Производство никеля (стр. 2 из 6)

Необходимо отметить, что из-за очень сложного химического и минералогического состава медно-никелевых руд операциями обогащения трудно получить селективные никелевые концентраты с низким содержанием меди. Поэтому в результате переработки таких концентратов получают медно-никелевый файнштейн (Норильский горно-металлургический комбинат, завод "Коппер Клифф" в Канаде, завод "Харьявалта" в Финляндии) .

На некоторых отечественных предприятиях, а также на заводе "Конистон" (Канада) богатые медно-никелевые сульфидные руды подвергают плавке без предварительного обогащения. Бедные никелевые сульфидные руды обогащают с получением медно-никелевого концентрата (комбинат "Печенганикель", завод "Фолконбридж" в Канаде). В обоих случаях в процессе переработки рудного сырья получают медно-никелевый файнштейн. в котором содержится 35—65 % Ni, 20—50 % Сu, примеси благородных и редких металлов.

Большую часть металлического никеля в мире — электролитного, карбонильного, восстановленного порошкообразного никеля, закиси никеля и других продуктов— получают из медно-никелевых файнштейнов путем их предварительного флотационного разделения на медный и .никелевый сульфидные концентраты с последующим окислительным обжигом никелевого концентрата.

Флотационный метод разделения медно-никелевого файнштейна в Советском Союзе был разработан в 40-х годах в Ленинградском горном институте под руководством проф. И.Н.Масленицкого. В 1951 г. этот способ был внедрен на НГМК, а в 1956 г. — на "Североникеле". За рубежом флотационное разделение файнштейна было внедрено впервые на заводе "Коппер Клифф".

Современный процесс разделения медно-никелевого файнштейна состоит из медленного охлаждения, дробления, измельчения и разделения на медный и никелевый концентраты методом флотации. При этом медь концентрируется в пенном продукте, а никель — в нижнем сливе. Никелевый концентрат содержит 67-73 % Ni. 0,6-4.0 % Сu. 22—25 % S.а также благородные и редкие металлы.

Процесс окислительного обжига флотационного никелевого концентрата осуществлен на НГМК и "Североникеле", на заводах "Коппер Клифф" и "Мацусако".

Никелевый концентрат получают также из окисленной латеритовой руды в процессе ее автоклавного сернокислотного выщелачивания и осаждения сероводородом никеля вместе с кобальтом. Этот концентрат содержит до 53 % Ni и 35 % S. На Буруктальском никелевом заводе его обжигают в печи с максимальным удалением серы и получением закиси никеля, которую направляют на дальнейшую переработку.

Таким образом, на большинстве отечественных и зарубежных никелевых предприятий применяют окислительный обжиг богатых сульфидных никелевых полупродуктов — файнштейнов, флотационных концентратов и концентратов гидрометаллургической переработки окисленных никелевых руд.

Практическое осуществление процесса обжига сульфидных никелевых материалов определяется их физико-химическими свойствами, термодинамикой и кинетикой окислительных процессов. Знание этих процессов и их термодинамических характеристик имеет большое значение для расчетов оптимальных режимов окислительного обжига никелевых сульфидных материалов в кипящем слое перед их последующей переработкой на металл.

ОБЖИГ ФЛОТАЦИОННОГО КОНЦЕНТРАТА С ПОЛНЫМ ВОЗВРАТОМ ПЫЛИ

На Норильском горно-металлургическом комбинате никелевый концентрат получают путем, флотационного разделения медно-никелевого файнштейна, содержащего, %: 35-45 Ni; 30-40 Сu; 1,5-3,0 Fe; 21-23,7 S. После медленного охлаждения и последующих операций дробления, измельчения и флотации получают два основных и один промежуточный продукт.

Рис. 1. Технологическая схема обжига никелевого концентрата на НГМК:

1 - сгуститель; 2 - барабанный вакуум-фильтр; 3 - ленточный транспортер; 4 -бункер для кека; 5 — бункер для пыли; 6 — бункер для шихты; 7 - печь КС; 8-циклон; 9 — дымосос; 10 — электрофильтр; 11 — бункер для угля; 12 — трубчатая печь; 13 — скруббер

К основным продуктам относятся никелевый и медный концентраты, промежуточным является магнитная фракция. Никелевый концентрат и магнитную фракцию направляют для последующей переработки окислительным обжигом в печах КС. В никелевом концентрате содержится 65,5 % Ni и 24 % S; в магнитной фракции 68,7 % Ni и 4,2 % S. Содержание класса крупности частиц меньше 53 мкм в концентрате составляет 88—95 %, в магнитной фракции 10—15%.

После сгущения и фильтрации пульпы кек транспортером подается в бункер шихтарника печей КС. Совместно с никелевым концентратом эти операции проходит часть оборотной пыли, подаваемой в сгуститель пневмотранспортом из электрофильтров и в мокром виде из скрубберов. Доля пыли, подаваемой в оборот, составляет 15—20 % от общего ее количества.

Из бункера кек влажностью 7—8 % тарельчатым питателем выгружается в лопастный двухвальный смеситель. Сюда же из параллельного бункера поступает сухая оборотная пыль из циклонов и газоходов. За счет добавки сухой пыли шихта после смесителя имеет влажность не более б%. .

Пройдя двухвальный смеситель, шихта приобретает однородную и хорошо сыпучую структуру. Ленточным транспортером ее подают в бункер, откуда ленточным питателем загружают через свод загрузочной камеры в печь КС.

Готовый продукт с уровня пода печи по наклонной течке самотеком непрерывно поступает в трубчатую вращающуюся печь. Часть закиси никеля отгружается для приготовления активного никелевого порошка и на доводку анодного никеля при его выплавке.

Газы из обжиговой печи проходят грубую очистку в циклонах и газоходах. На печи параллельно работают два газохода. Газоходные отверстия расположены в стенке печи под сводом. Отсос газов из печи осуществляется дымососом ВГД-20, который направляет газы в электрофильтры. После электрофильтров газы выбрасываются через 160-м трубу в атмосферу. Пыль из циклонов и газоходов подается в кюбелях на шихтарник с помощью мостовых кранов.

Схема обжига в целом характеризуется полным возвратом пыли на обжиг. Причем, кроме собственной (обжиговой пыли), в печь КС подается пыль из трубчатых и анодных печей. Следует, однако, заметить, что выход пыли трубчатых и анодных печей сравнительно мал. Схема обжига характеризуется также отсутствием утилизации тепла и серы газов и отсутствием охлаждения слоя. Обогащение кислородом дутья не применяют. На обжиг подается неокатанная шихта.

Основные технологические показатели обжига на отдельных печах несколько отличаются, что объясняется их конструктивными особенностями. В целом эти показатели можно характеризовать следующими данными:

Удельная производительность по концентрату:

на площадь пода, т/(м² ·сут) .…………………………...................... 13

на внутренний объем печи, т/ (м²_·сут) ...............……………………. 1,1

Удельный расход воздуха на 1 т концентрата, м³/т .......…………... 1800

Температура в слое, °С. ........................……………………………... 1140

Пылевынос, %:

от загрузки .....………………………………………........................... 30—35

от концентрата. ...........................…………………………………….. 40—45

Высота слоя в насыпном состоянии, м ...............………………….... 1,5

Давление воздуха в дутьевой камере (под подиной печи), кгс/см²…. 0,45

Содержание SO, в газах после электрофильтров, % ....………….... 4,5

В совокупности с характеристикой продуктов обжига приведенные технологические показатели дают достаточно «полное представление о результатах обжига никелевого концентрата на Норильском комбинате.

Обращает на себя внимание очень высокая температура обжига. Ранее высокая температура обжига была недостижима из-за чрезмерного укрупнения материалов в слое. Существенное повышение температуры обжига объясняется увеличением давления дутья, что позволило увеличить массу (высоту) слоя. Если раньше давление воздуха под подиной было 0,14 кгс/см², то теперь оно составляет 0,4—0,5 кгс/см². Большая масса слоя воспринимает и в значительной мере гасит резкие колебания изменения содержания серы в шихте, позволяя поддерживать высокий средний температурный уровень без резкого укрупнения частиц. Кроме того, увеличение высоты слоя позволяет увеличивать поток концентрата, не уменьшая среднего времени пребывания материала в слое. Соответственно загрузке изменяется и поток воздуха, т.е. увеличение загрузки концентрата на единицу площади пода печи приводит и к увеличению скорости дутья. Увеличение же скорости дутья позволяет поддерживать безаварийную работу печи на более крупном материале (более крупной закиси никеля).

Таким образом, увеличение давления дутья под подиной (увеличение высоты слоя) объективно приводит к возможности работы на повышенных температурах обжига. Увеличение температуры обжига, в свою очередь, обеспечивается интенсификацией загрузки, а также снижением коэффициента расхода дутья. При небольшой удельной производительности невозможно обеспечить низкий коэффициент расхода дутья по гидродинамическим условиям, так как скорость дутья при прочих равных условиях прямо пропорциональна удельной производительности по загрузке и удельному расходу дутья:

,

W_К.С. — скорость дутья на площадь пода, м/с (при нормальных условиях);

¾ удельная производительность печи по сырью (концентрату), т/(м²_·сут);

— удельный расход воздуха, м³/т концентрата; Т— температура в слое. К;

К — коэффициент, учитывающий размерность параметров и температуру в слое.