исню дозволяє підвищити проплав печі на 22,2%, а витрата коксу зменшити на 17%.
2.4 Конвертування нікелевих штейнів
Нікелеві штейни шахтної плавки окислених нікелевих руд складаються з сульфідів нікелю, кобальту, заліза і вільних металів Fe, Ni, Co. Мета процесу конвертації - отримати нікелевий Файнштейн шляхом окислення заліза й сірки, пов'язаної з ним. При цьому ставиться завдання максимального окислення кобальту з метою переведення його в конверторний шлак.
Спорідненість кисню до заліза набагато перевищує спорідненість кисню до металевих нікелю і кобальту і убуває від заліза до нікелю по ряду Fe-Co-Ni. Тому при продувці нікелевого штейну повітрям в першу чергу буде окислюватися металеве залізо. Процес окислення металевого заліза являє собою перший період конвертації. Окислення заліза відбувається з утворенням оксидів FeO і Fe3O4. Утворені оксиди взаємодіють з кремнеземом і переходять в шлак. У результаті основна хімічна реакція першого періоду конвертації може бути записана у вигляді:
6Fe + 3O2 + 3SiO2=3 (2FeO · SiO? Н=- 1876000 Дж (2.27)
Після окислення основної маси вільного заліза настає другий період продувки, який характеризується наступною основною реакцією:
2FeS + 3O2 + SiO2=2FeO · SiO2 + 2SO2? Н=- 1030290 Дж (2.28)
З порівняння процесів, що протікають в першому і другому періодах, випливає, що в результаті реакції, що протікає в першому періоді, в два рази більше виділяється тепла, на процес потрібно в три рази більше флюсу і в три рази більше утворюється конверторного шлаку. При вигорянні заліза в першому періоді в конвертері розвивається висока температура. Теоретично вона може досягати 1650-1700оС. Практично в масі розплаву вона становить 1200-1300оС. Тому в період першої стадії в конверторі переробляють значну кількість холодних присадок. В якості холодних присадок використовують охолоджений штейн, шлак електропечі, обороти конверторного переділу. Іноді в конверторах переробляють відходи металообробних заводів, що містять від 10 до 40% нікелю. Кількість холодних присадок залежить від складу штейну і може коливатися в межах 30-100%. Для ошлакования заліза, що міститься в штейн, в процесі конвертації використовують кварцовий флюс, що містить від 70 до 90% SiO2.
Кобальт окислюється і переходить в шлак важче, ніж залізо, але легше, ніж нікель. Тому в міру окислення заліза стає можливим окислення кобальту. Процес окислення кобальту прискорюється в міру віддалення з розплаву заліза. Особливо інтенсивно процес окислення кобальту протікає в кінці процесу конвертації, коли концентрація заліза в сульфідної масі падає нижче 15%. Конверторні шлаки останніх зливів завжди багатша кобальтом.
Продуктами конвертації є нікелевий Файнштейн, конверторний шлак і сірчані гази.
Нікелевий Файнштейн містить 76-78% Ni, 19-21% S, 0,2-0,3% Fe, 0,3 - 0,5% Co і lt; 2% Cu. Більш повне видалення заліза з файнштейна недоцільно, оскільки це може призвести до інтенсивному окислювання нікелю і його переходу в конверторний шлак.
Склад конверторних шлаків коливається в наступних межах концентрацій компонентів шлаку,%: Ni - 0,7-1,2; Co - 0,2-0,5; Fe - 49-53; SiO2 - 27-30; MgO - до 3.
Залізо в конверторному шлаку міститься у вигляді FeO і Fe3O4. Зміст Fe3O4 залежить від концентрації кремнезему в шлаку. Чим вище концентрація SiO2, тим менше концентрація магнетиту. Зміст магнетиту в конверторному шлаку коливається в межах 10 - 12%. Наявність магнетиту в розплаві викликає додатковий перехід кобальту в шлак по реакції:
3Fe3O4 + CoS=9FeO + CoO + SO2 (2.29)
Конверторні шлаки обов'язково піддають процесу збідніння. Збіднення конверторних шлаків здійснюється шляхом їх змішання з бідним Штейном в спеціальних конверторах або електропечах. У результаті одержують відвальний шлак, що містить 0,14% Ni і 0,05% Co і кобальтовий штейн, що містить 4-5% Со і 24-30% Ni. Кобальтовий штейн направляється на переробку з метою отримання Co і Ni.
При окисленні металевого заліза в першому періоді утворюються гази, які не містять сірчистого ангідриду. По мірі вигорянняя заліза концентрації SO2 в відведених газах збільшується. До кінця продувки вона становить 10-13%.
Для конвертування нікелевих штейнів використовують горизонтальні конвертори ємністю 20 і 30 тонн. Конструкція конверторів практично не відрізняється від конструкції конверторів для конвертації мідних штейн.
2.5 Окислювальне випалення файнштейна
Нікель руда плавка випал
Метою окисного випалу файнштейна є видалення з нього сірки до змісту менше 0,02% і переклад нікелю в оксид нікелю NiO.
Сульфід нікелю Ni 3 S 2 відноситься до найбільш легкоплавким сульфидам. Температура його плавлення становить 788 о С. При таких низьких температур...
