ПРОДУВКА ШТЕЙНА В КОНВЕРТЕРЕ

Для продувки никелевых штейнов применяют обычные конвертеры.

Конвертерный передел характеризуется здесь двумя основными реакциями – окислением и ошлакованием растворенных в штейне железа и сульфида железа:

2Fe + О2 + SiO2 → Fe2SiО4,

2FeS + 3О2 + SiO2 → Fe2SiО4 + 2SO2.

Для перевода одной единицы массы железа в шлак по первой реакции требуется в три раза меньше воздуха, чем по второй; скорость этой реакции в начале продувки много больше скорости второй. Кроме того, железо может окисляться кислородом сернистого газа:

3Fe + SO2 → 2FeO + FeS.

Практика показывает, что сульфидное железо начинает выгорать лишь после ошлакования основной массы элементарного железа.

Никель до конца ошлакования всего железа окисляется мало, так как оксид никеля (II), если бы он и образовывался, вновь превратился бы в сульфид по основной реакции никелевой плавки.

Штейн заливают в конвертер ковшами по 4–10 т, каждый раз продувая его при подаче кварца. Таким образом, набирают жидкую массу в количестве, соответствующем емкости конвертера. Сливаемый при этом конвертерный шлак сравнительно беден никелем и кобальтом, так как штейн в конвертере еще содержит много железа. Продолжительность продувок по мере накопления штейна постепенно возрастает с 15 до 45 мин вследствие уменьшения соотношения между свободным и сульфидным железом.

Во время горячего хода конвертера, когда происходит интенсивное ошлакование металлического железа, в конвертер дают холодные присадки ферроникеля, твердого штейна и других никельсодержащих оборотов.

После набора обогащенного штейна завершают продувку, сливают последнюю порцию шлака, а файнштейн разливают в песочные изложницы: железо он сильно разъедает.

Емкость конвертеров никелевого производства (измеряется по меди) часто не более 20–40 т, продолжительность операции в них от 8 до 12 ч.

Файнштейн – сплав сульфидов и металлов. В Ni3S2 теоретически содержится 73,5 % никеля и 26,5 % серы, а в файнштейне соответственно 75–78 и 20–24 %, из этого видно, что часть никеля (до 1/5) находится в виде металла. Железа в файнштейне 0,2–0,5 %, кобальта 0,3–0,6 %, меди до 1 %.

Получить никель из никелевого файнштейна путем дальнейшей продувки в конвертере не удается, так как реакцию между сульфидом и оксидом никеля (II)

Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2

можно осуществить только при высоких температурах, трудно достигаемых в конвертере даже при дополнительном подогреве.

Расчеты и опыты показывают возможность прямой выплавки никеля из штейна только при температурах выше 1700 °С в электропечах или конверторах на кислородном дутье; пока это не применяют.

Конверторный шлак состоит в основном из Fe2SiО4 и Fe3O4, в нем около 28 % SiO2. Никель присутствует здесь преимущественно в виде мелких включений штейна и частично ошлакован, содержание его в последних сливах достигает 2 и кобальта 1,5 %, а в среднем соответственно около 1 и 0,4 %.

Шлак обедняют в электропечах или конверторах плавкой с бедным штейном. В отведенный для этого конвертор заливают штейн, потом шлак, перемешивают их, продувая воздух, и дают отстояться при подогреве форсункой. В слитом после этого шлаке остается 0,15 % никеля и 0,05 % кобальта, его отправляют в отвал. Штейн перемешивают с новой порцией шлака и повторяют это до накопления в нем 1,3 % Со, затем штейн заменяют.

При отсутствии электролитического рафинирования кобальт продолжают концентрировать в отдельной фракции штейна тем же способом, чередуя продувки и перевод его в шлак с извлечением во все более богатый штейн. В итоге получают «богатую массу», где отношение никеля и кобальта равно 6, а содержание кобальта до 5 %.

Газы, уносящие из конвертора около 3 % штейна и флюсов в виде пыли, имеют переменный состав. В начале продувки, пока горит железо, содержание в них сернистого газа не более 1%, остальное – азот, а в конце – до 14 %. Пыль улавливают в осадительных камерах и направляют в оборот, а сернистый газ не используют: периодичность его выделения здесь еще больше, чем в медеплавильных конверторах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector