ПЛАВКА БРИКЕТОВ ИЛИ СПЕКА

При плавке окисленных никелевых руд температура в области фурм достигает 1450–1500 °С, а на колошнике 300–500 °С. Весь столб сыпи, состоящей из спека, пирита (гипса), флюсов и кокса, находится в восстановительной атмосфере; газы надфурменной области в центре печи содержат до 35 % СО, а на колошнике – до 12–16 % СО.

Благодаря высокой температуре и восстановительной атмосфере высшие оксиды железа быстро восстанавливаются до FeO и даже до Fe, а сульфат кальция частично с поверхности восстанавливается до CaS:

CaSO4 + 4СО CaS + 4СО2.

Никель восстанавливается не полно: содержание его в шихте мало, а соединения никеля в спеке или брикетах окружены пустой породой, препятствующей доступу восстановительных газов.

Плавление начинается образованием легкоплавких смесей в системе FeO – SiO2СаО, т. е. при 1050–1150 °С. Силикаты никеля, оксид (II) железа, сульфид железа и сернистый кальций растворяются в стекающем вниз шлаковом расплаве.

В шлаковом расплаве железо и никель сульфидируются сернистым кальцием, никель также сульфидом железа, в результате чего из шлакового расплава выделяется самостоятельная фаза штейнового расплава, состоящая из Ni3S2 и FeS:

FeO + CaS → FeS + CaO,

6NiO + 6CaS → 2Ni3S2 + S2 + 6CaO,

6NiO + 6FeS → 2Ni3S2 + 6FeO + S2.

В сульфидировании железа и никеля принимает участие также сера, выделяющаяся при диссоциации FeS2 и восстанавливаемая из газов по реакции:

2SO2 + 2C → S2 + 2CO2.

Штейн, получаемый при плавке окисленных никелевых руд, представляет собой сплав сульфидов Ni3S2 и FeS, в котором растворены свободные железо и никель. Соотношение количеств сульфидных и металлических составляющих штейна зависит от соотношения скоростей сульфидирования и восстановления металлов при плавке.

Штейн, насыщенный растворенными в нем свободными металлами, при охлаждении выделяет кристаллы твердого раствора никеля и железа – ферроникеля. Температура в области фурм выше, чем в горне. Попадая в горн, штейн охлаждается, и ферроникель выкристаллизовывается из него на лещади и стенках горна. Горн постепенно зарастает ферроникелем, полезный объем его уменьшается, а ход плавки расстраивается. Предупреждая зарастание горна, его не кессонируют, делают неглубоким и быстро выпускают расплав во внешний отстойник, легче очищаемый. Для предупреждения выделения ферроникеля нужно получать штейны, содержащие больше сульфидных и меньше металлических составляющих.

Применение пирита при плавке ускоряет сульфидирование. При достаточном количестве пирита ферроникель в горне печи почти не образуется. В противоположность этому избыток гипса мало влияет на состав штейна, так как в образовании последнего принимает участие только сернистый кальций, растворившийся в шлаке. Избыток CaS окисляется в нижней части печи и оказывается бесполезным.

Шлаки содержат 42–44 % SiO2 и около 50% суммы FeO, CaO и MgO. Обычно высокое содержание в руде оксида магния позволяет уменьшить расход известняка, сумма СаО и MgO в шлаке не должна превышать 34–35 % Шлаки никелевой плавки могут быть использованы для литья брусчатки и производства шлаковой ваты. Колошниковые газы уносят из печи до 4–5 % шихты в виде пыли, которую улавливают осадительными камерами и циклонами и возвращают на спекание. Газы обычно направляют в трубу, хотя при герметизации колошника их можно было бы использовать как топливо. Подогрев воздуха, подаваемого в фурмы печи, и обогащение его кислородом значительно улучшают показатели плавки, главным образом ее производительность; снижается и расход кокса. Для подогрева воздуха можно использовать природный газ.

Шахтные печи для плавки окисленных никелевых руд устроены подобно медеплавильным шахтным печам, но имеют несколько иной профиль (рис. 52), приспособленный к условиям восстановительной плавки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector