ИЗУЧЕНИЕ ТВЕРДОЖИДКОФАЗНОГО КАРБОТЕРМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ РУДОУГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ

В настоящее время наблюдается сложная ситуация в производстве ферроникеля – запасы богатых никелевых руд заканчиваются, а хорошо отработанные и налаженные классические схемы производства не обеспечивают экономически эффективную переработку бедных окисленных никелевых руд. Представляется перспективным применение для такого сырья новых высокоэффективных и экономичных процессов получения первичного металла, использующих рудоугольные брикеты, например, процесс ITMK3 или процесс плавки в кислородном реакторе. Для изучения применимости процесса твердожидкофазного карботермического восстановления рудоугольных брикетов для бедной окисленной никелевой руды в лабораторных экспериментах были выбраны условия, максимально имитирующие промышленные – сброс брикета промышленного размера (диаметр 24 мм, высота 30 – 35 мм, масса 20 – 30 г) в горячую зону печи с температурой 1500 °С. Температуру поверхности брикета замеряли с помощью тепловизора «Pyrovision M9000», а анализ газовой фазы осуществляли с помощью хроматографа «Газохром-3101». Экспериментально установлено, что температура брикета изменяется по одному и тому же логарифмическому закону. При принятых допущениях – логарифмическое увеличение скорости нагрева образца от времени и образование в результате восстановления в газовой фазе только оксида углерода – методика эксперимента позволяет определить скорость и степень восстановления в зависимости от времени, полное время восстановления, составы полученных металла и шлака, порядок реакции, энергию активации и лимитирующую стадию процесса. Проведены эксперименты с различными типами восстановителя и разными составами брикетов при варьировании температуры процесса и размера образца. Показано, что процесс протекает в смешанном режиме при одновременном контроле внутренним массопереносом и химической реакцией. Установлены оптимальные условия по проведению процесса твердожидкофазного карботермического восстановления окисленной никелевой руды: тип восстановителя – полукокс, концентрация восстановителя в брикете 5 %; фракции компонентов – менее 1 мм; температура процесса 1500 °С; время восстановления 12 мин. За счет варьирования содержания восстановителя в брикете возможно получение ферроникеля с концентрацией никеля от 5 до 22 %.

1. Ванюков А.В., Быстров В.П., Васкевич А.Д. и др. Плавка в жидкой ванне: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1988. – 207 с.

2. Захаров Б.Н., Воробьев В.А. Шахтная плавка окисленных никелевых руд и конвертирование никелевых штейнов. – М.: Металлургия, 1974. – 167 с.

3. Тавасшерна С., Доброхотова Е.В. Исследование критического метода переработки окисленных никелевых руд: Тр. Ин-та Гипроникель. Вып. 3. – СПб.: изд. ин-та Гипроникель, 1985. С. 38 – 61.

4. Проблемы получения ферроникеля из окисленных никелевых руд. Круглый стол // Цветные металлы. 1992. № 6. С. 7, 8.

5. Попов В.М. Комбинированный способ переработки окисленных никелевых руд // Цветные металлы, 2003. № 12. С. 30 – 32.

6. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель: В 3-х т. T. 2. Окисленные никелевые руды. Характеристики руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд. – М.: ООО «Наука и технологии», 2001. – 468 с.

7. Грань Н.И., Онищин B.P., Майзель Э.И. Электроплавка окисленных никелевых руд. – М.: Металлургия, 1971. – 248 с.

8. Селиванов Е.Н., Лазарева С.В. Состояние и перспективы пирометаллургической переработки никелевых руд Серовского месторождения // Цветная металлургия. 2009. № 4. С. 13 – 19.

9. Андреев А.А., Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И. Способ переработки окисленных никелевых руд. Пат. РФ 2381285. // Бюллетень изобретений. 2010. № 4.

10. Диомидовский Д.А., Онищин Б.П., Линев В.Д. Металлургия ферроникеля. – М.: Металлургия, 1983. – 184 с.

11. Серова Н.В., Лысых М.П., Олюнина Т.В., Китай А.Г., Дьяченко В.Т. Автоклавное выщелачивание Буруктальской окисленной никелевой руды с использованием элементарной серы // Цветные металлы. 2012. № 8. С. 57 – 61.

12. Курунов И.Ф., Савчук Н.А. Состояние и перспективы внедоменной металлургии железа. – М.: Черметинформация, 2002. – 198 с.

13. Ishii K. Developments of ferronickel smelting from laterite in Japan // Int. Journal of Mineral Processing. 1987. No. 19. Р. 15 – 24.

14. Grygorian V.A., Pavlov A.V., Semin A.E., Kossyrev K.L. New way of melt of pigiron and ferroalloys in the oxygen reactor // Proceedings of the 9th Int. Ferroalloys Congress (INFACON IX). – Quebec City, Canada, June 3-6, 2001. Р. 189 – 191.

15. Voermann N., Gerritsen T., Candy I., Stober F., Matyas A. Develop­­ ments in furnace technology for ferronickel production // Procee­ dings of the 10th Int. Ferroalloys Congress. – Cape Town, 2004. P. 455 – 465.

16. Tanaka Hidetosi, Harada Takao, Sugitacu Hirosi, Mijahara Icuo, Kobajasi Isao. Method for the production of ferronickel and a method for the preparation of a raw material for the production of ferronickel // Pat. № 2313595. KABUSIKI KAJSJa KOBE SEJKO SE (JP)

17. Григорян В.А., Павлов А.В., Сёмин А.Е., и др. Новый энергосберегающий способ выплавки чугуна и ферросплавов // Сб. докладов на 5-ом Конгрессе ассоциации сталеплавильщиков г. Рыбница, Молдавия, ноябрь 1998.

18. Lu X., Guo E., Yuan Q., Pan C., Liu M. New method to produce FeNi nuggets from low grade ore by semimolten reduction // Proceedings of the 13th Int. Ferroalloys Congress. Almaty, 2013. P. 223 – 228.

19. Yildirim H., Morcali H., Turan A., Yucel O. Nickel pig iron production from lateritic nickel ores // Proceedings of the 13th Int. Ferroalloys Congress. – Almaty. 2013. P. 237 – 244.

20. Падерин С.Н., Серов Г.В. Термодинамика и кинетика металлургических процессов. Учебное пособие № 14. Ч. 2. – МИСиС. Изд.: ОАО «ВыксаПолиграфИздат», 2008. – 112 с.