способ переработки никельсодержащих конвертерных шлаков никелевых комбинатов

Формула изобретения

1. Способ переработки никельсодержащих конвертерных шлаков, включающий подготовку шихты, содержащей шлак и восстановитель, подачу ее в плавильный агрегат, плавление шихты с образованием готового сплава и отвального шлака и их выпуск из агрегата, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют алюминиевый шлак, а готовый сплав имеет следующее содержание компонентов, мас.%: никель 5-20, кобальт 0,5-1,5, железо до 80, примеси остальное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавление осуществляют в дуговой сталеплавильной печи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку шихты осуществляют путем дробления конвертерного шлака и перемешивания с алюминиевым шлаком и известью.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовый сплав перед выпуском нагревают до температуры 1550-1600С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для предприятий, занятых переработкой окисленных никелевых руд.

В процессе конвертирования никелевых штейнов образуются шлаки, содержащие Ni 0,8-1,5%, которые являются оборотными.

На сегодняшний день на отвалах никелевых комбинатов скопилось огромное количество конвертерных шлаков, например, на Орских отвалах скопились миллионы тонн шлака, которые являются промышленными отходами и занимают огромные площади.

В настоящее время оборотные конвертерные шлаки перерабатываются совместно с брикетированной или агломерированной рудой при помощи восстановительно-сульфидизирующей шахтной плавки на никелевый штейн.

Известен также способ переработки никельсодержащих конвертерных шлаков, включающий подготовку шихты, содержащей шлак и восстановитель, подачу ее в плавильный агрегат, плавление шихты с образованием готового сплава и отвального шлака и их выпуск из агрегата (В.И.Смирнов и др. Извлечение кобальта из конвертерных шлаков. Свердловск: Металлургиздат, 1963, с.28-33).

Недостатками указанного способа являются низкая экономическая эффективность при переработке шлаков с содержанием никеля 0,8-1,5%.

Кроме того, основная часть конвертерных шлаков идет в отвал, что экономически невыгодно и экологически небезопасно.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - переработка шлаков с возможностью максимального извлечения никеля и кобальта, повышение экономичности процесса плавления и улучшение экологической безопасности окружающей среды.

Технический результат при использовании изобретения заключается в более высоком извлечении никеля (до 90%) и кобальта (до 70%), присутствующих в конвертерных шлаках. Выход годного увеличивается до 10-12%.

Экономический эффект заключается в использовании в качестве восстановителя алюминиевого шлака, полученного после переплава вторичного алюминиевого сырья, с содержанием свободного алюминия 15-22%. В алюминиевом шлаке единица алюминия намного дешевле, чем в чистом алюминии.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки никельсодержащих конвертерных шлаков, включающем подготовку шихты, содержащей шлак и восстановитель, подачу ее в плавильный агрегат, плавление шихты с образованием готового сплава и отвального шлака и их выпуск из агрегата, согласно изобретению в качестве восстановителя используют алюминиевый шлак с последующим выходом готового сплава, имеющего следующее содержание компонентов мас.%: никель 5-20; кобальт 0,5-1,5; железо до 80; остальное - примеси.

Кроме того:

- плавку осуществляют в дуговой сталеплавильной электропечи;

- никельсодержащий конвертерный шлак предварительно подвергают дроблению с последующим перемешиванием его с алюминиевым шлаком и известью;

- расплав перед выпуском нагревают до температуры 1550-1600С.

Использование в качестве восстановителя алюминиевого шлака позволяет извлечь никель и кобальт в сплав до 90%, повысить выход годного до 10-12% и снизить потери никеля и кобальта с отвальными шлаками.

Проведение плавки в дуговой сталеплавильной электропечи позволяет достичь необходимой температуры плавления.

Повышение температуры расплава перед выпуском до 1550-1600С позволяет обеспечить качественный процесс плавления и возможность слива сплава.

Реализуется предлагаемый способ с помощью дуговой сталеплавильной электропечи, изображенной на чертеже.

Сталеплавильная электропечь содержит металлический кожух 1, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом, свод 2, в отверстиях которого размещаются графитовые электроды 3. В своде 2 расположено загрузочное окно 4, через которое подается шихта. Электропечь снабжена желобом 5 для выпуска отвального шлака и желобом 6 для выпуска сплава, а также шлаковней 7 и изложницей 8.

Реализуется предлагаемый способ следующим образом.

В разогретую электропечь предварительно загружается стальной лом или стальная стружка для получения в печи электропроводного расплава, т.к. загружаемый никельсодержащий конвертерный шлак неэлектропроводен. (После расплава он становится электропроводным.) Составляющие шихты предварительно перемешиваются.

Через загрузочное окно 4 в электропечь подается на расплав подготовленная шихта, состоящая из смеси никельсодержащего шлака, алюминиевого шлака и извести. Процесс плавления протекает ровно, без кипения при температуре 1400-1550С. В результате плавления образуется отвальный шлак, который через желоб 5 для выпуска шлака сливается в шлаковню 7. Образованный сплав скапливается на подине электропечи и выпускается через желоб 6 в ковш или изложницу 8.

Загрузка и расплав шихты происходит до тех пор, пока в электропечи не накопится необходимое количество сплава, содержащего мас.%: 8-15 никеля, 0,7-1,5 - кобальта и до 80 железа. Затем сплав разогревается до температуры 1550-1600С и сливается из электропечи.

Количество восстановителя из расчета стехиометрически необходимого алюминия на полное восстановление никеля и 15-35% на восстановление железа до металла.

Процесс расплавления шихты происходит ровно, без кипения и быстро.

Шлак после электроплавки жидкотекучий и легко сливается из электропечи.

Извлечение никеля в сплав достигает 90%. Содержание никеля в сплаве возможно повысить путем уменьшения количества восстановителя или уменьшить путем его увеличения. Но при увеличении содержания никеля в сплаве возрастут и потери никеля со шлаком, поэтому целесообразнее вести процесс при содержании никеля в сплаве 10-12%. Никель в конечном шлаке находится в основном в виде корольков, которые можно извлечь в сплав путем снижения вязкости шлака, перемешивания и т.д.

Конечные шлаки после переработки никельсодержащих конвертерных шлаков в дуговой сталеплавильной электропечи содержат 0,1-0,15% никеля и в дальнейшем могут использоваться в строительстве.

Таким образом, видно, что алюминиевый шлак проявил себя наиболее пригодным восстановителем для пироселекции никеля из никельсодержащих конвертерных шлаков.

Данное изобретение позволяет использовать в качестве сырья для производства сплава, содержащего никель и кобальт, - конвертерный шлак, который является промышленным отходом, в огромных количествах скопившимся на отвалах никелевых комбинатов.

Предложенное техническое решение в качестве изобретения позволяет повысить извлечение никеля и кобальта в сплав до 90%, повысить выход годного до 10-12% и снизить потери никеля и кобальта с отвальными шлаками по сравнению с существующей технологией восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки.

В дальнейшем сплав пригоден для использования при конвертировании вместе с никелевыми штейнами шахтных печей для получения файнштейна.

Предлагаемый способ переработки никельсодержащих конвертерных шлаков реализуется в дуговой сталеплавильной электропечи.