Патент на изобретение №2230806
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАКОВ НИКЕЛЕВЫХ КОМБИНАТОВ
(57) Реферат: Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для предприятий, занятых переработкой окисленных никелевых руд. Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения никеля и кобальта из конвертерных шлаков, увеличение выхода годного. Способ включает 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 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. Плавление осуществляют в дуговой сталеплавильной печи. Подготовку шихты осуществляют путем дробления конвертерного шлака и перемешивания с алюминиевым шлаком и известью. Готовый сплав перед выпуском нагревают до температуры 1550-1600  С. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
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.
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 1550-1600 С.
РИСУНКИ
QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Фомин Александр Викторович (RU)
Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “ГелЛа” (RU)
Договор № 20842 зарегистрирован 07.02.2005
Извещение опубликовано: 27.05.2005 БИ: 15/2005
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
QZ4A – Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Фомин Александр Викторович
Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “ГелЛа”
Характер внесенных изменений (дополнений):
Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:
Извещение опубликовано: 27.02.2010 БИ: 06/2010
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
|
||||||||||||||||||||||||||
