RU2808305C1 - Способ переработки бедной окисленной никелевой руды - Google Patents

Способ переработки бедной окисленной никелевой руды Download PDF

Info

Publication number
RU2808305C1
RU2808305C1 RU2023116226A RU2023116226A RU2808305C1 RU 2808305 C1 RU2808305 C1 RU 2808305C1 RU 2023116226 A RU2023116226 A RU 2023116226A RU 2023116226 A RU2023116226 A RU 2023116226A RU 2808305 C1 RU2808305 C1 RU 2808305C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carried out
ore
slag
reduction
nickel
Prior art date
Application number
RU2023116226A
Other languages
English (en)
Inventor
Вахит Абдрашитович Бигеев
Александр Сергеевич Харченко
Марина Васильевна Потапова
Виктор Иванович Сысоев
Салават Камилович Сибагатуллин
Любовь Анатольевна Закуцкая
Устин Дмитриевич Лунев
Иван Михайлович Потапов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2808305C1 publication Critical patent/RU2808305C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к переработке бедных окисленных никелевых руд с содержанием никеля не более 1 % для получения товарного ферроникеля и литейного чугуна. Способ включает предварительную сушку руды, ее подогрев с последующим карботермическим восстановлением. После подогрева руды проводят твердофазное частичное восстановление в среде водорода с получением частично восстановленного железоникелевого сырья с последующим его охлаждением. Затем осуществляют обогащение методом магнитной сепарации с получением пустой породы и обогащенной металлизованной фракции. Проводят разделительную плавку с получением товарного ферроникеля и железистого шлака с последующим выпуском продуктов плавки, после чего осуществляют жидкофазное карботермическое восстановление путем смешивания железистого шлака с углеродистым восстановителем и проплавлением полученной смеси в плавильном агрегате с получением литейного чугуна и отвального шлака. Способ позволяет снизить расход углеродсодержащего восстановителя и повысить экологичность технологии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности, к переработке бедных окисленных никелевых руд с содержанием никеля не более 1 % для получения товарного ферроникеля и литейного чугуна.
Известен способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд, включающий предварительный подогрев никелевой руды совместно или без флюсующих добавок в нагревательной печи (трубчатая вращающаяся печь, агломашина, циклонная печь и т.п.) при температуре ниже 700°С без получения жидких расплавов; плавление никелевой руды с флюсующими добавками в плавильной печи (печь жидкой ванны, печь с погружным факелом и т.п.) за счет сжигания топлива (каменного угля, природного газа, мазута и т.п.) с получением рудо-флюсового расплава; восстановительную плавку рудофлюсового расплава на ферроникель в электродуговой печи постоянного или переменного тока, при этом газы плавильной и электродуговой печей используются для подогрева никелевой руды (Патент РФ № 2453617, МПК С22В 23/02).
К недостаткам способа можно отнести невозможность получения товарного ферроникеля из бедной окисленной никелевой руды с высоким содержанием железа, большой расход электроэнергии при электродуговой плавке никелевой руды, высокие эксплуатационные затраты, сложность аппаратурного оформления, наличие в ферроникеле вредных примесей, для удаления которых требуется проведение дополнительных операций.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды с получением ферроникеля и чугуна. Известный способ включает предварительный подогрев исходной шихты совместно с флюсующими добавками без получения жидких расплавов, последующую плавку в электродуговой печи с получением ферроникеля и шлака, при этом в качестве восстановителя используется восстановительный газ, получаемый путем совместной подачи в приэлектродную зону печи природного газа и окислителя, в качестве которого используют водяной пар, кислород или углекислый газ, в соотношении 1:(0,5-1,7) на 1 нм3 CH4 (Патент РФ № 2682197, МПК С22В 23/00).
Недостатком способа является повышенный расход электроэнергии и газа-восстановителя для обеспечения низкого остаточного содержания обедняемых цветных металлов в отвальных шлаках.
Техническая проблема заключается в комплексной переработке бедной окисленной никелевой руды с содержанием никеля не более 1 % с получением конечных продуктов в виде товарного ферроникеля (с содержанием никеля 5-10 %), литейного чугуна и отвального шлака, пригодных для дальнейшего использования.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении товарного ферроникеля с низкой себестоимостью, повышение экологичности способа за счет того, что существенно снижено количество используемого углеродистого восстановителя в связи с заменой его водородом на первой стадии восстановления руды.
Поставленная проблема решается тем, что в способе переработки бедной окисленной никелевой руды, включающем предварительную сушку руды, ее подогрев с последующим карботермическим восстановлением, согласно изобретению, после подогрева руды проводят твердофазное частичное восстановление в среде водорода с получением частично восстановленного железоникелевого сырья, затем осуществляют обогащение методом магнитной сепарации с получением пустой породы и обогащенной металлизованной фракции, проводят разделительную плавку с получением товарного ферроникеля и железистого шлака с последующим выпуском продуктов плавки, после чего осуществляют жидкофазное карботермическое восстановление путем смешивания железистого шлака с углеродистым восстановителем и проплавлением полученной смеси в плавильном агрегате с получением литейного чугуна и отвального шлака.
На стадии жидкофазного карботермического восстановления углеродистого восстановителя берут в количестве 25-30% от массы железистого шлака.
При этом частично восстановленное железоникелевое сырье охлаждают до комнатной температуры в среде азота.
Сущность заявляемого способа поясняется на фиг.1, на котором схематично изображены технологические этапы переработки бедной окисленной никелевой руды.
Способ осуществляется следующим образом.
В качестве исходного сырья используют бедную окисленную никелевую руду с содержанием никеля не более 1%. Затем руду сушат в печи при температуре 300-400 ºС.
Далее во вращающейся трубчатой печи окисленную бедную никелевую руду предварительно нагревают в атмосфере азота до температуры 700-900 ºС. После чего проводят твердофазное частичное восстановление в среде водорода. При этом расход водорода составляет 50-100 м3 на тонну сырой бедной окисленной никелевой руды, а объем отходящих газов, состоящих из экологически безопасных водорода и водяного пара, не превышает 300 м3. Количество водорода, необходимое для получения товарного ферроникеля с содержанием никеля 5-10%, определяется расчетами (Определение расхода водорода для твёрдофазного селективного восстановления комплексного железорудного сырья в лабораторных условиях // Бигеев В.А., Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Потапова М.В.Черные металлы. 2021. № 12. С. 25.) в зависимости от требуемой степени восстановления железа (чем выше степень восстановления железа, тем больше расход водорода, тем беднее ферроникель). Стадия твердофазного частичного восстановления рудного сырья в экологичной водородной среде является одним из важнейших элементов заявляемого способа, так как в известных способах для получения товарный ферроникеля применяется твердофазное и жидкофазное карботермическое восстановление.
После восстановления проводят охлаждение частично восстановленного железорудного сырья в среде азота до комнатной температуры. Далее охлажденный материал подвергают обогащению магнитной методом магнитной сепарации на электромагнитном валковом сепараторе ЭРМ-1 при напряженности 50-100 кА/м. Обогащение осуществляют с целью отделения пустой породы (табл.1) от обогащенной металлизованной фракции (табл.2).
После обогащения проводят разделительную плавку в плавильном агрегате при температуре 1500-1550ºС с получением железистого шлака и товарного ферроникеля с содержанием никеля 5-10%, который впоследствии разливают в изложницы и отправляют потребителю.
Получаемый железистый шлак, содержащий кроме оксидов железа оксиды хрома и кремния, отправляют на окончательное жидкофазное карботермическое восстановление с получением литейного чугуна и отвального шлака, причем расход углеродистого восстановителя определяется стехиометрической необходимостью для прямого восстановления железа, хрома и кремня в шлаке и составляет 25-30 % от массы железистого шлака.
Пример выполнения заявляемого способа.
Способ осуществлен в лабораторных условиях ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». Для эксперимента использовали окисленную никелевую руду Сахаринского месторождения, содержащую, % мас: NiO - 0,96; СоO - 0,10; Fe2O3+ Fe3O4 - 40,71; SiO2 - 30,83; MgO - 3,73; Al2O3 - 6,52; CaO - 2,34; Cr2O3 - 1,80, п.п.п - 13,01.
Эксперименты проводились на установке «LEKO» на 1 кг предварительно окомкованной и затем просушенной в муфельной печи бедной окисленной никелевой руды. Рудное сырье окомковывали в окатыши фракцией 3-5 мм и высушивали при температуре 300ºС. Затем окатыши помещали в установку, нагревали в среде азота до температуры 900 ºС и продували водородом до потери массы 8-10 % от исходной, что соответствует степени восстановления железа 4-6 %. Полученное частично восстановленное железоникелевого сырье подвергали магнитной сепарации на установке ЭРМ при напряженности электромагнитного поля 75 кА/м.
Выход обогащенной металлизованной фракции составил 68,28%. Химический состав обогащенной металлизованной фракции и пустой породы приведен в таблице 1.
Затем обогащенную металлизованную фракцию расплавили в алундовом тигле в печи Таммана с целью разделения металлической и шлаковой фаз. Температура плавки составляла 1500ºС, время выдержки металла в печи составило 20 минут. Химический состав товарного ферроникеля и железистого шлака, а также выход указанных продуктов приведен в табл.2. и табл.3.
Железистый шлак подвергался жидкофазному карботермическому восстановлению в графитовом тигле в печи Таммана. Расход углеродистого восстановителя, в частности, кокса на восстановление был принят с избытком и составил 35 кг/100 кг железистого шлака. Химический состав и выход литейного чугуна и отвального шлака представлен в табл. 4 и 5.
Результаты проведенных экспериментов являются подтверждением возможности из бедных окисленных никелевых руд с содержанием Ni до 1 % получения товарного ферроникеля с содержанием никеля более 5 %, литейного чугуна и отвального шлака, который может быть использован в строительстве, что дает возможность реализации безотходной технологии
Кроме того, преимуществом предлагаемого способа является снижение расхода углеродсодержащего восстановителя и повышение экологичности технологии, а также снижение себестоимости ферроникеля и литейного чугуна за счет использования бедных забалансовых окисленных никелевых руд в качестве исходного сырья.
Таблица 1
Выход и состав материалов после обогащения, %
Материал Выход Feобщ SiO2 CaO Al2O3 MnO SO2 Niобщ TiO2 Cr2O3 Остальное O2 (связан с Fe)
Металлизованное сырье после обогащения 68,28 56,981 13,365 0,432 8,134 1,107 0,472 1,091 0,394 1,271 16,753
Пустая порода 31,72 5,563 58,247 1,981 18,356 2,213 - 0,091 0,043 0,183 13,323
Таблица 2
Химический состав ферроникеля после разделительной плавки (%) и его выход
Ni Fe Mn Si Cr S Выход металла, кг/100 кг сырой руды
6,98 87,773 1,146 3,036 0,995 0,07 3,91
Таблица 3
Химический состав железистого шлака после разделительной плавки (%)
и его выход
FeO SiO2 CaO Al2O3 MnO NiO TiO2 Cr2O3 Выход шлака, кг/100 кг сырой руды
72,269 14,815 0,464 9,093 1,294 0,281 0,422 1,362 54,128
Таблица 4
Химический состав легированного чугуна (%) и его выход
C Fe Mn Si Cr Ti Ni Выход чугуна кг/100 кг сырой руды
3,809 93,148 0,738 1,193 0,686 0,023 0,403 29,397
Таблица 5
Химический состав отвального шлака (%) и его выход
FeO SiO2 CaO Al2O3 MnO NiO TiO2 Cr2O3 Выход шлака, кг/100 кг сырой руды
17,759 36,920 2,102 41,281 1,272 0,007 0,217 0,442 22,027

Claims (3)

1. Способ переработки бедной окисленной никелевой руды, включающий предварительную сушку руды, ее подогрев с последующим карботермическим восстановлением, отличающийся тем, что после подогрева руды проводят твердофазное частичное восстановление в среде водорода с получением частично восстановленного железоникелевого сырья, с последующим его охлаждением, затем осуществляют обогащение методом магнитной сепарации с получением пустой породы и обогащенной металлизованной фракции, проводят разделительную плавку с получением товарного ферроникеля и железистого шлака с последующим выпуском продуктов плавки, после чего осуществляют жидкофазное карботермическое восстановление путем смешивания железистого шлака с углеродистым восстановителем и проплавлением полученной смеси в плавильном агрегате с получением литейного чугуна и отвального шлака.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии жидкофазного карботермического восстановления углеродистого восстановителя берут в количестве 25-30% от массы железистого шлака.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частично восстановленное железоникелевое сырье охлаждают до комнатной температуры в среде азота.
RU2023116226A 2023-06-21 Способ переработки бедной окисленной никелевой руды RU2808305C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808305C1 true RU2808305C1 (ru) 2023-11-28

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134729C1 (ru) * 1998-02-12 1999-08-20 Попов Владимир Максимович Способ переработки окисленных никелевых руд
RU2217505C1 (ru) * 2002-03-22 2003-11-27 Региональное уральское отделение Академии инженерных наук РФ Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья
RU2401873C1 (ru) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Способ переработки окисленной никелевой руды
RU2639396C1 (ru) * 2017-01-10 2017-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
RU2682197C1 (ru) * 2018-05-31 2019-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
CN114032405A (zh) * 2021-11-17 2022-02-11 昆明理工大学 一种红土镍矿生产镍铁过程中促进镍铁合金颗粒长大的方法
CN114318005A (zh) * 2022-01-04 2022-04-12 中南大学 一种微波处理低品位红土镍矿制备高品位镍产品的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134729C1 (ru) * 1998-02-12 1999-08-20 Попов Владимир Максимович Способ переработки окисленных никелевых руд
RU2217505C1 (ru) * 2002-03-22 2003-11-27 Региональное уральское отделение Академии инженерных наук РФ Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья
RU2401873C1 (ru) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Способ переработки окисленной никелевой руды
RU2639396C1 (ru) * 2017-01-10 2017-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
RU2682197C1 (ru) * 2018-05-31 2019-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
CN114032405A (zh) * 2021-11-17 2022-02-11 昆明理工大学 一种红土镍矿生产镍铁过程中促进镍铁合金颗粒长大的方法
CN114318005A (zh) * 2022-01-04 2022-04-12 中南大学 一种微波处理低品位红土镍矿制备高品位镍产品的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Eric Production of ferroalloys
TW422884B (en) Mineral feed processing
US5654976A (en) Method for melting ferrous scrap metal and chromite in a submerged arc furnace to produce a chromium containing iron
AU739426B2 (en) Process for reducing the electric steelworks dusts and facility for implementing it
US3390979A (en) Direct steel making process
US3836356A (en) Methods of treating silicious materials to form silicon carbide
RU2808305C1 (ru) Способ переработки бедной окисленной никелевой руды
JP2004143492A (ja) 極低燐ステンレス鋼の溶製方法
NO163061B (no) Fremgangsmaate til fremstilling av ferromangan.
RU2639396C1 (ru) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
AU594370B2 (en) Recovery of volatile metal values from metallurgical slags
CN110342517B (zh) 一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法
WO1985001750A1 (en) Smelting nickel ores or concentrates
RU2194781C2 (ru) Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо
US20030150295A1 (en) Ferroalloy production
US4898712A (en) Two-stage ferrosilicon smelting process
Morrison et al. Direct reduction process using fines and with reduced CO2 emission
RU2688000C1 (ru) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды с получением ферроникеля в плавильном агрегате
US2693410A (en) Smelting of zinciferous material
RU2682197C1 (ru) Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды
RU2359047C2 (ru) Способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта
RU2352645C1 (ru) Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи
CA2199656C (en) Ferro-nickel smelting
RU2166555C1 (ru) Способ переработки огарка обжига никелевого концентрата от флотационного разделения медно-никелевого файнштейна
RU2180007C2 (ru) Способ выплавки железоуглеродистых сплавов в подовых печах