способ получения никельсодержащего сплава

Формула изобретения

1. Способ получения никельсодержащего сплава, включающий завалку шахтной печи шихтой, содержащей никельсодержащий материал и углеродсодержащий восстановитель, подачу воздуха, восстановление, плавление, отделение и выпуск шлака, сбор в горне никельсодержащего сплава, отличающийся тем, что восстановление и плавление осуществляют в шахтной печи со съемным горном, который перед завалкой печи наполняют раскаленным коксом, перемещают под шахту печи и герметично соединяют с ней, при этом температуру в горне поддерживают ниже температуры плавления образовавшихся в процессе восстановления частиц железа и никеля, осуществляя процесс крицеобразования, во время которого производят выпуск шлака, а после завершения процесса горн отделяют от шахты печи и извлекают никельсодержащий сплав в виде крицы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крицу извлекают механическим путем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к производству никелевых сплавов в шахтных печах.

Известен способ получения никелевых сплавов в шахтных печах [1], включающий загрузку шихты и кокса, подачу воздуха, восстановительный цикл, отделение металлического сплава от шлака, выпуск шлака и выпуск жидкого сплава. В этом способе с целью уменьшения уноса никеля со шлаком и улучшения последующего разделения никеля и железа для процесса сульфидирования применяют серу, содержащуюся в гипсе или серном колчедане. Недостатком этого способа является то, что 50% загружаемой серы удаляется с газами, ухудшая экологию.

Наиболее близким по технической сути является способ получения никельсодержащих сплавов в шахтной печи [2], включающий завалку печи никельсодержащим материалом, углеродсодержащим восстановителем, подачу воздуха, процесс восстановления, отделение шлака от жидкого металла, выпуск шлака через шлаковую летку и затем выпуск металла в жидком состоянии. Этот способ экологически более чистый, чем предыдущий, однако, является очень энергоемким, так как процесс ведется при высоких температурах во избежание образования настылей из восстановленных металлических частиц железа и никеля. Известно, что при большом объеме настылей образуется "козел", что может вывести печь из строя.

Известен способ переработки сульфидно-медно-никелевого материала во взвешенном состоянии [3], где происходит наращивание настыли на подине. Но, во-первых, этот способ проводят в электропечи, а предлагаемый способ - в шахтной печи. Во-вторых, наледь образуется из продуктов плавки цветных металлов, применяемых в качестве охладителей. То есть это сопутствующая операция, а выдачу штейна (сплава) производят в жидком состоянии, поэтому процесс плавки ведут при высоких температурах.

Известен способ переработки комплексных железо-хромо-никелевых руд [4], в котором крицу получают во вращающихся печах диаметром 3,6 м и длиной 60 м. Недостатком данного кричного процесса является большой расход тепла и электроэнергии, низкая производительность и невысокая стойкость футеровки в кричной зоне. Кроме того, крица содержит 90,7-93,4% Fe и 1,48-2,94% Ni, что не может обеспечить эффективного промышленного производства никельсодержащего сплава из такой крицы.

Задачей изобретения является создание экологически безопасного и энергосберегающего способа получения никелевых сплавов в шахтной печи.

Указанная задача решена в способе получения никельсодержащего сплава, включающем завалку шахтной печи никельсодержащим материалом, углеродсодержащим восстановителем, подачу воздуха, процесс восстановления, отделение и выпуск шлака, сбор никельсодержащего сплава, согласно изобретению способ осуществляют в шахтной печи со съемным горном, который перед завалкой печи наполняют раскаленным коксом, перемещают его под шахту печи и герметично соединяют с ней, загружают печь и проводят плавку шихты, при этом температуру расплава выдерживают ниже температуры плавления образовавшихся в процессе восстановления твердых частиц никеля и железа, осуществляя, таким образом, процесс крицеобразования, во время которого проводят выпуск шлака, по мере плавления и оседания шихты производят повторную завалку, после завершения процесса горн отделяют от шахты печи и извлекают крицу. Для упрощения сбора застывшей крицы и ускорения запуска в работу печи процесс ведут в съемном горне. Из горна крицу извлекают механическим путем. После охлаждения и измельчения производят разделение, например магнитной сепарацией, зерен металла и шлака.

Известно, что при высокотемпературных способах увеличивается количество восстановленных из окисленной никелевой руды частиц Ni и Fe. Однако они находятся в расплавленном состоянии и в большом количестве (до 15% и выше) уносятся со шлаками [1, с.131]. В предлагаемом низкотемпературном способе, хотя количество восстановленных частиц несколько снижается, их унос сокращается благодаря спеканию частиц с пустой породой. В то же время в горне происходит догорание частиц кокса, и в микрообъемах достигается высокая температура, в результате чего внутри коагулированных частиц возможно сплавление как между отдельными частицами Ni, так и между частицами Ni и Fe, что позволяет назвать извлеченную из крицы массу никельсодержащим сплавом.

Из предшествующего уровня техники не выявлены источники известности способа получения никельсодержащего сплава в виде крицы в шахтных печах со съемным горном, а от известных способов предлагаемый существенно отличается. Следовательно, по мнению автора, предлагаемое изобретение соответствует изобретательскому уровню.

Способ осуществляется следующим образом. Наполняют горн раскаленным коксом, перемещают горн на тележке под шахту печи и соединяют с ней при помощи подъемника. При этом место стыка тщательно герметизируют. Затем производят завалку кокса и руды, содержащей соединения никеля. Одновременно подают подогретый воздух в фурменную зону, доводят температуру процесса до 1100-1400^oС. По мере плавления и оседания шихты производят повторную завалку. При этом восстановленные в высокотемпературной фурменной зоне горна твердые частицы железа и никеля опускаются вместе со шлаком в нижнюю часть горна, где оседают, образуя крицу в виде комков шлакометаллической смеси. А шлак как более легкоплавкий выпускают в процессе крицеобразования в жидком виде через отверстие в горне. По мере заполнения накопителя никельсодержащей массой содержимое шахтной печи в районе фурм уплотняется, эффективность дутья уменьшается, процесс затухает и прекращается. Время длительности одного цикла зависит от состава руды, емкости горна-накопителя, интенсивности дутья и температуры его подогрева.

При заметном замедлении процесса, когда скорость схода шихты уменьшилась в 1,5 раза, загрузку печи прекращают и производят ее выдувку, т.е. подают дутье до тех пор, пока уровень шихты не опустится ниже линии разъема шахты печи и горна. После чего опускают горн на 50-100 мм, тем самым отделяя его от шахты, и выкатывают на тележке в удобное место, где производят замену наполненного горна новым, уже заполненным раскаленным коксом.

Новый горн на тележке закатывают под шахту, поднимают, уплотняют зазор и т.д. Весь цикл повторяется.

Наполненный горн освобождают от крицы, выдавливая ее вместе с футеровкой специальным приспособлением. Затем горн футеруют заново, футеровку высушивают, внутрь засыпают раскаленный кокс, - горн вновь готов к работе.

Изобретение опробовано в производстве.

Новый низкотемпературный способ получения никельсодержащего сплава в шахтной печи со съемным горном позволяет значительно экономить энергоресурсы по сравнению с известными, не уменьшая при этом процент выхода никеля. Кроме того, экологически он значительно чище.

Источники информации

1. И. Д. Резник. "Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд". Москва, "Металлургия", 1983 г., с. 107-109.

2. И. Д. Резник. "Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд". Москва, "Металлургия", 1983 г., с. 177.

3. Патент РФ 2118385, С 22 В 5/08. Бюллетень изобретений 24, 1998.

4. В.Ф.Князев и др. "Бескоксовая металлургия железа". - М.: Металлургия, 1972, с. 145-146.