RU2401873C1 - Procedure for processing oxidated nickel ore - Google Patents

Procedure for processing oxidated nickel ore Download PDF

Info

Publication number
RU2401873C1
RU2401873C1 RU2009130003/02A RU2009130003A RU2401873C1 RU 2401873 C1 RU2401873 C1 RU 2401873C1 RU 2009130003/02 A RU2009130003/02 A RU 2009130003/02A RU 2009130003 A RU2009130003 A RU 2009130003A RU 2401873 C1 RU2401873 C1 RU 2401873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zone
furnace
carbon
oxygen
melting
Prior art date
Application number
RU2009130003/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Борисович Цымбулов (RU)
Леонид Борисович Цымбулов
Лев Шлемович Цемехман (RU)
Лев Шлемович Цемехман
Михаил Викторович Князев (RU)
Михаил Викторович Князев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель"
Priority to RU2009130003/02A priority Critical patent/RU2401873C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2401873C1 publication Critical patent/RU2401873C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: processing procedure consists in supply of charge into slag melt in oxidising (melting) zone of two-zone furnace. Also charge contains source raw material and fluxes, liquid or solid processed slag, carbon containing material and oxygen containing blast supplied in quantities required for complete combustion of carbon and hydrogen with maximal heat release. Before supply of mixture of source raw material and fluxes into the oxidising (melting) zone of the furnace their mixture is preliminary roasted and supplied at temperature 500-1300°C. Melted charge forms slag melt coming into a furnace zone of reduction, whereto oxygen containing blast and carbon containing material are supplied. Notably, they are supplied at amount required for reduction of extracted material into a metal phase and for compensation of heat consumption by means of after-burning gases of the reduction zone above melt, whereupon melt products are tapped.
EFFECT: raised efficiency of melting process and reduced consumption of oxygen and carbon containing material.
3 cl, 4 tbl, 5 dwg, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо.The present invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to a method for processing oxidized nickel ore containing non-ferrous metals and iron.

Известен способ (Патент РФ №2324751, С22В 23/02, С22В 4/06) получения жидкого металла при переработке окисленного металлосодержащего природного сырья и техногенных материалов. Способ включает подачу в окислительную зону двухзонной печи в шлаковый расплав шихты, состоящей из исходного сырья, флюсов, жидкого или твердого перерабатываемого шлака, углеродсодержащего материала и кислорода в кислородсодержащем дутье в количествах, необходимых для полного сгорания углерода с максимальным выделением тепла. Затем ведут расплавление шихты с образованием жидкого шлака, поступающего в восстановительную зону, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье и дополнительные флюсы в количествах, необходимых для восстановления оксидов извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсации тепловых затрат. При этом поддерживают отношение расхода углеродсодержащего материала на тонну извлекаемого металла в окислительной и восстановительной зонах в пределах 0,3-2,5, а удельный расход кислорода в этих зонах в пределах 0,7-3,0. Периодически перед выпуском металлической составляющей продуктов плавки расплав в шлаковом сифоне обогревают электрической дугой на границе шлаковой и металлической фаз до температуры от 1350 до 1500°С, причем перед выпуском металлической составляющей расплав в сифоне отстаивают от 10 до 15 минут при выключенном напряжении на электродах. К недостаткам известного способа следует отнести низкую производительность процесса, высокий удельный расход кислорода и топлива.A known method (RF Patent No. 2323475, C22B 23/02, C22B 4/06) for the production of liquid metal in the processing of oxidized metal-containing natural raw materials and industrial materials. The method includes feeding a mixture consisting of feedstock, fluxes, liquid or solid processed slag, carbon-containing material and oxygen in an oxygen-containing blast in quantities necessary for complete combustion of carbon with maximum heat emission into the oxidizing zone of the dual-zone furnace into the slag melt. The mixture is then melted to form liquid slag entering the reduction zone, into which carbon-containing material, oxygen-containing blast and additional fluxes are supplied in the amounts necessary to reduce the oxides of the extracted metals into the metal phase and compensate for heat costs. At the same time, the ratio of the consumption of carbon-containing material per ton of extracted metal in the oxidation and reduction zones is maintained in the range of 0.3–2.5, and the specific oxygen consumption in these zones is in the range of 0.7–3.0. Periodically, before the release of the metal component of the smelting products, the melt in the slag siphon is heated by an electric arc at the boundary of the slag and metal phases to a temperature of 1350 to 1500 ° C, and before the release of the metal component, the melt in the siphon is left to stand for 10 to 15 minutes with the electrodes off. The disadvantages of this method include the low productivity of the process, high specific consumption of oxygen and fuel.

В известном аналоге и последующем ближайшем аналоге (прототипе) правильней было бы назвать окислительную зону плавильной, потому что происходящие в этой зоне процессы нельзя, строго говоря, относить к окислительным с точки зрения общепринятой в металлургии терминологии, так как соотношение кислорода и топлива соответствует полному сгоранию последнего с максимальным выделением тепла. Тем не менее, мы сохраняем терминологию, так как используем нижеизложенный способ в качестве прототипа.In the well-known analogue and the next closest analogue (prototype), it would be more correct to call the oxidative zone the melting one, because the processes occurring in this zone cannot, strictly speaking, be classified as oxidative from the point of view of the terminology generally accepted in metallurgy, since the ratio of oxygen and fuel corresponds to complete combustion the latter with maximum heat. Nevertheless, we retain the terminology, since we use the method below as a prototype.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической и технологической сущности является способ (Патент РФ №2194781, С22В 23/02, С22В 19/00) получения жидкого металла при переработке окисленного металлосодержащего природного сырья и техногенных материалов (отходов цинксодержащих, медьсодержащих, никельсодержащих, железосодержащих и т.д.). Способ включает подачу в окислительную (плавильную) зону двухзонной печи в шлаковый расплав шихты, состоящей из исходного сырья, флюсов, жидкого или твердого перерабатываемого шлака, углеродсодержащего материала и кислородсодержащего дутья, расплавление шихты с образованием шлака, поступающего в восстановительную зону, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье и дополнительные флюсы, выпуск продуктов плавки, причем при переработке окисленного сырья в окислительную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислород в количествах, необходимых для полного сгорания углерода с максимальным выделением тепла и образования жидкого шлака, а в восстановительную зону углеродсодержащий материал и кислород подают в количествах, необходимых для восстановления оксидов извлекаемых металлов и компенсации тепловых затрат, при этом отношение удельного расхода углеродсодержащего материала на тонну извлекаемого металла в окислительной и восстановительной зонах поддерживают в пределах 0,3-2,5, а отношение удельных расходов кислорода в этих зонах - в пределах 0,7-3,0. Кроме того, отношение количеств кислорода, подаваемых в расплав и в газовую фазу над расплавом в восстановительной зоне, поддерживают в пределах 0,1-0,5. К недостаткам известного способа следует отнести низкую производительность процесса, высокий удельный расход кислорода и топлива. В частности, по способу (Патент РФ №2194781) были проведены промышленные испытания технологий переработки подсушенной окисленной никелевой руды и агломерата в двухзонной печи Ванюкова ОАО «Комбинат Южуралникель». Результаты выполненных испытаний представлены в работах: А.Н.Федоров, А.А.Комков, В.Н.Бруэк и др. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд на Южноуральском никелевом комбинате // Цветные металлы. 2007. №12. С.33-37; В.И.Костин. Опыт работы печи Ванюкова на ОАО «Комбинат Южуралникель» // Цветные металлы. 2008. №11. С.45-48. Основные технические и технологические характеристики процесса представлены в таблице 1.Closest to the proposed invention in technical and technological essence is a method (RF Patent No. 2194781, С22В 23/02, С22В 19/00) for producing liquid metal in the processing of oxidized metal-containing natural raw materials and industrial materials (zinc-containing, copper-containing, nickel-containing, iron-containing and etc.). The method includes feeding a dual-zone furnace into the oxidizing (smelting) zone into a slag melt of a charge consisting of feedstock, fluxes, liquid or solid processed slag, carbon-containing material and oxygen-containing blast, melting the charge with the formation of slag entering the reduction zone into which the carbon-containing material, oxygen-containing blast and additional fluxes, the release of smelting products, and when processing oxidized raw materials, a carbon-containing material is fed into the oxidation zone of the furnace ial and oxygen in the quantities necessary for complete carbon combustion with maximum heat generation and the formation of liquid slag, and carbon-containing material and oxygen are supplied to the reduction zone in quantities necessary for the reduction of the oxides of the extracted metals and compensation of heat costs, while the ratio of the specific consumption of carbon-containing material per ton of recoverable metal in the oxidation and reduction zones is maintained within the range of 0.3-2.5, and the ratio of specific oxygen consumption in these zones is maintained in Gödel 0,7-3,0. In addition, the ratio of the amounts of oxygen supplied to the melt and to the gas phase above the melt in the reduction zone is maintained within the range of 0.1-0.5. The disadvantages of this method include the low productivity of the process, high specific consumption of oxygen and fuel. In particular, according to the method (RF Patent No. 2194781), industrial tests of processing technologies for dried oxidized nickel ore and sinter in a dual-zone Vanyukov furnace of OJSC Yuzhuralnickel Combine were conducted. The results of the tests performed are presented in the works: A.N. Fedorov, A.A. 2007. No. 12. S.33-37; V.I. Kostin. The experience of the Vanyukov furnace at OJSC Combine Yuzhuralnickel // Non-ferrous metals. 2008. No. 11. S.45-48. The main technical and technological characteristics of the process are presented in table 1.

Как видно из представленных данных, плавка агломерированной руды более предпочтительна. Наблюдается существенный рост производительности. Также наблюдается в целом снижение энергетических затрат (снижаются расходы кислорода и угля на фоне некоторого роста расхода природного газа).As can be seen from the data presented, smelting ore is more preferable. There is a significant increase in productivity. A general decrease in energy costs is also observed (oxygen and coal consumption are reduced against a background of a slight increase in the consumption of natural gas).

Задачей изобретения является разработка способа непрерывной переработки окисленной никелевой руды с получением металлического (сульфидного) расплава, например ферроникеля или никелевого штейна.The objective of the invention is to develop a method for the continuous processing of oxidized nickel ore to produce a metal (sulfide) melt, for example, ferronickel or nickel matte.

Техническим результатом являются увеличение производительности процесса плавки и снижение расходов кислорода и углеродсодержащего топлива по всей технологической цепочке от влажного металлосодержащего сырья до товарного металлосодержащего продукта.The technical result is an increase in the productivity of the smelting process and a decrease in the consumption of oxygen and carbon-containing fuel throughout the entire process chain from wet metal-containing raw materials to a marketable metal-containing product.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, включающем подачу в окислительную (плавильную) зону двухзонной печи в шлаковый расплав шихты, состоящей из смеси исходного сырья и флюсов, жидкого или твердого перерабатываемого шлака, углеродсодержащего материала и кислородсодержащего дутья, подаваемых в количествах, необходимых для полного сгорания углерода и водорода с максимальным выделением тепла; расплавление шихты с образованием шлакового расплава, поступающего в восстановительную зону печи, в которую подают кислородсодержащее дутье и углеродсодержащий материал в количествах, необходимых для восстановления извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсации тепловых затрат с помощью дожигания газов восстановительной зоны над расплавом; выпуск продуктов плавки; согласно изобретению перед подачей смеси исходного сырья и флюсов в окислительную (плавильную) зону печи их обжигают и подают с температурой 500-1300°С.The claimed technical result is achieved in that in a method for processing oxidized nickel ore containing non-ferrous metals and iron, comprising supplying a dual-zone furnace to the oxidizing (melting) zone into a slag melt of a charge consisting of a mixture of feedstock and fluxes, liquid or solid processed slag, carbon-containing material and oxygen-containing blast supplied in quantities necessary for the complete combustion of carbon and hydrogen with maximum heat; melting the charge with the formation of slag melt entering the reduction zone of the furnace, into which oxygen-containing blast and carbon-containing material are supplied in the quantities necessary to restore the recoverable metals into the metal phase and compensate for heat costs by burning the gases of the reduction zone above the melt; production of smelting products; according to the invention, before feeding the mixture of feedstock and fluxes into the oxidizing (melting) zone of the furnace, they are fired and served with a temperature of 500-1300 ° C.

На стадию обжига возможна дополнительная подача углеродсодержащего восстановителя с расходом от 2 до 10% от массы содержащихся в исходной смеси высших оксидов цветных металлов и железа.An additional supply of a carbon-containing reducing agent with a flow rate of 2 to 10% by weight of the higher non-ferrous metal and iron oxides contained in the initial mixture is possible at the firing stage.

В восстановительную зону двухзонной печи совместно с кислородсодержащим дутьем и углеродсодержащим материалом возможна подача серосодержащих материалов с расходом 100-530 кг серы/т извлекаемых из исходной смеси металлов.It is possible to supply sulfur-containing materials with a flow rate of 100-530 kg of sulfur / t of metals recovered from the initial mixture into the reduction zone of the dual-zone furnace together with oxygen-containing blast and carbon-containing material.

В предлагаемом способе исходное сырье (окисленную никелевую руду) сначала подсушивают, снижая ее влажность до 10-15%. Затем смесь исходного сырья и флюсов (в случае необходимости их использования) прокаливают с целью практически полного удаления физической и кристаллизационной (химической) влаги, разложения карбонатов, сульфатов и прочих подобных соединений. В результате получают огарок, который, не охлаждая, подают в двухзонную печь Ванюкова (см. фиг.1).In the proposed method, the feedstock (oxidized nickel ore) is first dried, reducing its moisture content to 10-15%. Then the mixture of feedstock and fluxes (if necessary, use them) is calcined in order to almost completely remove physical and crystallization (chemical) moisture, decomposition of carbonates, sulfates and other similar compounds. The result is a cinder, which, without cooling, is fed into a Vanyukov dual-zone furnace (see Fig. 1).

Огарок подают с температурой от 500 до 1300°С. Плавка огарка с температурой ниже 500°С приводит к повышенному расходу топлива и кислорода в окислительной (плавильной) зоне печи Ванюкова, так как при этих температурах практически не удаляется химическая влага, не разлагаются карбонаты, сульфаты и прочие соединения. При попытках получения огарка с температурой выше 1300°С происходит оплавление и спекание материала, что нарушает нормальную работу обжиговых печей и препятствует удалению из него кристаллизационной (химической) влаги и разложению карбонатов, сульфатов и прочих соединений.Cinder is served with a temperature of from 500 to 1300 ° C. Melting cinder with a temperature below 500 ° C leads to increased fuel and oxygen consumption in the oxidation (melting) zone of the Vanyukov furnace, since at these temperatures chemical moisture is practically not removed, carbonates, sulfates and other compounds do not decompose. When trying to obtain a cinder with a temperature above 1300 ° C, the material is melted and sintered, which disrupts the normal operation of kilns and prevents the crystallization (chemical) moisture from being removed and the decomposition of carbonates, sulfates and other compounds.

Обжиг может осуществляться также с небольшими добавками углеродсодержащего восстановителя с целью восстановления высших оксидов цветных металлов и железа до низших. Добавлять восстановитель необходимо только в небольших количествах, так как преследуется цель создания слабовосстановительных условий, при которых происходит только частичное восстановление высших оксидов цветных металлов и железа до низших, в частности Fe3+ до Fe2+, но не происходит их восстановление до металлического состояния. Нижний предел расхода углеродсодержащего восстановителя ограничивается 2% от массы содержащихся в обжигаемой смеси исходного сырья и флюсов высших оксидов цветных металлов и железа, так как расход менее 2% не позволит восстановить сколько-нибудь заметные количества высших оксидов, а верхний предел ограничивается 10%, так как более высокий расход углеродсодержащего восстановителя может приводить к получению металлического сплава. Нецелесообразность получения металлического сплава перед плавкой в печи Ванюкова будет показана ниже.Firing can also be carried out with small additives of a carbon-containing reducing agent in order to restore higher oxides of non-ferrous metals and iron to lower ones. It is only necessary to add a reducing agent in small quantities, since the aim is to create poorly reducing conditions under which only partial reduction of higher non-ferrous metal and iron oxides to lower ones, in particular Fe 3+ to Fe 2+ , occurs, but they do not recover to the metallic state. The lower limit of the consumption of the carbon-containing reducing agent is limited to 2% of the mass of the starting raw materials and fluxes of the higher non-ferrous metal and iron oxides, since a consumption of less than 2% will not allow any appreciable amounts of higher oxides to be restored, and the upper limit is limited to 10%, as a higher consumption of carbon-containing reducing agent can lead to the production of a metal alloy. The inappropriateness of obtaining a metal alloy before melting in a Vanyukov furnace will be shown below.

Плавку и восстановление горячего огарка ведут в две стадии, каждую из которых осуществляют в отдельной зоне печи. На первой стадии осуществляется процесс плавки горячего огарка с получением гомогенного шлакового расплава, на второй стадии - его восстановительное (восстановительно-сульфидирующее) обеднение. Процесс осуществляется непрерывно, продукты плавки: шлак и металлический (сульфидный расплав) выпускаются непрерывно.Melting and hot cinder recovery are carried out in two stages, each of which is carried out in a separate zone of the furnace. At the first stage, the process of melting a hot cinder with obtaining a homogeneous slag melt is carried out, at the second stage, its reduction (reduction-sulfidation) depletion is performed. The process is carried out continuously, melting products: slag and metal (sulfide melt) are produced continuously.

В окислительную (плавильную) зону подают горячий огарок, представляющий собой обожженную смесь исходного сырья и флюсов, твердый уголь, кислородсодержащее дутье (смесь технологического кислорода и воздуха) и углеродсодержащее топливо. При этом соотношение кислород, твердый уголь и углеродсодержащее топливо подают в количествах, необходимых для полного сгорания углерода и водорода с максимальным выделением тепла. В результате сжигания угля и топлива происходит расплавление огарка с образованием шлакового расплава.A hot cinder, which is a calcined mixture of feedstock and fluxes, hard coal, oxygen-containing blast (a mixture of process oxygen and air) and carbon-containing fuel, is fed into the oxidizing (melting) zone. At the same time, the ratio of oxygen, hard coal and carbon-containing fuel is supplied in quantities necessary for the complete combustion of carbon and hydrogen with maximum heat. As a result of burning coal and fuel, the cinder melts to form slag melt.

На восстановительной стадии реализуется процесс восстановления шлакового расплава, поступающего из окислительной (плавильной) зоны, газовой смесью, состоящей из кислородсодержащего дутья и углеродсодержащего топлива, при дополнительной загрузке твердого угля. При этом соотношение кислорода, углеродсодержащего топлива и угля подбирают таким образом, чтобы обеспечить требуемое извлечение в конечный продукт плавки цветных металлов и железа. Отходящие газы восстановительной зоны печи, содержащие в своем составе СО и Н2, дожигаются над расплавом кислородно-воздушной смесью, что создает условия для частичного возврата тепла расплаву и обеспечения теплового баланса восстановительной зоны печи.At the recovery stage, the process of recovering slag melt, coming from the oxidizing (melting) zone, by a gas mixture consisting of oxygen-containing blast and carbon-containing fuel, with additional loading of hard coal, is implemented. In this case, the ratio of oxygen, carbon-containing fuel and coal is selected in such a way as to ensure the required extraction of non-ferrous metals and iron into the final product. The exhaust gases of the furnace recovery zone, containing CO and H 2 in their composition, are burned over the melt with an oxygen-air mixture, which creates conditions for partial heat return to the melt and ensures the heat balance of the furnace recovery zone.

При необходимости получения в качестве конечного продукта не металлического, а сульфидного расплава (штейна) в восстановительную зону совместно с кислородсодержащим дутьем и углеродсодержащим материалом подают серосодержащие материалы с расходом 100-530 кг серы/т извлекаемых из исходного сырья и флюсов металлов. В качестве серосодержащих материалов могут быть использованы: элементная сера, колчедан, пирит, гипс, сульфид кальция, низкосортный штейн и прочие сульфидизаторы. Нижний предел расхода серосодержащего материала ограничивается необходимостью получения сульфидного полупродукта, легко поддающегося измельчению, что соответствует концентрации серы в нем ~7%. Последующая переработка штейна или полученного из него при конвертировании файнштейна осуществляется, как правило, гидрометаллургическими способами или путем окислительного обжига в печах кипящего слоя. В любом случае полученный файнштейн для дальнейшей переработки необходимо подвергать измельчению. Верхний предел ограничивается из соображений недопустимости получения штейна с концентрацией серы, близкой к ее стехиометрическому содержанию в низших сульфидах (например, FeS, Cu2S, Ni3S2, CoS и др.). Чрезмерно высокая концентрация серы в штейне приводит к резкому снижению степени усвоения серы расплавом и, следовательно, к повышенному переходу серы в бедные трудноутилизируемые отходящие газы.If it is necessary to obtain a sulfide melt (matte) as a final product, not only a metal, but a sulfide melt (matte), sulfur-containing materials are fed into the reduction zone together with oxygen-containing blast and carbon-containing material with a flow rate of 100-530 kg of sulfur / t of metals extracted from the feedstock and fluxes. As sulfur-containing materials can be used: elemental sulfur, pyrites, pyrite, gypsum, calcium sulfide, low-grade matte and other sulfidizers. The lower limit of the consumption of sulfur-containing material is limited by the need to obtain a sulfide intermediate, which is easy to grind, which corresponds to a sulfur concentration in it of ~ 7%. Subsequent processing of matte or the matte obtained from it when converting matte is carried out, as a rule, by hydrometallurgical methods or by oxidative firing in fluidized bed furnaces. In any case, the resulting Feinstein must be ground for further processing. The upper limit is limited due to the inadmissibility of producing matte with a sulfur concentration close to its stoichiometric content in lower sulfides (for example, FeS, Cu 2 S, Ni 3 S 2 , CoS, etc.). An excessively high sulfur concentration in matte leads to a sharp decrease in the degree of sulfur assimilation by the melt and, consequently, to an increased conversion of sulfur to poor hardly utilizable exhaust gases.

Доказательство целесообразности плавки в печи Ванюкова именно обожженной горячей смеси исходного сырья и флюсов рассмотрим на конкретном примере.The proof of the advisability of melting in a Vanyukov furnace precisely a calcined hot mixture of feedstock and fluxes will be considered using a specific example.

Пример 1Example 1

Эффективность предлагаемого способа покажем на примере сравнения основных расходных показателей технологии переработки окисленной никелевой руды с получением ферроникеля при различных вариантах подготовки исходного сырья к плавке в двухзонной печи Ванюкова.The effectiveness of the proposed method will be shown by comparing the basic expenditure indicators of the technology for processing oxidized nickel ore to produce ferronickel with various options for preparing the feedstock for smelting in the Vanyukov dual-zone furnace.

В качестве исходного сырья рассматривается окисленная никелевая руда Кимперсайского месторождения. Состав руды, % масс.: Ni - 0,90; Со - 0,076; Fe - 15,0; SiO2 - 53,2; MgO - 6,5; Al2O3 - 1,8; CaO - 0,9; Cr2O3 - 1,2. Потери массы руды при прокаливании (химическая влага) - 11,1%. Содержание Н2О (физическая влага) - 25%. В качестве флюса используется известняк, % масс.: СаСО3 - 95,5; MgO - 3,2; SiO2 - 0,2; Fe - 0,8%. В качестве топлива - природный газ, содержащий 94,2% СН4. В качестве восстановителя используется уголь, содержащий, % масс.: С - 69,7; Н - 3,0; S - 0,3; зола (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO) - 27%.Oxidized nickel ore of the Kimpersaysky deposit is considered as a raw material. The composition of the ore,% mass .: Ni - 0.90; Co - 0.076; Fe - 15.0; SiO 2 53.2; MgO - 6.5; Al 2 O 3 - 1.8; CaO - 0.9; Cr 2 O 3 - 1.2. Loss of ore mass during calcination (chemical moisture) - 11.1%. The content of H 2 About (physical moisture) - 25%. Limestone is used as a flux, wt%: CaCO 3 - 95.5; MgO - 3.2; SiO 2 0.2; Fe - 0.8%. The fuel is natural gas containing 94.2% CH 4 . As a reducing agent, coal is used, containing,% wt .: C - 69.7; H - 3.0; S is 0.3; ash (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO) - 27%.

Необходимые исходные данные для выполнения сравнительного анализа основных расходных показателей были получены в результате проведения опытных испытаний на печи Ванюкова ООО «Институт Гипроникель» площадью пода 0,4 м2 с использованием в качестве исходного сырья окисленной никелевой руды Кимперсайского месторождения. Испытания показали возможность получения качественного чернового ферроникеля при высоком уровне извлечения никеля. Получен ферроникель, содержащий, %: Ni - 20,1; С - 0,065; Si - 0,5; Cr - 0,06; S - 0,6; P - 0,16. Содержание в шлаке, %: Ni - 0,1. Извлечение Ni в ферроникель - 90,3%. Результаты испытаний были положены в основу расчетов материального и теплового балансов процесса получения ферроникеля в двухзонной печи Ванюкова для случая реализации в промышленном масштабе.The necessary initial data for performing a comparative analysis of the main expenditure indicators were obtained as a result of pilot tests on the Vanyukov Institute Gipronickel Institute LLC with a bottom area of 0.4 m 2 using oxidized nickel ore from the Kimpersai deposit as a feedstock. Tests have shown the possibility of obtaining high-quality rough ferronickel with a high level of nickel recovery. Received ferronickel containing,%: Ni - 20.1; C - 0.065; Si - 0.5; Cr 0.06; S is 0.6; P is 0.16. The content in the slag,%: Ni - 0.1. The extraction of Ni in ferronickel is 90.3%. The test results were the basis for calculating the material and thermal balances of the process of producing ferronickel in a two-zone Vanyukov furnace for the case of implementation on an industrial scale.

Вне зависимости от выбранного варианта подготовки окисленной никелевой руды и флюса к плавке на первом этапе необходима операция сушки руды, в результате которой влажность руды должна быть снижена с 25 до 15%. Получение руды с влажностью менее 15% нецелесообразно вследствие увеличения пылевыноса при ее дальнейшей переработке. Процесс сушки осуществляется, как правило, во вращающихся сушильных барабанах. В качестве топлива может быть использован природный газ, мазут, пылеуголь или другие виды топлива. Поскольку все нижепредставленные данные будут относиться к переработке руд Кимперсайского месторождения, выбираем в качестве топлива доступный для данного региона природный газ. Расчеты теплового баланса операции сушки руды показали, что расход природного газа составляет 10,3 нм3/т перерабатываемой руды с исходным содержанием H2O (физическая влага) - 25%.Regardless of the chosen option for preparing oxidized nickel ore and flux for smelting, the first stage requires an ore drying operation, as a result of which the ore moisture should be reduced from 25 to 15%. Obtaining ore with a moisture content of less than 15% is impractical due to an increase in dust removal during its further processing. The drying process is carried out, as a rule, in rotary drying drums. Natural gas, fuel oil, pulverized coal or other types of fuel can be used as fuel. Since all of the data presented below will relate to the processing of ores from the Kimpersaysky deposit, we choose natural gas available for this region as a fuel. Calculations of the heat balance of the ore drying operation showed that the consumption of natural gas is 10.3 nm 3 / t of processed ore with an initial content of H 2 O (physical moisture) of 25%.

Переработка руды с влажностью 15% может быть осуществлена по различным вариантам.Ore processing with a moisture content of 15% can be carried out in various ways.

1. Плавка руды с влажностью 15% и известняка с влажностью 5% в двухзонной печи Ванюкова с получением ферроникеля.1. Smelting ore with a moisture content of 15% and limestone with a moisture content of 5% in a dual-zone Vanyukov furnace to produce ferronickel.

2. Прокалка руды и известняка в трубчатых вращающихся печах с полной диссоциацией СаСО3 и удалением всех видов H2O (физической и химической). Полученный огарок охлаждают (принята температура 25°С) и перерабатывают в двухзонной печи Ванюкова с получением ферроникеля.2. Calcination of ore and limestone in tubular rotary kilns with complete dissociation of CaCO 3 and removal of all types of H 2 O (physical and chemical). The resulting cinder is cooled (adopted temperature 25 ° C) and processed in a dual-zone Vanyukov furnace to obtain ferronickel.

3. Прокалка руды и известняка в трубчатых вращающихся печах с полной диссоциацией СаСО3 и удалением всех видов H2O (физической и химической). Полученный огарок в горячем виде (температура - 900°С) перерабатывают в двухзонной печи Ванюкова с получением ферроникеля.3. Calcination of ore and limestone in tubular rotary kilns with complete dissociation of CaCO 3 and removal of all types of H 2 O (physical and chemical). The resulting cinder in hot form (temperature - 900 ° C) is processed in a dual-zone Vanyukov furnace to obtain ferronickel.

4. Восстановительный обжиг руды и известняка в трубчатых вращающихся печах с полной диссоциацией СаСО3, удалением всех видов Н2О (физической и химической) и частичным восстановлением оксидно-силикатных форм железа и никеля до металлического состояния. Частично восстановленный огарок (степень восстановления Fe→Femet - 0,5%; Ni→Nimet - 79%; соотношение Fe3+/Fe2+ - 90/10) перерабатывают в однозонной печи Ванюкова с получением ферроникеля.4. Reductive roasting of ore and limestone in tubular rotary kilns with complete dissociation of CaCO 3 , removal of all types of H 2 O (physical and chemical) and partial reduction of the oxide-silicate forms of iron and nickel to a metallic state. Partially reduced cinder (reduction rate of Fe → Fe met - 0.5%; Ni → Ni met - 79%; ratio Fe 3+ / Fe 2+ - 90/10) is processed in a single-zone Vanyukov furnace to produce ferronickel.

5. Восстановительный обжиг руды и известняка в трубчатых вращающихся печах с полной диссоциацией СаСО3, удалением всех видов H2O (физической и химической) и необходимой степенью восстановления оксидно-силикатных форм железа к никеля до металлического состояния для получения 20%-ного ферроникеля. Восстановленный огарок (степень восстановления Fe→Femet - 21%; Ni→Nimet - 99%; соотношение Fe3+/Fe2+ - 93/7) перерабатывают в однозонной печи Ванюкова с получением ферроникеля.5. Reductive roasting of ore and limestone in tubular rotary kilns with complete dissociation of CaCO 3 , removal of all types of H 2 O (physical and chemical) and the necessary degree of reduction of the oxide-silicate forms of iron to nickel to a metallic state to obtain a 20% ferronickel. The recovered cinder (reduction rate Fe → Fe met - 21%; Ni → Ni met - 99%; ratio Fe 3+ / Fe 2+ - 93/7) is processed in a single-zone Vanyukov furnace to produce ferronickel.

Выполним расчеты основных показателей по пяти вышеуказанным вариантам. Начальные условия для расчета были следующие:We perform the calculations of the main indicators for the five above options. The initial conditions for the calculation were as follows:

- количество перерабатываемой руды с содержанием H2O - 25% - 1467000 т/год;- the amount of ore processed with a H 2 O content of 25% is 1,467,000 t / year;

- количество никеля в 20%-ном ферроникеле - 11480 т /год;- the amount of nickel in a 20% ferronickel is 11480 t / year;

- извлечение никеля в ферроникель - 90,3%;- Nickel recovery in ferronickel - 90.3%;

- расход известняка (сух. вес) - 20% от массы сухой руды. Состав известняка представлен выше, содержание H2O - 5%;- limestone consumption (dry weight) - 20% by weight of dry ore. The composition of limestone is presented above, the content of H 2 O - 5%;

- природный газ используется в качестве топлива для отопления печей сушки (варианты 1-5), печей обжига (варианты - 2-5), печи Ванюкова (варианты 1-5). Калорийность природного газа - 34543 кДж/нм3;- natural gas is used as fuel for heating drying ovens (options 1-5), kilns (options - 2-5), Vanyukov ovens (options 1-5). The calorific value of natural gas is 34543 kJ / nm 3 ;

- уголь используется в качестве восстановителя при обжиге смеси руды и известняка (варианты 4, 5), в качестве частичной замены природного газа в окислительной (плавильной) зоне печи Ванюкова (варианты 1-3), в качестве восстановителя во второй зоне печи Ванюкова (варианты 1-3) или однозонной печи (варианты 4, 5). Состав угля представлен выше, содержание Н2О - 5%, калорийность угля - 23419 кДж/кг;- coal is used as a reducing agent for roasting a mixture of ore and limestone (options 4, 5), as a partial replacement of natural gas in the oxidizing (melting) zone of the Vanyukov furnace (options 1-3), as a reducing agent in the second zone of the Vanyukov furnace (options 1-3) or a single-zone furnace (options 4, 5). The composition of coal is presented above, the content of H 2 O - 5%, calorific value of coal - 23419 kJ / kg;

- температура шлака - 1600°С;- slag temperature - 1600 ° C;

- температура ферроникеля - 1530°С;- the temperature of ferronickel - 1530 ° C;

- обогащение дутья кислородом в печи Ванюкова - 90%;- enrichment of blast with oxygen in the Vanyukov furnace - 90%;

- средний тепловой поток на кессоны плавильной зоны - 410 МДж/м2·час;- the average heat flow to the caissons of the melting zone is 410 MJ / m 2 · hour;

- средний тепловой поток на кессоны восстановительной зоны - 376 МДж/м2·час.- the average heat flow to the caissons of the recovery zone is 376 MJ / m 2 · hour.

Результаты расчета основных показателей процесса плавки исходного сырья и флюса разной степени подготовленности в окислительной (плавильной) зоне печи Ванюкова представлены в таблице 2 и на фиг.2, 3. Как видно из представленных данных, наиболее резкое снижение основных энергетических параметров и наиболее резкое увеличение производительности плавильной зоны наблюдаются при переходе от плавки сырой руды к плавке обожженной смеси исходного сырья и флюса, не подвергавшейся предварительному восстановлению. Если смесь исходного сырья и флюса дополнительно подвергать предварительному восстановлению (варианты 4 и 5), то энергетические затраты продолжают снижаться, но это уже происходит в значительно меньшей степени.The calculation results of the main indicators of the process of smelting the feedstock and flux of varying degrees of preparedness in the oxidizing (melting) zone of the Vanyukov furnace are presented in table 2 and figure 2, 3. As can be seen from the data presented, the sharpest decrease in the main energy parameters and the sharpest increase in productivity the melting zone is observed during the transition from smelting raw ore to smelting a calcined mixture of feedstock and flux, not subjected to preliminary reduction. If the mixture of feedstock and flux is additionally subjected to preliminary reduction (options 4 and 5), then the energy costs continue to decrease, but this is already happening to a much lesser extent.

Однако следует помнить, что на реализацию процесса обжига и, особенно, на реализацию восстановительного обжига требуются затраты топлива (не обязательно только использование технологического кислорода). Поэтому больший интерес представляет сравнение общих энергетических затрат на реализацию того или иного варианта технологической схемы. Результаты такого сравнения представлены ниже (см. табл.3 и фиг.4).However, it should be remembered that the implementation of the firing process and, especially, the implementation of regenerative firing require fuel costs (not only the use of process oxygen). Therefore, of greater interest is the comparison of the total energy costs for the implementation of a particular version of the technological scheme. The results of this comparison are presented below (see table 3 and figure 4).

Как видно из представленных данных, наименьшими энергетическими затратами характеризуется вариант 3, в котором предполагается проведение предварительного невосстановительного обжига смеси исходного сырья и флюса с последующей плавкой горячего огарка в двухзонной печи Ванюкова. Практически по всем энергетическим затратам этот вариант оказывается наиболее предпочтительным. Не является минимальным по этому варианту только расход природного газа, но, как видно из фиг.4, его расход выше всего на 13%, чем в варианте 1, где расход природного газа наименьший. Сопоставление общих расходов угля и природного газа, пересчитанных в единицы условного топлива, делает окончательно очевидными преимущества варианта 3 как варианта с наименьшими энергетическими затратами (см. фиг.5).As can be seen from the presented data, option 3 is characterized by the lowest energy costs, in which it is supposed to carry out preliminary non-reduction firing of the mixture of the feedstock and flux with subsequent melting of the hot cinder in the Vanyukov dual-zone furnace. For almost all energy costs, this option is most preferable. Only the consumption of natural gas is not minimal in this embodiment, but, as can be seen from FIG. 4, its consumption is only 13% higher than in option 1, where the consumption of natural gas is the smallest. Comparison of the total costs of coal and natural gas, converted into units of equivalent fuel, makes the advantages of option 3 as the option with the lowest energy costs (see figure 5) finally clear.

Рассмотрим причины большей эффективности предлагаемого изобретения (вариант 3) по сравнению с вариантами 1 и 2.Consider the reasons for the greater efficiency of the invention (option 3) compared with options 1 and 2.

В варианте 1 по сравнению с вариантом 3 на плавку поступает смесь исходного сырья и флюса с высоким содержанием физической, химической влаги и карбоната кальция. Совмещение процессов удаления влаги, диссоциации карбонатов, нагрева, расплавления и доведения температуры расплава до 1600°С в плавильной зоне печи с интенсивным кессонированным охлаждением приводит к ее низкой производительности. Поэтому из-за ограниченного количества дутья, которое может быть подано через каждую фурму печи, и естественных ограничений по интенсивности дутья необходимо для переработки определенного количества сырья иметь значительную площадь плавильной зоны и, следовательно, значительный расход кислорода, а значит, и топлива (соотношение между топливом и кислородом остается строго фиксированным). При этом даже на относительно небольшой объем выпускаемого ферроникеля (см. выше) площадь плавильной зоны получается чрезмерной (54,7 м2), что вызывает необходимость строительства уже не одной, а двух двухзонных печей. Поскольку процессы удаления физической, химической влаги и разложения карбонатов происходят при существенно более низких температурах, чем температуры плавки, и аппаратурное оформление процесса обжига не требует наличия в конструкциях печей кессонированных элементов, целесообразно разделить процессы прокалки и диссоциации с процессом плавки. Целесообразность разделения процессов логически вытекает из максимальной эффективности использования каждого из металлургических агрегатов: процессы прокалки и диссоциации протекают в обжиговой печи, для которой характерны низкие тепловые потери, а процессы плавки и восстановления осуществляются в печи барботажного типа, для которой характерны высокие скорости расплавления, гомогенизации расплава, восстановления оксидов металлов и разделения продуктов плавки.In option 1, in comparison with option 3, a mixture of feedstock and flux with a high content of physical, chemical moisture and calcium carbonate enters the smelting process. Combining the processes of moisture removal, dissociation of carbonates, heating, melting and bringing the temperature of the melt to 1600 ° C in the melting zone of the furnace with intensive cessated cooling leads to its low productivity. Therefore, due to the limited amount of blast that can be supplied through each lance of the furnace, and the natural restrictions on the intensity of the blast, it is necessary to process a significant amount of raw material to have a significant area of the melting zone and, therefore, a significant consumption of oxygen, and hence fuel (ratio between fuel and oxygen remains strictly fixed). Moreover, even for a relatively small volume of produced ferronickel (see above), the area of the melting zone is excessive (54.7 m 2 ), which necessitates the construction of not just one, but two dual-zone furnaces. Since the processes of removing physical and chemical moisture and the decomposition of carbonates occur at significantly lower temperatures than the melting temperature, and the hardware design of the firing process does not require coffered elements in the furnace structures, it is advisable to separate the calcination and dissociation processes from the melting process. The appropriateness of the separation of processes logically follows from the maximum efficiency of using each of the metallurgical units: the calcination and dissociation processes occur in a kiln, which is characterized by low heat losses, and the melting and reduction processes are carried out in a bubbler type furnace, which is characterized by high rates of melting, melt homogenization , reduction of metal oxides and separation of smelting products.

Как видно из результатов вышепредставленных расчетов (см. фиг.4 и 5), разделение процессов прокалки и диссоциации от процесса плавки энергетически более выгодно: расходы кислорода и топлива снижаются.As can be seen from the results of the above calculations (see Figs. 4 and 5), the separation of calcination and dissociation from the melting process is energetically more profitable: oxygen and fuel consumption are reduced.

Несмотря на то что в процессе обжига мы используем природный газ, в целом его расход на всю технологическую цепочку увеличивается менее значительно, чем снижаются расходы кислорода и угля. Если природный газ и уголь пересчитать на условное топливо, то преимущества варианта 3 становятся окончательно очевидными (см. фиг.5).Despite the fact that we use natural gas in the firing process, in general, its consumption over the entire process chain increases less significantly than the consumption of oxygen and coal. If natural gas and coal are converted to equivalent fuel, then the advantages of option 3 become completely obvious (see figure 5).

Подобная закономерность подтверждается и сравнением показателей, достигнутых на промышленной двухзонной печи Ванюкова ОАО «Комбинат Южуралникель». Однако снижение расходов кислорода и угля при плавке агломерированной руды по сравнению с плавкой подсушенной руды менее значительно (см. табл.1), чем в рассмотренных нами вариантах по следующим причинам:A similar pattern is confirmed by a comparison of the indicators achieved at the Vanyukov industrial dual-zone furnace of OJSC Yuzhuralnickel Combine. However, the decrease in oxygen and coal consumption during sintering ore smelting is less significant compared to the smelting of dried ore (see Table 1) than in the options we considered for the following reasons:

1. При снижении площади пода плавильной зоны печи Ванюкова ниже 10 м2 непропорционально возрастают теплопотери.1. With a decrease in the area of the hearth of the Vanyukov furnace melting zone below 10 m 2 , heat losses increase disproportionately.

2. Известняк не подвергался предварительному обжигу.2. Limestone was not subjected to preliminary firing.

В рассматриваемом нами примере в варианте 2 по сравнению с предлагаемым изобретением (вариант 3) хуже все основные показатели процесса, что вполне очевидно, так как целесообразней горячий огарок не охлаждать, а сразу подавать на плавку.In the example we are considering, in option 2, compared with the proposed invention (option 3), all the main process indicators are worse, which is quite obvious, since it is more advisable not to cool the hot cinder, but to immediately put it on the heat.

В качестве дальнейшего улучшения показателей по предлагаемому изобретению является способ, предусматривающий на стадии предварительного обжига смеси исходного сырья и флюса восстановление высших оксидов цветных металлов и железа до низших. Речь идет, прежде всего, о восстановлении Fe3+ до Fe2+. Это, во-первых, снижает содержание Fe3+ в шлаковом расплаве плавильной зоны, и, следовательно, снижается вероятность гетерогенизации шлака за счет образования магнетита. Во-вторых, снижаются расходы кислорода, топлива и восстановителя в восстановительной зоне печи, имеющей напряженный тепловой баланс.As a further improvement in the performance of the present invention, there is a method comprising the step of pre-firing a mixture of feedstock and flux to restore higher non-ferrous metal oxides to lower ones. It is, first of all, about the reduction of Fe 3+ to Fe 2+ . This, firstly, reduces the content of Fe 3+ in the slag melt of the melting zone, and, therefore, reduces the likelihood of heterogenization of the slag due to the formation of magnetite. Secondly, the costs of oxygen, fuel and reducing agent in the reduction zone of the furnace, which has a tense thermal balance, are reduced.

Следует еще раз подчеркнуть, что усовершенствование предлагаемого изобретения может идти только по пути создания слабовосстановительных условий, при которых происходит только частичное восстановление Fe3+ до Fe2+, но практически не происходит восстановление оксидов цветных металлов и железа до металлического состояния. В противном случае энергетические затраты снова начинают увеличиваться.It should be emphasized once again that the improvement of the present invention can only go along the path of creating weakly reducing conditions under which only partial reduction of Fe 3+ to Fe 2+ occurs, but practically no reduction of non-ferrous metal and iron oxides to a metallic state occurs. Otherwise, energy costs begin to increase again.

Как видно из таблицы 3 и фиг.4, 5 варианты 4 и 5, в которых происходит восстановление оксидов до металлического состояния, оказались менее энергетически выгодными, чем вариант 3. Здесь можно назвать две основные причины. Во-первых, как показали расчеты теплового баланса, совмещение операций плавки и восстановления в печи Ванюкова энергетически не оправданы. Как видно из таблицы 3, суммарный расход на обе зоны печи Ванюкова в варианте 3 угля (11200 кг/т Ni), природного газа (3224 нм3/т Ni) и кислорода (14728 нм3/т Ni) даже ниже, чем на однозонные печи в вариантах 4 и 5. Во-вторых, в вариантах 4 и 5 по сравнению с вариантом 3 прибавляются расходы угля и природного газа, необходимые для предварительного восстановления смеси исходного сырья и флюса на стадии обжига. Особенно значительные затраты угля необходимы в варианте 5, в котором ставилась задача получения огарка с требуемой для получения 20%-ного ферроникеля степенью восстановления железа (~ 21%). Такое глубокое восстановление исходного сырья требует значительных энергетических затрат на стадии обжига, которые могут быть оправданы в случае последующей плавки огарка в электропечах, но не оправданы в случае последующей плавки огарка в печах с кислородным дутьем, где для предотвращения процессов обратного окисления железа и никеля необходимо вести плавку в сильно восстановительных условиях. Следовательно, несмотря на большую простоту конструкции однозонной печи Ванюкова по сравнению с двухзонной печью использование однозонной печи для получения ферроникеля вряд ли можно признать целесообразным, и, следовательно, способ по предлагаемому изобретению предпочтительней выглядит и в сравнении с вариантами, предусматривающими восстановление оксидов металлов до металлического состояния перед плавкой в печи Ванюкова.As can be seen from table 3 and figure 4, 5, options 4 and 5, in which the oxides are reduced to a metallic state, turned out to be less energetically favorable than option 3. Here two main reasons can be mentioned. Firstly, as calculations of the heat balance have shown, the combination of melting and reduction operations in the Vanyukov furnace is not energetically justified. As can be seen from table 3, the total consumption for both zones of the Vanyukov furnace in option 3 of coal (11200 kg / t Ni), natural gas (3224 nm 3 / t Ni) and oxygen (14728 nm 3 / t Ni) is even lower than single-zone furnaces in options 4 and 5. Secondly, in options 4 and 5, compared with option 3, the costs of coal and natural gas are added, which are necessary for preliminary reduction of the mixture of feedstock and flux at the firing stage. Particularly significant coal costs are needed in option 5, in which the task was to produce a cinder with the degree of iron reduction required to obtain a 20% ferronickel (~ 21%). Such a deep recovery of the feedstock requires significant energy costs at the firing stage, which can be justified in the case of subsequent melting of the cinder in electric furnaces, but not justified in the case of subsequent melting of the cinder in oxygen-blown furnaces, where it is necessary to conduct iron and nickel reverse oxidation processes melting in highly reducing conditions. Therefore, in spite of the great simplicity of the design of the Vanyukov single-zone furnace compared to the dual-zone furnace, the use of a single-zone furnace to obtain ferronickel can hardly be considered expedient, and therefore, the method according to the invention is more preferable in comparison with options involving the restoration of metal oxides to a metallic state before melting in Vanyukov’s furnace.

Пример 2Example 2

В данном примере рассмотрен способ получения штейна при переработке окисленной никелевой руды с различным расходом сульфидизатора. Исходным сырьем служила смесь окисленных никелевых руд Черемшанского, Серовского и Кимперсайского месторождений следующего состава: Ni - 0,91; Со - 0,073; Fe - 18,6; SiO2 - 48,4; MgO - 13,5; Al2O3 - 3,9; CaO - 2,7; Cr2O3 - 0,5. Потери массы руды при прокаливании (химическая влага) - 9,0. Содержание Н2О (физическая влага) - 10%. В качестве флюса использовали известняк, % масс.: СаСО3 - 95,5; MgO - 3,2; SiO2 - 0,2; Fe - 0,8%. В качестве топлива - природный газ, содержащий 94,2% СН4. В качестве восстановителя использовали уголь, содержащий, % масс.: С - 69,7; Н - 3,0; S - 0,3; зола (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO) - 27%. В качестве сульфидизатора использовали колчедан с содержанием: Fe - 39,7; S - 41,8.In this example, a method for producing matte in the processing of oxidized nickel ore with various sulfidization consumption is considered. The starting material was a mixture of oxidized nickel ores of the Cheremshansky, Serovsky and Kimpersaysky deposits of the following composition: Ni - 0.91; Co - 0.073; Fe - 18.6; SiO 2 48.4; MgO - 13.5; Al 2 O 3 - 3.9; CaO - 2.7; Cr 2 O 3 - 0.5. Loss of ore mass during calcination (chemical moisture) - 9.0. The content of H 2 About (physical moisture) - 10%. As the flux used limestone,% mass .: CaCO 3 - 95.5; MgO - 3.2; SiO 2 0.2; Fe - 0.8%. The fuel is natural gas containing 94.2% CH 4 . As a reducing agent used coal containing,% mass .: C - 69.7; H - 3.0; S is 0.3; ash (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO) - 27%. Pyrite with a content of: Fe — 39.7; S - 41.8.

Испытания проводили на опытных установках ООО «Институт Гипроникель». Обжиг смеси исходного сырья и флюса осуществляли на трубчатой вращающейся печи габаритными размерами 5,0×0,5 м производительностью до 200 кг/час по перерабатываемой шихте. Полученный огарок температурой 600-700°С плавили в печи Ванюкова площадью пода 0,4 м2.The tests were carried out on experimental installations of Gipronickel Institute LLC. The firing of the mixture of feedstock and flux was carried out on a tubular rotary kiln with overall dimensions of 5.0 × 0.5 m with a capacity of up to 200 kg / h on a processed charge. The resulting cinder with a temperature of 600-700 ° C was melted in a Vanyukov furnace with a hearth area of 0.4 m 2 .

Исходные данные, основные показатели и составы полученных продуктов плавки представлены в таблицах 4 и 5.The source data, main indicators and compositions of the obtained melting products are presented in tables 4 and 5.

Приведем примеры расчета расхода серы на 1 т извлекаемых металлов для выполненных экспериментальных исследований. В качестве сульфидизатора использовали колчедан с содержанием S - 41,8% масс.Here are examples of calculating the consumption of sulfur per 1 ton of recoverable metals for the performed experimental studies. Pyrite with an S content of 41.8% by weight was used as a sulfidizing agent.

Пример 2.1 (плавка №1 в табл.4 и 5)Example 2.1 (heat No. 1 in tables 4 and 5)

Количество загруженного колчедана составило 40 кгThe amount of loaded pyrite was 40 kg

Следовательно, расход серы составил 40·0,418=16,72 кгConsequently, the sulfur consumption was 40 · 0.418 = 16.72 kg

Количество полученного штейна - 47,0 кгThe amount of matte received - 47.0 kg

Количество металлов в штейне: 47,0·(0,19+0,527+0,0121)=34,27 кг. При данном расчете извлеченными считаются не только металлы, восстановленные из шлакового расплава, но и металлы, перешедшие в штейн вместе с сульфидизатором.The number of metals in matte: 47.0 · (0.19 + 0.527 + 0.0121) = 34.27 kg. In this calculation, not only metals recovered from the slag melt, but also metals converted to matte together with a sulfidizer are considered to be extracted.

Тогда расход серы на единицу массы извлекаемых металлов составит: 16,72/34,27=488 кг/т металлов.Then the sulfur consumption per unit mass of recoverable metals will be: 16.72 / 34.27 = 488 kg / t of metals.

Пример 2.2 (плавка №2 в табл.4 и 5)Example 2.2 (heat No. 2 in tables 4 and 5)

Количество загруженного колчедана составило 5 кгThe amount of loaded pyrite was 5 kg

Следовательно, расход серы составил 5·0,418=2,09 кгTherefore, the sulfur consumption was 5 · 0.418 = 2.09 kg

Количество полученного штейна - 35,8 кгThe amount of matte obtained is 35.8 kg

Количество металлов в штейне 35,8·(0,636+0,284+0,018)=33,6 кгThe number of metals in matte is 35.8 · (0.636 + 0.284 + 0.018) = 33.6 kg

Тогда расход серы на единицу массы извлекаемых металлов составит: 2,09/33,6=62 кг/т металлов.Then the sulfur consumption per unit mass of recoverable metals will be: 2.09 / 33.6 = 62 kg / t of metals.

Полученный штейн является сильно металлизированным, содержит 4,9% и не является пригодным для получения качественного по содержанию серы файнштейна или переработки гидрометаллургическими способами из-за невозможности его качественного измельчения.The resulting matte is highly metallized, contains 4.9% and is not suitable for producing high-quality Feinstein or for processing by hydrometallurgical methods due to the impossibility of its high-quality grinding.

Пример 2.3 (плавка №3 в табл.4 и 5)Example 2.3 (heat No. 3 in tables 4 and 5)

Количество загруженного колчедана составило 65 кгThe amount of loaded pyrite was 65 kg

Следовательно, расход серы составил 65·0,418=27,2 кгConsequently, the sulfur consumption was 65 · 0.418 = 27.2 kg

Количество полученного штейна - 56,6 кгThe amount of matte obtained - 56.6 kg

Количество металлов в штейне 56,6·(0,514+0,169+0,0101)=39,2 кгThe number of metals in matte 56.6 · (0.514 + 0.169 + 0.0101) = 39.2 kg

Тогда расход серы на единицу массы извлекаемых металлов составит: 27,2/39,2=694 кг/т металлов.Then the sulfur consumption per unit mass of recoverable metals will be: 27.2 / 39.2 = 694 kg / t of metals.

Полученный штейн содержит избыточное количество серы. Степень усвоения серы снизилась до 59,4%, что создает сложности с утилизацией диоксида серы.The resulting matte contains an excess of sulfur. The degree of sulfur absorption decreased to 59.4%, which creates difficulties with the utilization of sulfur dioxide.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (3)

1. Способ переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, включающий подачу в окислительную - плавильную зону двухзонной печи в шлаковый расплав шихты, состоящей из исходного сырья и флюсов, жидкого или твердого перерабатываемого шлака, углеродсодержащего материала и кислородсодержащего дутья, подаваемых в количествах, необходимых для полного сгорания углерода и водорода с максимальным выделением тепла, расплавление шихты с образованием шлакового расплава, поступающего в восстановительную зону печи, в которую подают кислородсодержащее дутье и углеродсодержащий материал в количествах, необходимых для восстановления извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсации тепловых затрат с помощью дожигания газов восстановительной зоны над расплавом, выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что перед подачей исходного сырья и флюсов в окислительную - плавильную зону печи их смесь предварительно обжигают и подают с температурой 500-1300°С.1. A method of processing oxidized nickel ore containing non-ferrous metals and iron, comprising feeding a dual-zone furnace into a slag melt of a charge consisting of feedstock and fluxes, liquid or solid processed slag, carbon-containing material and oxygen-containing blast, supplied in quantities necessary for the complete combustion of carbon and hydrogen with maximum heat, melting the mixture with the formation of slag melt entering the reduction zone of the furnace, in which they supply oxygen-containing blast and carbon-containing material in the quantities necessary to restore the recoverable metals to the metal phase and compensate for heat costs by burning the gases of the reduction zone above the melt, the release of smelting products, characterized in that before supplying the feedstock and fluxes to the oxidizing - smelting zone their mixture is preliminarily fired and fed at a temperature of 500-1300 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадию предварительного обжига смеси исходного сырья и флюсов подают углеродсодержащий материал в количестве 2-10% от массы высших оксидов цветных металлов и железа, содержащихся в обжигаемой шихте.2. The method according to claim 1, characterized in that at the stage of preliminary calcination of the mixture of feedstock and fluxes, carbon-containing material is fed in an amount of 2-10% by weight of the higher non-ferrous metal and iron oxides contained in the calcined charge. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в восстановительную зону двухзонной печи совместно с кислородсодержащим дутьем и углеродсодержащим материалом подают серосодержащий материал с расходом 100-530 кг серы/т извлекаемых из исходного сырья металлов. 3. The method according to claim 1, characterized in that in the recovery zone of the dual-zone furnace together with an oxygen-containing blast and carbon-containing material serves sulfur-containing material with a flow rate of 100-530 kg of sulfur / t of metals recovered from the feedstock.
RU2009130003/02A 2009-08-04 2009-08-04 Procedure for processing oxidated nickel ore RU2401873C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130003/02A RU2401873C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 Procedure for processing oxidated nickel ore

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130003/02A RU2401873C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 Procedure for processing oxidated nickel ore

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2401873C1 true RU2401873C1 (en) 2010-10-20

Family

ID=44023948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009130003/02A RU2401873C1 (en) 2009-08-04 2009-08-04 Procedure for processing oxidated nickel ore

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401873C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542050C1 (en) * 2013-07-30 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for pyrometallurgical processing of iron-containing materials
WO2014129939A3 (en) * 2014-04-03 2015-04-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ви Холдинг" Method for processing lateritic nickel ores with production of refined ferronickel
WO2015163792A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Владимир Константинович ЕГОРОВ Device for the x-ray fluorescence analysis of materials with the formation of an excitation beam by a planar x-ray waveguide-resonator
RU2624880C2 (en) * 2015-10-12 2017-07-07 Сергей Федорович Павлов Method of processing oxidised of nickel ores
RU2640110C1 (en) * 2016-12-29 2017-12-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of pyrometallurgical processing of oxide materials
RU2808305C1 (en) * 2023-06-21 2023-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова" Processing method for oxidized nickel ore

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542050C1 (en) * 2013-07-30 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for pyrometallurgical processing of iron-containing materials
WO2014129939A3 (en) * 2014-04-03 2015-04-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ви Холдинг" Method for processing lateritic nickel ores with production of refined ferronickel
EA026180B1 (en) * 2014-04-03 2017-03-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ви Холдинг" Method for processing lateritic nickel ores with production of refined ferronickel
WO2015163792A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Владимир Константинович ЕГОРОВ Device for the x-ray fluorescence analysis of materials with the formation of an excitation beam by a planar x-ray waveguide-resonator
RU2624880C2 (en) * 2015-10-12 2017-07-07 Сергей Федорович Павлов Method of processing oxidised of nickel ores
RU2640110C1 (en) * 2016-12-29 2017-12-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of pyrometallurgical processing of oxide materials
RU2808305C1 (en) * 2023-06-21 2023-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова" Processing method for oxidized nickel ore

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101680054B (en) Method for the valorisation of zinc- and sulphate-rich residue
RU2401873C1 (en) Procedure for processing oxidated nickel ore
CN110114481B (en) Method for preparing nickel-containing consolidated chromite pellets, method for preparing ferrochrome and consolidated chromite pellets
FI71339C (en) SAETT ATT UTVINNA METALLER UR FLYTANDE SLAGG
US4006010A (en) Production of blister copper directly from dead roasted-copper-iron concentrates using a shallow bed reactor
Sohn et al. Lead and zinc production
WO2013011521A1 (en) A method for direct reduction of oxidized chromite ore fines composite agglomerates in a tunnel kiln using carbonaceous reductant for production of reduced chromite product/ agglomerates applicable in ferrochrome or charge chrome production.
Hammerschmidt et al. Roasting of gold ore in the circulating fluidized-bed technology
US4857104A (en) Process for reduction smelting of materials containing base metals
JP5428534B2 (en) Pig iron production method using high zinc content iron ore
Khasanov et al. Technology for the Reduction of Iron Oxides in Fluidized Bed Furnaces
RU2542050C1 (en) Method for pyrometallurgical processing of iron-containing materials
RU2359046C1 (en) Processing method of copper sulphide materials on blister copper
RU2541239C1 (en) Processing method of iron-containing materials in two-zone furnace
Jones ConRoast: DC arc smelting of deadroasted sulphide concentrates
FI85878B (en) FOERFARANDE FOER REDUKTIONSSMAELTNING AV MATERIAL INNEHAOLLANDE GRUNDMETALLER.
RU2639396C1 (en) Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore
US11635257B2 (en) Smelting apparatus and metallurgical processes thereof
RU2244028C1 (en) Method of depleting slags from smelting of oxidized nickel ores
US20230314076A1 (en) Smelting apparatus and metallurgical processes thereof
RU2808305C1 (en) Processing method for oxidized nickel ore
RU2217505C1 (en) Method of processing nickel-bearing iron ore raw material
Morrison et al. Direct reduction process using fines and with reduced CO2 emission
Tan Challenges to Treat Complex Zinc Concentrate and Latest Technical Development
Sobirova COKE FREE IRON REDUCTION