RU2088687C1

RU2088687C1 - Method of producing ferronickel

Info

Publication number: RU2088687C1
Application number: RU95120392/02A
Authority: RU
Inventors: И.Д. Резник; В.М. Парецкий; В.А. Генералов; Т.А. Харлакова; С.И. Семин
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: method is intended to be used in electrosmelting of oxidized nickel ores to produce ferronickel. Electrosmelting is performed in two-stream mode. In one of streams, ore is fused with carbon-containing reducing agent to form poor ferronickel with nickel content less than 8%. In the other stream, ore is fused with poor ferronickel produced in the first stream to yield enriched ferronickel with nickel content higher than 15%. Ratio of metal iron quantity in poor ferronickel to quantity of ferri-form iron in second-stream ore is 1:(1.5-2.5). For producing poor ferronickel, magnesia or mixed ore is utilized , whereas raw material for producing enriched ferronickel is iron ore. EFFECT: optimized raw material choice. 2 cl, 1 dwg, 6 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электроплавке окисленных никелевых руд на ферроникель. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the electrofusion of oxidized nickel ores to ferronickel.

Известен способ электроплавки на ферроникель предварительно обожженной окисленной никелевой руды с добавками флюсов и углеродистого восстановителя (угольного штыба, коксика). A known method of electric smelting on ferronickel pre-calcined oxidized nickel ore with the addition of fluxes and a carbon reducing agent (coal mine, coke).

Недостатком способа при плавке руды с повышенным содержанием железа является вспенивание расплава выделяющимся оксидом углерода, который образуется при восстановлении оксидов железа руды углеродом. Вспенивание прекращается при снижении содержания железа в шлаке до 6-10% за счет восстановления избыточного количества оксидов железа и перевода железа руды в ферроникель. The disadvantage of this method when melting ore with a high iron content is the foaming of the melt by the released carbon monoxide, which is formed during the reduction of iron oxides of ore with carbon. Foaming stops when the iron content in the slag is reduced to 6-10% due to the reduction of the excess amount of iron oxides and the conversion of iron ore to ferronickel.

В результате при плавке на шлак с 6-10% Fe из бедных по никелю руд с повышенным содержанием железа получают бедный ферроникель, содержащий 4-7% никеля. As a result, when smelting to slag with 6-10% Fe, poor ferronickel containing 4-7% nickel is obtained from nickel-poor ores with a high iron content.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ получения ферроникеля, который заключается в загрузке в электропечь окисленной никелевой руды, подаче углеродсодержащего восстановителя, расплавлении руды с получением бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8%
Полученный бедный ферроникель имеет ограниченный спрос из-за низкого содержания никеля.The closest in technical essence to the proposed one is a method for producing ferronickel, which consists in loading oxidized nickel ore into an electric furnace, feeding a carbon-containing reducing agent, and melting the ore to produce poor ferronickel with a nickel content of less than 8%
The resulting poor ferronickel has limited demand due to its low nickel content.

Цель изобретения получение обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15% в непрерывном режиме из любой окисленной никелевой руды без ограничения содержания в ней железа, повышение производительности процесса и улучшение качества ферроникеля. The purpose of the invention is the production of enriched ferronickel with a nickel content of more than 15% in a continuous mode from any oxidized nickel ore without limiting the iron content in it, increasing the productivity of the process and improving the quality of ferronickel.

Цель достигается тем, что электроплавку окисленных никелевых руд на ферроникель ведут в двух электропечах, в одной из которых руду плавят с углеродсодержащим восстановителем с образованием бедного ферроникеля с содержанием никеля менее 8% а в другой печи руду плавят с бедным ферроникелем, полученным в первом потоке, с образованием обогащенного ферроникеля с содержанием никеля более 15% при этом соотношение количества металлического железа в бедном ферроникеле к количеству трехвалентного железа в руде второго потока составляет 1:(1,5-2,5). The goal is achieved in that the oxidized nickel ores are electrically smelted onto ferronickel in two electric furnaces, in one of which the ore is smelted with a carbon-containing reducing agent to form a poor ferronickel with a nickel content of less than 8%, and in the other furnace, the ore is smelted with poor ferronickel obtained in the first stream, with the formation of enriched ferronickel with a nickel content of more than 15%, the ratio of the amount of metallic iron in poor ferronickel to the amount of ferric iron in the ore of the second stream is 1: (1.5-2.5).

На получение бедного ферроникеля направляют магнезиальную или смешанную окисленную никелевую руду, а на получение обогащенного ферроникеля - железистую. Magnesia or mixed oxidized nickel ore is sent to obtain poor ferronickel, and ferrous - to obtain enriched ferronickel.

Сущность изобретения заключается в том, что руду делят на два потока и процесс ведется на двух электропечах одновременно: на одной электропечи ведется плавка руды с углеродистым восстановителем на бедный ферроникель (до 8% никеля) и маложелезистый шлак (до 12% FeO); на второй электропечи ведется плавка руды совместно с бедным ферроникелем без углеродистого восстановителя с получением обогащенного ферроникеля (15% никеля), как показано на рис. 1. Отсутствие углеродистого восстановителя во втором потоке устраняет вскипание расплава, неизбежное при плавке на обогащенный ферроникель и шлак, содержащий более 12% FeO. Шлаки обоих потоков плавки руды являются отвальными. Для сбалансирования двух потоков и обеспечения непрерывности процессов расход бедного ферроникеля, выплавляемого в первом потоке, и расход руды, направляемой на плавку во второй поток, определяется отношением количества металлического железа в бедном ферроникеле к количеству трехвалентного железа в руде в интервале 1:(1,5-2,5). В зависимости от состава руды возможно расчетом выбрать такое содержание никеля в бедном ферроникеле, что оба потока руды могут быть одинаковыми по массе. The essence of the invention lies in the fact that the ore is divided into two streams and the process is carried out in two electric furnaces at the same time: in one electric furnace, ore with a carbon reducing agent is smelted into poor ferronickel (up to 8% nickel) and low-iron slag (up to 12% FeO); at the second electric furnace, ore is smelted together with poor ferronickel without a carbon reducing agent to produce enriched ferronickel (15% nickel), as shown in Fig. 1. The absence of a carbon reducing agent in the second stream eliminates the boiling of the melt, which is inevitable when melting on enriched ferronickel and slag containing more than 12% FeO. Slags of both ore smelting streams are waste. To balance the two streams and ensure the continuity of the processes, the consumption of poor ferronickel smelted in the first stream and the consumption of ore sent for smelting to the second stream is determined by the ratio of the amount of metallic iron in poor ferronickel to the amount of ferric nickel in the ore in the range of 1: (1.5 -2.5). Depending on the composition of the ore, it is possible by calculation to choose such a nickel content in poor ferronickel that both ore streams can be the same in mass.

Пример 1. В табл. 1 приведен состав двух типов руды и бедного ферроникеля, выплавленного из железистой руды в первом потоке технологической схемы. Этот ферроникель использован при плавке железистой руды во втором потоке. Example 1. In the table. 1 shows the composition of two types of ore and poor ferronickel smelted from iron ore in the first flow of the technological scheme. This ferronickel is used in the smelting of iron ore in a second stream.

Согласно анализам все железо руды находится в трехвалентной форме. Для полного окисления железа ферроникеля трехвалентным железом руды по реакции. According to analyzes, all iron ore is in trivalent form. For the complete oxidation of ferronickel iron by trivalent iron ore by reaction.

Fe₂O₃ Fe⁰ 3FeO
требуется соблюсти соотношение F³⁺ Fe⁰ 2:1 или на 100 кг руды 18,3 кг ферроникеля, при этом содержащиеся в ферроникеле кремний, хром и углерод восстановят оксид никеля руды и часть образовавшегося FeO до Fe⁰, которые перейдут в ферроникель. Присутствие указанных примесей может несколько сдвинуть пропорцию 2:1.Fe ₂ O ₃ Fe ⁰ 3FeO
it is required to observe the ratio of F ³⁺ Fe ⁰ 2: 1 or per 100 kg of ore 18.3 kg of ferronickel, while the silicon, chromium and carbon contained in the ferronickel will reduce the nickel oxide of the ore and part of the formed FeO to Fe ⁰ , which will transfer to ferronickel. The presence of these impurities can slightly shift the proportion of 2: 1.

В табл. 2 приведен баланс плавки второго потока, из которого видно, что из бедного ферроникеля с 4,1% Ni; получен обогащенный ферроникель с 22,4% Ni. In the table. 2 shows the balance of the smelting of the second stream, from which it is seen that from poor ferronickel with 4.1% Ni; enriched ferronickel with 22.4% Ni was obtained.

В табл. 3 приведены результаты опытных плавок близкой по составу руды, в которой соотношение Fe³⁺:Fe⁰ изменяли от 3:1 до 1,2:1.In the table. Figure 3 shows the results of experimental smelting of a similar ore composition, in which the ratio of Fe ³⁺ : Fe ^{0 was} changed from 3: 1 to 1.2: 1.

Как видно, при соотношении 3:1 ферроникель не образовывался, так как бедный ферроникель полностью окислился железистой рудой. Снижение расхода руды относительно ферроникеля привело к образованию все более бедного ферроникеля; при соотношении 2,5:1 выделился трудно отделяемый маленький королек богатого ферроникеля, а больше половины никеля перешло в шлак. При соотношении 1,2:1 был получен ферроникель с содержанием менее 15% Ni. As can be seen, at a ratio of 3: 1, the ferronickel did not form, since the poor ferronickel was completely oxidized by ferrous ore. A decrease in ore consumption relative to ferronickel led to the formation of an increasingly lean ferronickel; at a ratio of 2.5: 1, a difficultly detachable small bead of rich ferronickel was released, and more than half of the nickel passed into slag. At a ratio of 1.2: 1, ferronickel was obtained with a content of less than 15% Ni.

Таким образом получение обогащенного ферроникеля, содержащего более 15% Ni, возможно лишь в интервале соотношений (Fe³⁺ руда (Fe⁰) ферроникель от 2,5:1 до 1,5:1.Thus, obtaining enriched ferronickel containing more than 15% Ni is possible only in the range of ratios (Fe ³⁺ ore (Fe ⁰ ) ferronickel from 2.5: 1 to 1.5: 1.

Пример 2. Для плавки во втором потоке использована магнезиальная руда при том же соотношении к бедному ферроникелю, как при плавке с железистой рудой. Example 2. For smelting in the second stream used magnesia ore with the same ratio to the poor ferronickel, as when melting with glandular ore.

Как видно из табл. 4, был получен обогащенный ферроникель всего с 9,1% Ni. As can be seen from the table. 4, enriched ferronickel was obtained with only 9.1% Ni.

Магнезиальная руда содержит меньше железа, чем железистая (табл. 1), к тому же в ней одна треть железа находится в трехвалентной форме, остальное железо в двухвалентной форме входит в гидроалюмосиликаты. Вследствие этого на 15,3 кг Fe⁰ ферроникеля пришлось всего 7,1 кг Fe³⁺ руды и низкое соотношение Fe³⁺ Fe⁰ 7,1:15,3 0,5:1 является причиной неудовлетворительных результатов плавки.Magnesia ore contains less iron than ferruginous (Table 1), in addition, one third of the iron in it is in trivalent form, the rest of the iron in divalent form is included in hydroaluminosilicates. As a result, 15.3 kg of Fe ⁰ ferronickel accounted for only 7.1 kg of Fe ³⁺ ore and the low ratio of Fe ³⁺ Fe ⁰ 7.1: 15.3 0.5: 1 is the cause of unsatisfactory smelting results.

По расчету для полного окисления 100 кг бедного ферроникеля, т.е. для соблюдения соотношения Fe³⁺ Fe⁰ 2:1 требуется 2400 кг магнезиальной руды, что соответствует расходу ферроникеля в 4,1% к массе руды. Из расчета следует, что магнезиальная руда малопригодна для плавки во втором потоке.According to the calculation for the complete oxidation of 100 kg of poor ferronickel, i.e. to comply with the ratio of Fe ³⁺ Fe ⁰ 2: 1, 2400 kg of magnesia ore is required, which corresponds to a ferronickel consumption of 4.1% by weight of the ore. From the calculation it follows that magnesia ore is unsuitable for smelting in the second stream.

Пример 3. Для плавки на бедный ферроникель с 461% Ni использована магнезиальная руда. В табл. 5 приведен баланс первого потока плавки из расчета получения 18,3 кг бедного ферроникеля. Этот ферроникель полностью использован при плавке с железистой рудой во втором потоке, как показано в табл. 2. Example 3. For smelting on poor ferronickel with 461% Ni used magnesia ore. In the table. Figure 5 shows the balance of the first smelting stream based on the production of 18.3 kg of poor ferronickel. This ferronickel is fully used in melting with glandular ore in the second stream, as shown in table. 2.

В табл. 6 приведен сквозной баланс двухпоточной плавки: в первом потоке
магнезиальной руды с углем на бедный ферроникель, во втором потоке - железистой руды с бедным ферроникелем.In the table. Figure 6 shows the end-to-end balance of dual-flow melting: in the first stream
magnesia ore with coal on a poor ferronickel, in the second stream - glandular ore with a poor ferronickel.

Как видно из табл. 6, получен обогащенный ферроникель с 22,4% Ni и усредненный отвальный шлак с 0,12% Ni. В обогащенный ферроникель извлечено 89,3% никеля и 11,5% железа. Заметим, что согласно опытным плавкам в обогащенный ферроникель переходило из смеси руд 82% кобальта. As can be seen from the table. 6, enriched ferronickel with 22.4% Ni and averaged waste slag with 0.12% Ni were obtained. 89.3% nickel and 11.5% iron were recovered in enriched ferronickel. Note that, according to experimental melts, 82% cobalt passed from the ore mixture to the enriched ferronickel.

Claims

1. A method of producing ferronickel, including loading oxidized nickel ore into an electric furnace, feeding a carbon-containing reducing agent, smelting the ore to produce lean ferronickel with a nickel content of less than 8%, characterized in that the oxidized nickel ore is also loaded into a second electric furnace, into which the one obtained in the first electric furnace is fed poor ferronickel and carry out the smelting of the ore with the formation of enriched ferronickel with a nickel content of more than 15% with the ratio of metallic iron in poor ferronickel the content of ferric iron in the oxidized ore, loaded into the second electric furnace 1 is (1.5 2.5).

2. The method according to claim 1, characterized in that to obtain poor ferronickel use magnesia or mixed ore, and to obtain enriched ferronickel iron.