A slurry was prepared by adding 200 ml of water per 5 g of the ore calcined in this way, which was then whirled for 2 hours by introducing exhaust gas from the reduction process at a rate of 1 l / min under 5 atm. At the same time the CO 2 was dissolved in the slurry. The exhaust: had a temperature of 40 ° C and consisted of 2071 CO 2 and approx. 80% of N 2 , with approx. 0.1% CO being contained. The thus fluidized slurry was then filtered under 5 atm. The filtrate was heated to the boil to separate the magnesium in the form of magnesium carbonate.
Die Ausbeute an MgO betrug 33%.The MgO yield was 33%.
Zusammensetzung in (icw.-"/n C'ilUhverlust SiO3 Composition in (icw .- "/ n heat loss SiO 3
Ix2D1 AIjO1 Ix 2 D 1 AIjO 1
CaOCaO
Ni tNit
10,7210.72
40,6240.62
15,5415.54
80% eisenreiches Nickelerz (Latent mit der in Tabelle 3 wiedergegebenen chemischen Zusammcnset-0,60 80% iron-rich nickel ore (latent with the chemical composition shown in Table 3 - 0.60
0,240.24
27,3427.34
2,972.97
zung) und 20% SiO2 mit einer Reinheit von 99,6C wurden vermischt. Diese Mischung wurde 1,5 Stunde lang in einem Versuchsofen bei drei verschieden«tongue) and 20% SiO 2 with a purity of 99.6 C were mixed. This mixture was for 1.5 hours in a test oven with three different «
Tabelle 3 _ _ . _Table 3 _ _. _
Wn Zusammensetzung in Gew.-% ^ ^ ^ ..^0 MgQ Wn Composition in% by weight ^ ^ ^ .. ^ 0 MgQ
Gliihverlusl He Ni ; " " .......Heat loss He Ni; "" .......
Laterit ,768 50,45 1-41 3.18 4,18 0.43 1.28 Laterite , 768 50.45 1-41 3.18 4.18 0.43 1.28
κ,- , , i, ro Konzentration und die Reduktionsdauer, wurdenκ, -,, i, ro concentration and the reduction time, were
Zum Vergleich wurde das eisenreiche Nickelerz mit CO Jon ; desseiben Versuchsofens wie in demFor comparison, the iron-rich nickel ore with CO Jon; desse i ben test furnace as in the
der in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung in der ^te Reduktionsversuch eingehalten,the composition shown in Table 3 in the ^ te reduction attempt complied with,
gleichen Weise wie vorstehend beschrieben reduziert, vors· en ^. ^ verschiedenen Temperaturenreduced in the same way as described above, provided ^. ^ different temperatures
nur daß die Reduktion in Abwesenheit von SiO2 w j ^ Reduktionen wurde der Reduktions-only that the reduction in the absence of SiO 2 ^ wj reductive functions of the reduction was
durchgeführt wurde. Die übrigen Reduktionsbed.ngun- ,> ™™|e™ h der foigenden Gleichung bestimmt:was carried out. The remaining reduction conditions ngun-,> ™haben | e ™ h of the following equation determines:
gen wie beispielsweise die Reduktionstemperatur. ^ grau ηgenes such as the reduction temperature. ^ gray η
Sauerstoffabnahme durch Reduktion . 100(%)Decrease in oxygen through reduction. 100 (%)
R = 7o7derll^i^^^^ Sauerstoffmenge R = 7o7derll ^ i ^^^^ amount of oxygen
7o7derll^i^7o7derll ^ i ^
, , u/p «»ς Tabelle 4 und F i g. 6 klar zu entnehmen ist,,, u / p «» ς Table 4 and F i g. 6 it can be seen clearly,
Der so definierte Reduktionsgrad R entspricht dem ^'^* h dem herkömmlichen Verfahren dieThe degree of reduction R defined in this way corresponds to the ^ '^ * h in the conventional process
üblicherweise benutzten Desoxidationsverhaltnis. cf ™ oxide und die Nickeloxide der Erze gleichzeitig zucommonly used deoxidation ratio. cf ™ oxide and the nickel oxides of the ores at the same time
Die Bildung von Fayalit wurde durch Röntgen^- E. nox.dun * metallischem Nickel reduziert,The formation of fayalite was reduced by X-ray ^ - E. nox.dun * metallic nickel,
gungsdiagramme sichergestellt. Zu diesem Zweck me«1 «ehe™ ^ ^ ^ herW> mhchenmovement diagrams ensured. For this purpose I «1 « before ™ ^ ^ ^ herW> mhche n
wurde ein Röntgenbeugungsdiagramm eines normalen 2? ^b«°™e ^^ behanddt wird, liegen ,mwas an X-ray diffraction diagram of a normal 2? ^ b «° ™ e ^^ is treated , lie g en , m
Fayalits gesondert aufgenommen. Die Rontgenbeu^ Vertahren Eisen(lII)-Ionen und Eisen(II)-lonenFayalits recorded separately. The Rontgenbeu ^ process iron (III) ions and iron (II) ions
gungsdiagramme der Versuchsproben wurden dann EndProduK v^^ ^ ^ .m A gsen Flow diagrams of the test samples were then EndP r oduK v ^^ ^ ^. m A gsen
gegen dieses Standarddiagramm zum Nachweis der mehr^vor s E.sens ^ metalUschem Eisen reduzieragainst this standard diagram to demonstrate the more ^ before s E. sens ^ metalUschem iron reduce
Bildung und der Gegenwart von Fayalit benutzt. " orden ist Dagegen werden bei dem Verfahren gemaiEducation and the presence of fayalite. " Order is against, according to the procedure
Die nach dem herkömmlichen Verfahren und nach .,o J0™^ |ie B im Ausgangserz enthaltenen EisenoxiThe conventional method and after., O J 0 ™ ^ | ie B in Ausga Eisenoxi contained ngserz
dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Proben der ^"J während dje enthaitenen N.ckelox.the method according to the invention obtained samples of ^ "J during DJE entha i requested N.ckelox.
wurden analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen sind « ^c m leunit reduziert werden,were analyzed. The results of these analyzes are «^ c m leunit reduced ,
in Tabelle 4 zusammengefaßt. Für jede dieser Proben de bescmeu g ^ Gehahe ^ meta„ischem Nicke summarized in table 4. Tronically, for each of these samples de bescmeu g ^ ^ Gehahe meta "Nicke
wurde der oben definierte Reduktionsgrad R bestimmt J6^ Metallischen Produkten der Tabelle 4 ausgewiethe degree of reduction R defined above was determined J 6 ^ metallic products of Table 4 out
wobei die Ergebnisse dieser Bestimmungen in F.g.6 ο ^^ fo,gende Definition zugrunde gelegt wurde:the results of these determinations in fg6 ο ^^ fo restrictive definition was used:
zusammengefaßt sind.are summarized.
(metallisches Njckel) (metallic njckel)
ickel + metallisches Eisen)nickel + metallic iron)
Verfahren Reasons- — -Procedure Reasons- - -
1CmP- GM. Me·»»- '^* K N^d Nickel 1CmP - GM. Me · »» - '^ * K N ^ d Nickel
Reaktions- Zusammensel/ung 1%)Reaction composition 1%)
Metall llisen l:iscn Metal iron l: iscn
I C)I C)
.. „ ,97 47 88 0,48 1.31 0,45.. ", 97 47 88 0.48 1.31 0.45
Verfahren cemäß der Erfindung 800 M-^- -· 4 2 49 1,33 1,09Method according to the invention 800 M - ^ - - · 4 2 49 1.33 1.09
1000 "Vn ,0-8 4Ul 0,23 1.41 1.31 1000 "Vn, 0-8 4Ul 0.23 1.41 1.31
Herkömmliches Verfahren «00 ^--'_ --·- 2>n 2.04 1.88Conventional method «00 ^ --'_ - · - 2> n 2 .04 1.88
1000 ™·ο '5 3:92 0..3 2.07 2.02 1000 ™ · ο '5 3:92 0..3 2.07 2.02
1200 72,40 ί·ίν^1200 72.40 ί · ίν ^
„ , Hi (I1IU)>- HH)", Hi (I1IU)> - HH)
,l)7 0,45 3,42 13.27, l) 7 0.45 3.42 13.27
Verfahren geniiili der Ι'ΐΓπΗίιιημ «00 -· 7 (l6 14.20Procedure geniiili der Ι'ΐΓπΗίιιημ «00 - · 7 (l6 14.20
1000 '^7 'l 1|V; 11.311000 '^ 7 ' l 1 | V; 11.31
1200 ίο.:« '·31 "-'1200 ίο .: «'· 31 "-'
isis
C1 C 1
I jI j
ForlsctzurmForlsctzurm
Verfahrenproceedings
Reakiionslemp. iReaction temp. i
Metall, liisen Metall. NickelMetal, liisen metal. nickel
I ClI Cl
Herkömmliches VerfahrenConventional method
Wie der Tabelle 5 zu entnehmen ist, liegt der Nickelgehalt im metallischen Endprodukt des Verfahrens der Erfindung über 10%, während der Nickelgehalt in den metallischen Produkten, die nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden, gering ist. Wenn das Ausgangsmaterial beispielsweise bei 12000C behandelt wird, so wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ein metaüisches Produkt mit 11,31% Nickel erhalten, während nach dem herkömmlichen Verfahren nur ein Nickelgehait von 2,88% erhalten werden kann.As can be seen from Table 5, the nickel content in the metallic end product of the process of the invention is above 10%, while the nickel content in the metallic products produced by the conventional process is low. When the starting material is treated, for example, at 1200 0 C, so the invention is obtained a product with metaüisches 11.31% Nickel according to the method, while only a Nickelgehait can be obtained of 2.88% by the conventional method.
Dementsprechend kann mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ein eisenreiches Nickelerz mit nur ( Ii IAccordingly, with the method according to the invention, an iron-rich nickel ore with only (Ii i
1,111.11
2,022.02
(Metall, liisenl
+ (Metall. Nickel!
(I + 11)(Metal, liisenl
+ (Metal. Nickel!
(I + 11)
26,32
60,6026.32
60.60
70,3770.37
IVIV
(ichalt an
metall. Nickel
(Ii III) ν KK)(I'm old
metal. nickel
(Ii III) ν KK)
4,22
1,79
2,884.22
1.79
2.88
geringen Nickelgehalten zu einem nickelreichen Ferro nickel-Vorprodukt aufgearbeitet werden, wobei eil Verfahren zur Anwendung gelangt, das bisher al· unwirtschaftlich angesehen wurde.low nickel content to be worked up to a nickel-rich ferro-nickel intermediate product, with eil Method is used which was previously viewed as uneconomical.
Als Standard zur Überprüfung der Fayalit-Bildunj wurde das in Fig.7 wiedergegebene Röntgenbeu gungsdiagri mm von Fayalit aufgenommen. In gleiche: Weise wurde das in F i g. 8 wiedergegebene Röntgen beugungsdiagramm der bei 1000°C erfindungsgemäl reduzierten Probe aufgenommen. Der Vergleich beidei Beugungsdiagramme zeigt deutlich, daß bei den erfindungsgemäßen Verfahren Fayalit gebildet wurde.As a standard for checking the fayalite image The X-ray diffraction diagram shown in FIG. 7 was recorded by Fayalit. In same: Way, this was shown in FIG. 8 reproduced X-ray diffraction diagram of the invention at 1000 ° C reduced sample added. The comparison of the two diffraction diagrams clearly shows that in the Fayalit method according to the invention was formed.
Nickelmagnesiumsilikaterz mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung wurde auf eine Korngröße kleiner als 0,25 mm gebrochen und anschließend 2 Stunden lang, wie in Beispiel 1 beschrieben, bei 600° C kalziniert Durch Hinzufügen von 40 Gewichtsteilen Wasser auf je 1 Gewichtsteil des so kalzinierten Erzes wurde eine Aufschlämmung hergestellt. Diese Aufschlämmung wurde 1 Stunde lang durch Einleiten des Abgases aus dem Reduktionsprozeß mit einem Druck von 10 kg/cm2 (Manometerdruck) aufgewirbelt. Die so aufgewirbelte Aufschlämmung wurde durch ein Filter tuch filtriert, wobei der Aufschlämmungstank untei einem Druck von 10 kg/cm2 und die Filtratkammei unter einem Druck von 8,5 bis 9 kg/cm2 standen.Nickel magnesium silicate ore with the composition given in Table 2 was broken down to a grain size smaller than 0.25 mm and then calcined for 2 hours as described in Example 1 at 600 ° C. By adding 40 parts by weight of water to 1 part by weight of the ore calcined in this way a slurry was made. This slurry was fluidized for 1 hour by introducing the exhaust gas from the reduction process at a pressure of 10 kg / cm 2 (gauge pressure). The thus fluidized slurry was filtered through a filter cloth with the slurry tank under a pressure of 10 kg / cm 2 and the filtrate chamber under a pressure of 8.5 to 9 kg / cm 2 .
Die Ausbeute an MgO betrug etwa 43%, während di< Ausbeute an NiO 2,4% betrug. Die chemisch« Zusammensetzung des siliciumoxidhaltigen Rückstan des wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle ( zusammengefaßt.The MgO yield was about 43%, while the NiO yield was 2.4%. The chemical « The composition of the silica-containing residue was determined. The results are in table ( summarized.
Glühverlust SiO2 Composition (%)
Loss on ignition SiO 2
RückstandSilica containing
Residue
140 Gewichtsteile eisenreiches Nickelerz (Laterit) mit der in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung wurder mit 100 Gewichtsteilen siliciumhaltigem Rückstand der in Tabelle 6 angegebenen Zusammensetzung gemischt Die Zusammensetzung der so hergestellten Mischung ist in Tabelle 7 wiedergegeben.140 parts by weight of iron-rich nickel ore (laterite) with the composition shown in Table 3 was used mixed with 100 parts by weight of silicon-containing residue of the composition given in Table 6 The composition of the mixture produced in this way is shown in Table 7.
Materialmaterial
Zusammensetzung (%)
Fe NiComposition (%)
Fe Ni
SiO,SiO,
MgOMgO
CaOCaO
AI2O.,AI 2 O.,
Gemisch aus eisenreichem
Nickelerz und siliciumoxidhaltiücm RückstandMixture of iron rich
Nickel ore and silicon oxide residue
35.6635.66
2.192.19
21,2221.22
8.258.25
Spuren 2,97Lanes 2.97
Glühvcrlust Glow plug
8,588.58
Das im Gemisch enthaltene MgO (vgl. Tabelle 7) 6s Dementsprechend steht nicht alles gemäß Tabelle 7 inThe MgO contained in the mixture (see Table 7) 6s. Accordingly, not everything according to Table 7 is in
bildet, wie vorstehend beschrieben, während der Gemisch vorhandene S1O2 zur Bildung von Fayalit zuAs described above, forms S1O2 present during the mixture to form fayalite
Reduktion Forsterit (2 MgO ■ SiO2). Der so gebildete Verfugung. Die Berechnung zeigt, daß, bezogen auf da:Reduction of forsterite (2 MgO ■ SiO 2 ). The grouting thus formed. The calculation shows that, based on da:
Forsterit bildet mit dem Fayalit feste Lösungen. Gesamtgewicht des Gemisches, nur 15,07% des S1O2 zu:Forsterite forms solid solutions with fayalite. Total weight of the mixture, only 15.07% of the S1O2 to:
UlUl
Bildung von Fayalit zur Verfügung stehen und daß nur ;twa 27% des Eisens, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, auf diese Weise durch das S1O2 gebunden werden können.Formation of fayalite are available and that only ; about 27% of the iron, based on the total weight of the mixture, in this way through the S1O2 can be bound.
Das Gemisch wurde 1,5 Stunden lang bei 600, 800, 1000, 1200 bzw. 13000C reduziert. Diese Reduktion wurde umer Hinzufügung von 5% Koks als Reduktionsmittel in strömendem Argon in einem Versuchsofen durchgeführt.The mixture was reduced at 600, 800, 1000, 1200 or 1300 ° C. for 1.5 hours. This reduction was carried out by adding 5% coke as a reducing agent in flowing argon in an experimental furnace.
Zum Vergleich wurden ähnliche Reduktionen unter Verwendung von reinem CO statt unter Verwendung von Koks, der als festes Reduktionsmittel wirkte, durchgeführt. Auch bei diesen Vergleichsreduktionen betrug die Reduktionskammer 1,5 Stunden.For comparison, similar reductions were made using pure CO instead of using of coke, which acted as a solid reducing agent. Even with these comparative reductions the reduction chamber was 1.5 hours.
Zu weiteren Vergleichszwecken wurden das eisenreiche Nickelerz mit der in Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzung und der siliciumoxidhaltige Rückstand mit der in Tabelle 6 gezeigten Zusammensetzung getrennt, d. h. ohne miteinander vermischt zu sein, reduziert Die Bedingungen des Reduktionsprozesses waren die gleichen wie für die Mischung, wobei auch diese getrennten Reduktionen sowohl mit Koks als auch mit CO durchgeführt wurden.For further comparison purposes, the iron-rich nickel ore having the composition shown in Table 3 was used and the silica-containing residue having the composition shown in Table 6 separately, d. H. without being mixed together, reduced. The conditions of the reduction process were the same as for the mixture, with these separate reductions both with coke and with CO were carried out.
Die Ergebnisse dieser Reduktionen sind in T abelle 8 zusammengestellt und die Beziehung zwischen der Reduktionstemperatur und dem Reduktionsgrad in F i g. 9 dargestellt.The results of these reductions are shown in Table 8 and the relationship between the reduction temperature and the degree of reduction in F i g. 9 shown.
Methodemethod
Probesample
Verfahren gernäß der Erfindung (1) Gemisch aus Erz und RückstandMethod according to the invention (1) Mixture of ore and residue
Reduktionsmittel: Koks (Argonatmosphäre)Reducing agent: coke (argon atmosphere)
Verfahren gemäß der Erfindung (2) Gemisch aus Erz und RückstandProcess according to the invention (2) Mixture of ore and residue
Reduktionsmittel: reines COReducing agent: pure CO
Bekanntes Verfahren (1)Known Process (1)
Bekanntes Verfahren (2)Known Process (2)
siliciumoxidhaltiger Rückstand Reduktionsmittel: Koks (Argonatmosphäre)Silica-containing residue. Reducing agent: coke (Argon atmosphere)
eisenreiches Nickelerz (Latent) Reduktionsmittel: reines COiron-rich nickel ore (latent) reducing agent: pure CO
Der Reduktionsprozeß (1) gemäß der Erfindung in Tabelle 8 benutzt Koks und Argon zur Einstellung einer definierten Reduktionsatmosphäre, während im Prozeß (2) gemäß der Erfindung in Tabelle 8 zu diesem Zweck reines CO angewendet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß nach F i g. 5 in so stark reduzierender Atmosphäre eigentlich kein Fayalit mehr gebildet werden sollte. Das in Fig.5 wiedergegebene Gleichgewichtsdiagramm gibt jedoch die Gleichgewichte zwischen den reinen Komponenten wieder, was dazu führt, daß diese Gleichgewichte in den tatsächlich auftretenden sehr viel komplizierten Systemen geringfügig verschoben werden können. Aus diesem Grunde konnte in dem Vergleichsbeispiel zur Einhaltung einwandfrei reproduzierbarer Reduktionsatmosphären auch reines CO verwendet werden, ohne daß dadurch die Fayalit-Bildung und die wesentlichen vorstehend beschriebenen Verhältnisse des Gleichgewichts gestört worden wären.The reduction process (1) according to the invention in Table 8 uses coke and argon to adjust one defined reducing atmosphere, while in process (2) according to the invention in Table 8 for this purpose pure CO is used. It should be noted that according to FIG. 5 in such a strongly reducing atmosphere actually no more fayalite should be formed. The equilibrium diagram shown in Fig. 5 however, gives the equilibrium between the pure components, which leads to the fact that these Equilibria in the actually occurring very much complicated systems are slightly shifted be able. For this reason, in the comparative example, it was possible to maintain a perfectly reproducible Reduction atmospheres also pure CO can be used without causing the fayalite formation and the essential conditions of equilibrium described above would have been disturbed.
Wenn die Reduktionstemperatur über 14000C liegt, kann der Fayalit durch festen Kohlenstoff, wie in den Hochöfen zur Roheisenerzeugung, ebenfalls reduziert werden. Aus diesem Grunde muß bei Reduktionstemperaturen von 14000C oder darüber die Menge an zugesetztem Kohlenstoff auf das unbedingte Minimum reduziert werden, das zur Reduktion des Eisens und Nickels erforderlich ist.If the reduction temperature is above 1400 ° C., the fayalite can also be reduced by solid carbon, as in the blast furnaces for making pig iron. For this reason, at reduction temperatures of 1400 ° C. or above, the amount of carbon added must be reduced to the absolute minimum that is necessary for reducing the iron and nickel.
Aus Tabelle 8 und F i g. 9 geht außerdem hervor, daß der Reduktionsgrad des Eisens und die Menge des metallischen Eisens im erfindungsgemäßen Reduktionsverfahren im Vergleich zum bekannten Verfahren (2) herabgesetzt sind. Der Unterschied in den Mengen des metallischen Eisens nimmt bei Temperaturen oberhalb 10000C, der Temperatur, bei der die Bildung von Fayalit und festen Lösungen von Fayalit und Forsterit beginnt, noch zu. In diesem Unterschied der Menge an metallischem Eisen spiegelt sich die Effektivität der Gegenwart von Fayalit für die Unterdrückung der Eisenreduktion, d.h. zur Maskierung des Eisens, wider. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Steuerung der Eisenreduktion durch Fayalit zuverlässiger und genauer möglich ist als eine Steuerung durch die bloße Einstellung der Reduktionsatmosphäre.From Table 8 and F i g. 9 also shows that the degree of reduction of iron and the amount of metallic iron in the reduction process according to the invention are reduced in comparison with the known process (2). The difference in the amounts of metallic iron increases at temperatures above 1000 ° C., the temperature at which the formation of fayalite and solid solutions of fayalite and forsterite begins. This difference in the amount of metallic iron reflects the effectiveness of the presence of fayalite in suppressing iron reduction, that is, in masking the iron. In practice it has been shown that the control of the iron reduction by Fayalit is more reliable and more precise than a control by the mere setting of the reducing atmosphere.
Im Hinblick auf die Reduktion zu Nickel zeigt ein Vergleich der Verfahren {\) und (2) gemäß der Erfindung mit den bekannten Verfahren (1) und (2), daß die Nickelreduktion weder durch die Gegenwart vonWith regard to the reduction to nickel, a comparison of the processes {\) and (2) according to the invention with the known processes (1) and (2) shows that the nickel reduction is not caused by the presence of
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Fayalit noch durch die Gegenwart fester Lösungen von Fayalit und Forsterit ungünstig beeinflußt wird. Darüber hinaus ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Reduktion zu metallischem Nickel auch bei erhöhter Temperatur schneller als die Reduktion nach dem s bekannten Verfahren (1). Diese Beschleunigung und damit die Erhöhung des Reduktionsgrades von Nickel ist darauf zurückzuführen, daß das reduzierte Nickel feste Lösungen mit dem metallischen Eisen bildet, wodurch die Aktivität des Nickels verringert und unter ,ο Hinzuziehung des im Erz enthaltenen Eisens das Aufbrechen der Kristallstruktur des Nickelmagnesiumsilikaterzes, beispielsweise des Garnierit, erhöht wird.Fayalite is still adversely affected by the presence of solid solutions of fayalite and forsterite. About it In addition, according to the method according to the invention, the reduction to metallic nickel is also increased Temperature faster than the reduction according to the s known method (1). This acceleration and thus the increase in the degree of reduction of nickel is due to the fact that the reduced nickel Forms solid solutions with the metallic iron, thereby reducing the activity of the nickel and taking, ο Use of the iron contained in the ore breaks up the crystal structure of the nickel magnesium silicate ore, for example of the garnierite, is increased.
Eine Untersuchung einer nicht geschmolzenen, nach dem bekannten Verfahren (1) hergestellten Metallprobe μ zeigte, daß das reduzierte Metall in Form sehr feiner Teilchen vorlag, deren Durchmesser in der Größenordnung von Mikrometern lag. Es zeigte sich jedoch, daß durch Hinzufügen eines eisenreichen Nickelerzes, das leicht reduzierbare Eisenoxide enthielt, wie beispielsweise Laterit, leicht und effektiv eine Korngrößenvergrößerung der metallischen Teilchen erreicht werden konnte.An examination of a non-molten metal sample μ prepared by the known method (1) showed that the reduced metal was in the form of very fine particles , the diameter of which was on the order of micrometers. It was found, however, that by adding an iron-rich nickel ore containing easily reducible iron oxides such as laterite, an increase in the grain size of the metallic particles could easily and effectively be achieved.
Aus F i g. 9 ist zu entnehmen, daß der Reduktionsgrad von Eisen und Nickel nach dem Verfahren (2) gemäß der Erfindung bei 1300° C abnahm. Diese Abnahme des Reduktionsgrades ist darauf zurückzuführen, daß die behandelten Erze bereits im halbgeschmolzenen Zustand vorlagen, wodurch der Angriff der Gasphase erschwert wurde.From Fig. 9 it can be seen that the degree of reduction of iron and nickel according to the method (2) according to the Invention decreased at 1300 ° C. This decrease in the degree of reduction is due to the fact that the Treated ores were already in the semi-molten state, causing the attack of the gas phase was made difficult.
Von der nach dem Verfahren (2) gemäß der Erfindung bei 1200°C hergestellten Probe wurde ein Röntgenbeu gungsdiagramm aufgenommen. Ein Vergleich dieses ir F i g. 10 wiedergegebenen Röntgenbeugungsaiagramms mit dem in F i g. 7 wiedergegebenen zeigt deutlich, daO in der untersuchten Probe Fayalit und feste Lösunger von Fayalit und Forsterit vorlagen.From the sample prepared by the method (2) according to the invention at 1200 ° C, an X-ray was found movement diagram added. A comparison of this ir Fig. 10 X-ray diffraction diagram shown with the one shown in FIG. 7 clearly shows that fayalite and solid solvents in the sample examined of fayalite and forsterite templates.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erbringt die folgenden Vorteile:The method according to the invention provides the following advantages:
a) Ausgehend von den erfindungsgemäßen Aufbereitungsprodukten lassen sich durch herkömmliche Methoden und Vorrichtungen nickelreiches Ferronickel oder metallisches Nickel in hoher Ausbeute auch aus eisenreichen Nickelerzen mit nur geringem Nickelgehalt herstellen.a) Starting from the treatment products according to the invention, conventional Methods and devices Nickel-rich ferronickel or metallic nickel in high yield can also be made from iron-rich nickel ores with only a low nickel content.
b) Reduzierende Atmosphären mit einem weiten Zusammensetzungsbereich können in fester, flüssiger oder gasförmiger Phase angewendet werden, wodurch die praktische Durchführung des Verfahrens erleichtert wird.b) Reducing atmospheres with a wide range of compositions can be solid, liquid or gaseous phase can be applied, whereby the practical implementation of the process is facilitated.
c) Da der nach der Abtrennung des Magnesiumoxids aus dem Nickelmagnesiumsilikaterz anfallende siliciumoxidhaltige Rückstand in der Regel Nickel enthält, führt die Zugabe dieses Rückstandes zu dem eisenreichen Nickelerz oder zu dem eisenreichen Nickeloxid im Vergleich zu reinen SiO2-Zuschlägen statt der Rückstandzuschläge zu einer Zunahme der absoluten Mengen zur Reduktion verfügbarer Nickelverbindungen.c) Since the silicon oxide-containing residue obtained after the separation of the magnesium oxide from the nickel-magnesium silicate ore usually contains nickel, the addition of this residue to the iron-rich nickel ore or to the iron-rich nickel oxide compared to pure SiO 2 surcharges instead of the residue surcharges leads to an increase in the absolute amounts for the reduction of available nickel compounds.
Hierzu 10 Blatt ZeichnungenFor this purpose 10 sheets of drawings
Claims (9)
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JP2810770 | 1970-04-03 |
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