PL58340B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 30.X.1969 58340 KI. 18 a, 13/08 MKP UKP C21b $ffl Wspóltwórcy wynalazku: inz. Boleslaw Grochowski, inz. Jerzy Godek, Tadeusz Hendrychowski Wlasciciel patentu: Zaklady Górniczo-Hutnicze „Szklary", Szklary (Polska) Sposób otrzymywania zelgrudy niklowej Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia zelgrudy Ni w znanych piecach obrotowych przez redukcje tlenków niklu i zelaza z krzemia¬ nowych rud niklu, przy pomocy mieszaniny kok¬ siku i wegla — reduktora bedacego produktem rozpadu tlenku wegla uchodzacego w strefy spala¬ nia palenisk opalanych weglem kamiennym zgod¬ nie z redukcja (Bouduarda) 2CO = C02 + C, wraz z drobnymi czesciowo zgazowanymi czastkami weg¬ la kamiennego i zanieczyszczeniami w postaci naj¬ lzejszych frakcji zuzla z wegla kamiennego wyno¬ szonymi przez spaliny poza obreb paleniska.Dotychczas w procesie zelgrudy Ni otrzymywa¬ no w piecu oibrotowym pólprodukt zelgrudy Ni w stanie plastycznym w postaci mieszaniny zel¬ grudy Ni i zuzla, która rozdziela sie na separato¬ rach elektromagnetycznych na zelgrude Ni i zuzel, z ubogich rud krzemianowych, materialów zwrot¬ nych bedacych mieszanina koncentratu zelgrudy Ni, tj. produktem posrednim miedzy zuzlem od¬ padowym procesu zelgrudy Ni i zelgruda Ni oraz drobnej frakcji materialów wsadowych unoszonych z gazami pieca obrotowego, a wychwytywanych w urzadzeniach odpylajacych i kamienia wapien¬ nego jako topnika zasadowego, przez redukcje tlenkowych zwiazków niklu i zuzla z krzemiano¬ wej rudy iNi przy pomocy koksiku stanowiacego drobna frakcje ziarnowa przy produkcji koksu kawalkowego z wegla kamiennego, wzglednie przy pomocy mieszaniny koksiku i wegla reduktora 10 20 25 30 wzbogaconego lub niewzbogaconego w wegiel pier¬ wiastkowy opadajacy w dól paleniska pozostalosci po spalaniu wegla brunatnego w kotlach paro¬ wych wyposazonych w zuzelniki wodne.Wada tych sposobów produkcji pólproduktu zel¬ grudy Ni jest stosowanie koksiku, wzglednie mie¬ szaniny koksiku i wegla reduktora wzbogaconego lub niewzbogaconego w wegiel pierwiastkowy opa¬ dajacej w dól paleniska pozostalosci po spalaniu wegla brunatnego w kotlach parowych wyposazo¬ nych w zuzelniki wodne, o malej aktywnosci re¬ dukcyjnej tlenkowych zwiazków niklu z ubogich krzemianowych rud niklu na skutek zwartej bu¬ dowy fizycznej zblizonej swoja struktura do po¬ staci wegla-grafitu, slabo rozwinietej powierzchni powodujacej mala powierzchnie styku miedzy tlen¬ kami niklu i zelaza a reduktorem o duzej ziar¬ nistosci dochodzacej do 10 mm powodujacej przy obrotowym ruchu pieca segregacje miedzy reduk¬ torem a pozostalymi skladnikami namiaru.Niezaleznie od tych wad — koksik, wzglednie mieszanina koksiku i wegla reduktora wzbogaco¬ nego lub niewzbogaconego w wegiel pierwiastko¬ wy opadajacy w dól paleniska pozostalosci po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych wyposazonych w zuzelniki wodne, daje zuzel po spaleniu wegla pierwiastkowego o duzej granulacji (zalezna jest ona od wielkosci ziam reduktora) trudno wchodzacy w reakcje z materialem wsa¬ dowym i powodujacy nierównomiernosc skladu 5834058340 mieszanki wsadowej, a nastepnie zuzlowej czesci pólproduktu powodujacej z kolei niewlasciwy bieg procesu produkcji pólproduktu zelgrudy niklowej, przy czym sklad tego zuzla (z reduktorów) nie jest korzystny dla uzyskania najbardziej odpowiednie¬ go dla procesu skladu namiaru.Dla uzyskania wlasciwego skladu zuzla gwa¬ rantujacego dobry obieg procesu przy przeróbce niektórych gatunków rud Ni, zachodzi koniecz¬ nosc wprowadzenia do wsadu dodatkowego top¬ nika, zawierajacego wieksze ilosci A1203, jak lupek ogniotrwaly, wzglednie niektóre gatunki ilów o podwyzszonej zawartosci A1203. Powoduje to oczy¬ wiscie dodatkowa niedogodnosc i podraza koszty produkcji.Wszystkie te wady w tymczasowym sposobie produkcji zostaly usuniete w niniejszym wynalaz¬ ku w ten sposób, ze krzemianowe rudy niklu po rozdrobnieniu do ziarnistosci ponizej 40 mm w stanie surowym miesza sie z materialem zwrotnym, kamieniem wapiennym oraz weglem reduktorem bedacym produktem rozpadu tlenku wegla ucho¬ dzacego ze strefy spalania paleniska opalanego weglem kamiennym, zgodnie z reakcja (Bouduarda) 2Co = C02 + C, wraz z drobnymi czesciowo zga¬ zowanymi czastkami wegla kamiennego i zanie¬ czyszczeniami w postaci najlzejszych frakcji zuzla z wegla kamiennego wynoszonymi przez spaliny poza obreb paleniska i koksikiem z wegla kamien¬ nego, a nastepnie poddaje sie redukcji i spiekaniu w celu uformowania z zredukowanych mikrosko¬ pijnych czastek zelaza i niklu wiekszych ziarn zelgrudy Ni dajacych sie w latwy sposób wydzie¬ lic z pólproduktu zelgrudy Ni, po jego ostudzieniu i rozdrobnieniu, na drodze separacji elektromag¬ netycznej.Obecnosc w weglu-reduktorze bedacym produk¬ tem rozpadu tlenku uchodzacego ze strefy spala¬ nia palenisk opalanych weglem kamiennym, zgod¬ nie z reakcja 2CO = C02 + C wraz z czesciowo zgazowanymi czastkami wegla kamiennego i za¬ nieczyszczeniami w postaci najlzejszych frakcji zu¬ zla z wegla kamiennego wynoszonymi wraz ze spalinami poza obreb paleniska, drobnych czastek zuzla *z wegla kamiennego o podwyzszonej zawar¬ tosci A1203, w bardzo znaczny sposób zwieksza napiecie powierzchniowe ziarn zelgrudy Ni w sta¬ nie ich plastycznosci graniczacej ze stanem cieklym na podlozu zuzlowym przez tworzenie bezposta¬ ciowej struktury zuzla w wyniku oddzialywania na niego A1203 w latwotopliwym zwiazku w po¬ staci dyspersyjnych czasteczek wzbogaconych w A1203 z zuzla wegla kamiennego, co w zasadniczy sposób powoduje zwiekszenie wielkosci tworzacych sie w piecu ziarn zelgrudy Ni, a tym samym ulat¬ wia wydzielenie zelgrudy Ni z pólproduktu zel¬ grudy Ni po jego rozdrobnieniu na drodze separacji elektromagnetycznej.Wegiel-reduktor bedacy produktem rozpadu tlen¬ ku wegla jest stosowany w sposobie wedlug ni¬ niejszego wynalazku dzieki temu, ze powstal z tlenku wegla w wyniku jego -rozpadu zgodnie z reakcja Bouduarda posiada strukture bezpostacio¬ wa rodzaju wegla-sadzy, czyli posiada najwyzsza aktywnosci chemiczna z wszystkich postaci wegla.Zjawisko to, lacznie z tym, ze jest on w postaci drobnych czastek zapewnia bardzo dobry jego kon¬ takt z tlenkami niklu i zelaza z krzemianowych rud Ni przez duza powierzchnie styku, a tym sa- 5 mym zabezpiecza najbardziej korzystny przebieg procesu redukcji tlenków niklu i zelaza.Sposób otrzymywania zelgrudy Ni wedlug wy¬ nalazku polega na tym, ze rozdrobnione ponizej 40 mm krzemianowe rudy niklu zawierajace oko- 10 lo- 0,7% Ni i okolo 9,5% Fe, material zwrotny otrzymywany z pylów w odpylniach gazów z pie¬ ców obrotowych i koncentrat bedacy produktem posrednim miedzy zelgruda Ni a zuzlem odpado¬ wym procesu zelgrudy Ni oraz kamien wapienny, i'5 miesza sie z 15—17°/o koksiku i 8—10'°/o wegla- reduktora bedacego produktem rozpadu tlenku wegla uchodzacego ze strefy spalania paleniska opalanych weglem kamiennym, zgodnie z reakcja (Bouduarda) 2Co = C02 + C, wraz z drobnymi 20 czesciowo zgazowanymi czastkami wegla kamien¬ nego i zanieczyszczeniami w postaci najlzejszych frakcji zuzla z wegla kamiennego unoszonymi przez spaliny poza obreb paleniska w stosunku do wagi wilgotnej rudy Ni i po dalszym rozdrobnie- 25 niu wszystkich materialów lacznie do ziarnistosci ponizej 16 mm wprowadza sie w sposób ciagly do pieca obrotowego.W pierwszej strefie pieca obrotowego, czyli w strefie suszenia liczac od strony zaladunku wsadu 30 nastepuje odparowanie wilgoci wsadu, podgrzewa¬ nie wsadu i rozklad niektórych zwiazków zlozo¬ nych oraz czesciowe spalanie wegla-reduktora po¬ wodujace korzystne podwyzszenie temperatury wsadu. W tej strefie pieca temp. gazów w wsado- 35 wej czesci pieca wynosi od 400—500°C, w dalszej czesci do 800°C, zas materialów wsadowych od- . powiednio od temp. otoczenia do temp. 600°C.W wyniku obrotowego ruchu pieca i jego nachy¬ lenia podgrzane do temp. 600°C materialy wsa- 40 do we przedostaja sie w dalsza czesc pieca, tj. do strefy redukcji, gdzie temperatura gazów wy¬ nosi od 800°C na granicy z strefa suszenia do 1200°C, zas materialów wsadowych odpowiednio od 600°C do 1000°C. W tej czesci pieca przebie- 45 gaja zasadnicze reakcje redukcji tlenków niklu i zelaza po uprzednim rozpadzie zwiazków zlozo¬ nych krzemianowej rudy Ni.Dzieki duzej aktywnosci chemicznej i duzego rozdrobnienia wegla-reduktora otrzymywanego z 50 tlenku wegla w wyniku jego rozkladu, zastoso¬ wanego w sposofoie wedlug niniejszego wynalazku w ilosci pokrywajacej w 120% do 140'°/o teore¬ tyczne zapotrzebowanie na reduktor w procesie zelgrudy Ni i malej aktywnosci oraz duzej ziar- 55 nistosci zastosowanego koksiku, redukcja tlenków niklu i zelaza zachodzi glównie dzieki weglowi be¬ dacemu produktem rozpadu tlenku wegla, zas koksik spelnia role pomocnicza i zebezpiecza ko¬ nieczny nadmiar reduktora. 60 W tym stanie rzeczy, redukcja zachodzi znacz¬ nie szybciej i z wieksza wydajnoscia, jak w spo¬ sobie dotychczasowym, co umozliwia skrócenie strefy redukcji i korzystne wydluzenie nastepnej strefy bardzo waznej dla calego procesu, tj. stre- 65 fy grudkowania (formowania ziarn zelgrudy Ni),5 W strefie grudkowania temp. gazów wynosi od 1200°C do 1500°C, zas w ognisku spalania pylu weglowego, którym jest opalany piec — do 1600°C.Temperatura wsadu w tej czesci pieca, tj. zuzla w stanie plastycznym wynosi od 1000°C do 1350°C, przy czym w samym wylocie pieca temp. spada do 1250°C.Otrzymane, w wyniku redukcji w stanie sta¬ lym w strefie redukcji metaliczne czastki niklu i zelaza rozproszone w calej masie wsadu beda¬ cego w stanie .plastycznym, dzieki przewalowemu ruchowi wsadu lacza sie w wieksze grudki na drodze spiekania, zgrzewania oraz wzajemnego stapiania w granicach temp. okreslonych ligwidusem i solidusem ich skladów. Grudki zelgrudy Ni po¬ wstale na drodze spiekania sa na ogól male i o malej wytrzymalosci w wypadku nieodpowied¬ niego skladu zuzla, co powoduje, ze w trakcie roz¬ drabniania pólproduktu w mlynach kulowych roz¬ bijane sa do wielkosci pierwotnych i bedac w po¬ staci pylu nie daja sie wydzielic z masy zuzla.Grudki powstale w wyniku zgrzewania (spiekanie plus odpowiedni nacisk warstwy wsadu) sa wiek¬ sze i wytrzymalsze, lecz wykazuja nieregularne ksztalty oraz wtracenia zuzlowe przy 'nieodpo¬ wiednim skladzie zuzla.Grudki powstale na drodze wzajemnego stapia¬ nia przyjmuja ksztalt ciala plynnego, tj. niere¬ gularny, zalezny od ksztaltu przestrzeni, w jakiej krzepna przy nieodpowiednim skladzie zuzla. Nie¬ odpowiedni sklad zuzla polega miedzy innymi na nierównomiernej koncentracji w zuzlu Al2Os, tj, miejscowym nadmiarze lub niedomiarze tego skladnika. Powoduje to powstawanie krystalicznej struktury zuzla, a to z kolei powoduje spadek na¬ piecia powierzchniowego grudek zelgrudy Ni na podlozu z takiego zuzla. Niskie napiecie powierzch¬ niowe powstalych grudek zelgrudy Ni nie pozwala na uformowanie sie grudki w bryle o najmniejszej powierzchni w stosunku do objetosci, tj. kule i uniemozliwia silne wiazanie czastek grudki miedzy soba.Duze napiecie powierzchniowe grudki powoduje, ze wszystkie jej czastki sa wzajemnie do siebie silnie przyciagane (ksztalt kropli), co powoduje du¬ za jej wytrzymalosc, formuje ja w ksztalt kulisty, czyni jej powierzchnie gladka oraz powoduje nie- przejmowanie przez grudke przerostów zuzlowych i co najwazniejsze powoduje rozrost grudki do Wiekszych wymiarów w wyniku dzialania sil przy¬ ciagajacych miedzy stykajacymi sie grudkami.Glównym skladnikiem wyprowadzajacym A1203 do wsadu jest popiól z reduktora. W wypadku sto¬ sowania do wsadu tylko reduktora o wiekszej ziarnistosci nastepuje z uwagi na duze czastki z reduktora miejscowy nadmiar Al2Os w zuzlu z procesu zelgrudy Ni (nie moze nastapic ujed¬ norodnianie skladu zuzla zelgrudowego z uwagi na" nieprzechodzenie zuzla przez stan plynny oraz za krótki okres czasu, aby nastapilo ujednorod- nienie zuzla na drodze dyfuzji) lub niedomiar.Zarówno niedomiar, jak i nadmiar Al2Oa w zuzlu wplywa niekorzystnie na wzrost napiecia po¬ wierzchniowego ziarn zelgrudy Ni znajdujacych sie na zuzlu o takim skladzie. Zastosowanie we wsa¬ dzie wegla-reduktora bedacego produktem rozpa- 6 du tlenku wegla uchodzacego ze strefy spalania palenisk opalanych weglem kamiennym, zgodnie z reakcja 2CO = C02 + C wraz z drobnymi czes¬ ciowo zgazowanymi czastkami wegla kamiennego 5 wynoszonymi przez spaliny poza obreb paleniska — powoduje, ze uprowadzony do wsadu A1208 jest w bardzo rozdrobnionych czastkach zuzla z reduk¬ tora, równoczesnie zuzel z tego reduktora jest wzbogacony w A1203, gdyz AlgOs jest z wszyst- 10 kich skladników zuzla kamiennego najbardziej lot¬ ny i dzieki temu otrzymywany jest razem z re¬ duktorem z tlenku wegla.Drobne czastki zuzla z reduktora wzbogacone w AlgOa, sprzyjaja powstawaniu w zuzlu zelgrudo- 15 wym struktury szklistej (bezpostaciowej), korzyst¬ nej dla uzyskania duzego napiecia powierzchnio¬ wego ziarn zelgrudy, a zatem i dobrego -grudko¬ wania.Pólprodukt zelgrudy Ni po ostudzeniu do tem¬ peratury otoczenia poddawany jest rozdrobnieniu, a nastepnie przeróbce na separatorach elektro¬ magnetycznych dla wydzielenia z niego produktu procesu, tj. zelgrudy Ni.Dzieki uzyskaniu bezpostaciowej struktury zuzla w pólprodukcie otrzymywanym wg niniejszego wy- 25 nalazku — proces rozdrobnienia przebiega latwiej niz w sposobie dotychczasowym, gdyz zuzle szklis¬ te (struktura bezpostaciowa) sa bardziej kruche jak krystaliczne o regularnej budowie siatki prze¬ strzennej. Równoczesnie grudki zelgrudy Ni o bar- 30 dziej regularnych ksztaltach, wytrzymalszej budo¬ wie oraz wiekszych wymiarach latwiej daja sie wydzielic z masy zuzla, niz w sposobie dotychcza¬ sowym. 35 PL

Claims (1)

1. Zastrzez e n i e patentowe Sposób otrzymywania zelgrudy niklowej przez redukcje tlenków niklu i zelaza z krzemianowych 40 rud niklu oraz grudkowanie zredukowanych tlen¬ ków do postaci metalicznej w piecu obrotowym, z wsadu stanowiacego mieszanine krzemianowych rud niklu, materialu zwrotnego otrzymywanego z pylów materialów wsadowych wylapywanych w 45 urzadzeniach odpylajacych oraz koncentratów be¬ dacych produktem posrednim miedzy zuzlem a zelgruda Ni, "kamienia wapiennego jako topnika, znamienny tym, ze calosc miesza sie dodajac 8— —10% wegla-reduktora, bedacego produktem roz- 50 padu tlenku wegla uchodzacego ze strefy sipalania palenisk opalanych weglem kamiennym wraz z drobnymi czastkami czesciowo zgazowanymi wegla kamiennego i zanieczyszczeniami w postaci naj¬ lzejszych frakcji zuzla z wegla kamiennego wy- 55 noszonymi przez spaliny poza obreb paleniska oraz 15—17°/o koksiku z wegla kamiennego w stosunku do wagi wilgotnej rudy niklu, nastepnie wymie¬ szany namiar laduje sie w sposób ciagly do pieca obrotowego, poddajac wstepnemu podgrzaniu w 60 temp. do 600°C, redukcji tlenków niklu i -zelaza z rudy krzemianowej w temp. od 600—1000°C oraz grudkowaniu w temp. 1000—1350°C w prze- ciwpradzie gazów z wsadu i spalania pylu weglo¬ wego w paleniskach pylowo-powietrznych ogrze- 65 wajacych wsad na calej dlugosci pieca. PL