книги из ГПНТБ / Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов

Я. Л. Серебряный

ЭЛЕКТРОПЛАВКА МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ

Издание второе, переработанное и дополненное

т Л ? «

КОНТРО. iD H i

Э К З Е М П ^ .- И і

Москва «Металлургия» 1974

УДК 669.243.23.046.5 : 621.365.2 (075)

Рассмотрена электроплавка медно-никелевых руд и концентратов: способы подготовки сырья к плавке, теория электроплавки, характе­ ристика продуктов плавки, конструкция электропечей и электрообору­ дования; подробно освещены процессы электроплавкн, ее технико­ экономические показатели, организация производства и техника без­ опасности. Указаны пути совершенствования электроплавки. Кратко изложены теория и практика смежного с рудной электроплавкой про­ цесса обеднительной электроплавки конвертерных шлаков.

Предназначена для мастеров и квалифицированных рабочих-элек- трометаллургов медно-никелевых заводов. Может быть полезна сту­ дентам техникумов и вузов цветной металлургии. Ил. 100. Табл. 34. Список-лит.: 19 назв.

< ГОС. ПУБЛИЧНА?!

!НАУ

!БИ

(6) Издательство «Металлургия», 1974.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Электроплавка — один из важнейших технологических процес­ сов в металлургии черных и цветных металлов. В черной металлур­ гии электроплавка применяется в основном для производства каче­ ственных сталей и ферросплавов, в цветной — для производства сплавов и рафинирования металлов, для переработки рудного сырья и шлаков в металлургии никеля, меди, свинца, цинка, олова.

Значительное распространение электроплавка получила в отече­ ственной никелевой промышленности. Общая мощность рудных электропечей превышает несколько сот тысяч киловольт-ампер. В Со­ ветском Союзе более 70% получаемого никеля выплавляют из суль­ фидных медно-никелевых руд, основным методом переработки ко­ торых служит электроплавка.

Широкое применение электроплавки для переработки сульфидных медно-никелевых руд и концентратов можно объяснить следующим:

1.В районах Крайнего Севера, где расположены месторождения медно-никелевых руд, имеются огромные ресурсы для производства электроэнергии и отсутствуют запасы коксующихся углей, необхо­ димых для шахтной плавки. Поэтому электроплавка обходится дешевле, чем плавка на привозном топливе.

2.Медно-никелевые руды и концентраты тугоплавки, поэтому их эффективнее всего плавить на штейн в электропечах.

3.Электроплавка обеспечивает более высокое извлечение ме­ таллов, чем шахтная и отражательная плавки, за счет снижения потерь с отвальными шлаками и с пылью.

4.Электроплавка — технологически совершенный процесс, поз­ воляющий механизировать и автоматизировать все рабочие опера­ ции обслуживания электропечи. t

Несмотря на широкое применение электроплавки, практика переработки сульфидного медно-никелевого сырья в электропечах, была недостаточно освещена в литературе. В связи с этим в 1965 г. издательство «Металлургия» выпустило книгу автора «Электро­ плавка медно-никелевых руд и концентратов», в которой был освещен передовой опыт рудной электроплавки на отечественных медно-никелевых заводах.

Со времени первого издания данной книги прошло 9 лет. За этот период теория и практика электроплавки медно-никелевых руд получила дальнейшее развитие. На заводах и в научно-исследо­ вательских и проектных институтах проведены исследования по оптимизации параметров электроплавки и углублению ее комплекс­ ной теории, разработаны проекты более совершенных печей.

Заметно вырос технический уровень электроплавки: улучшилась подготовка сырья к плавке, введены в эксплуатацию новые электро-

5

печи мощностью до 50 МВт, механизированы и автоматизированы отдельные технологические операции, внедрено водяное охлаждение стен с помощью закладных медных кессонов и охлаждение подины воздухом через встроенные каналы, освоена плавка на повышенном напряжении; из шихты электроплавки выведена большая часть жидких конвертерных шлаков. В результате внедрения этих меро­ приятий улучшились технико-экономические показатели электро­ плавки, в частности снизились потери металлов с отвальными шла­ ками.

В данном переработанном издании отражено современное состоя­ ние теории рудной электроплавки и практики на отечественных медно-никелевых заводах с учетом технических достижений послед­ них лет (к сожалению, автор не располагает аналогичными данными по канадскому заводу «Томпсон»).

Кроме того, в книгу введена новая глава: «Обеднительная электроплавка конвертерных шлаков», которая знакомит читателя с технологией смежного процесса, влияющего на показатели рудной электроплавки.

При пересчете единиц измерений, использованных в данной книге, в единицы СИ следует пользоваться переводными коэффициентами:

Автор надеется, что данная книга поможет рабочим и мастерам медно-никелевых заводов получить необходимые знания по передо­ вой технологии электроплавки и грамотно эксплуатировать электро­ печи.

Автор выражает признательность рецензенту книги докт. техн. наук проф. А. Л. Цейдлеру, а также Я. X. Осипову, М. Д. Суда­ реву, Ю. С. Киселеву и другим коллегам по работе за оказанную помощь при подготовке рукописи к изданию.

/

6

Г л а в а /

О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я О Н И К Е Л Е В Ы Х Р У Д А Х , Н И К Е Л Е

ИТ Е Х Н О Л О Г И И ЕГО П О Л У Ч Е Н И Я

§1. Краткие исторические сведения о никеле

иразвитии его производства

Сплавы никеля с железом и медью 'были известны в Китае еще задолго до нашей эры. Однако как элемент никель был открыт только в 1751 г. шведским химиком-металлургом Крондштедтом. Долгое время никель использовали лишь для нужд ювелирной про­ мышленности. Производство никеля носило кустарный характер, поэтому получаемый металл был очень дорог. В 1841— 1945 гг. добывалось всего 100 т никеля в год.

В 50—90 годах прошлого столетия была открыта способность никеля улучшать свойства чугунов и сталей. В связи с этим интерес к производству никеля резко возрос. В тот же период были открыты богатые месторождения никеля в Новой Каледонии и Канаде, бла­ годаря которым мировое производство никеля в конце XIX в. до­ стигло 6400 т в год. Дальнейшая динамика мирового производства никеля сложилась следующим образом (табл. 1).

Таблица 1

Мировое производство никеля (без социалистических стран, включая Кубу),

тыс. т

Поскольку основная масса никеля расходуется на получение легированных сталей, используемых для нужд военной промышлен­ ности, то увеличение выпуска никеля совпадает с периодом под­ готовки к войне или с войнами, спад— с годами кризиса. Так, в 1965—1970 гг. никель за рубежом был остродефицитным металлом, так как потребление никеля (в основном на военные нужды) опере­ жало его производство. В связи с этим выпуск никеля в 1970 г. достиг

7

максимального уровня. В 1971 г. вследствие экономического кризиса производство никеля сократилось до 374 тыс. т.

В капиталистическом мире производство никеля сосредоточено в основном в руках нескольких монополий. Крупнейшая из них — Интернациональная никелевая компания (ИНКО) производит более 55% всего выплавляемого никеля. Основные предприятия этой ком­ пании расположены в Канаде, в провинции Онтарио. В настоящее время, помимо Канады, никель производится на Кубе, в Японии, Новой Каледонии, США, Южно-Африканской Республике и т. д. Производство никеля в этих странах за 1971 г. иллюстрируется следующими цифрами:

Рост потребления никеля и увеличение цен на него стимулируют крупные вложения средств в никелевую промышленность. К 1975 г. за рубежом' намечается построить около 23 новых заводов и увели­ чить производство никеля в два раза. По прогнозу компании «ИНКО», в 1975 г. производство никеля в капиталистических и развивающихся странах достигнет 725—770 тыс. т, мощность заво­ дов 816—860 тыс. т, а потребление 680—725 тыс. т при росте про­ изводства 7—8% в год.

Дореволюционная Россия не имела собственного производства никеля, поэтому его ввозили из-за границы. Лишь при Советской власти в нашей стране была создана мощная никелевая промышлен­ ность, удовлетворяющая потребность народного хозяйства в этом важном металле. Уже в первые годы Советской власти были выде­ лены значительные средства для проведения геологоразведочных работ и разработки технологии производства никеля. В различных районах страны геологи нашли значительные запасы никелевых руд. На Среднем и Южном Урале были открыты промышленные месторождения окисленных руд, в Норильском районе-(полуостров Таймыр) и на Кольском полуострове — месторождения сульфидных медно-никелевых руд. Применительно к разведанным месторожде­ ниям были разработаны технологические схемы извлечения никеля, запроектированы и построены никелевые заводы.

В 1933 г. был пущен первенец отечественной никелевой промыш­ ленности— Уфалейский никелевый завод. В 1938 г. вступил в строй Южно-Уральский никелевый завод в г. Орске. В том же году на

8

Кольском полуострове (город Мончегорск) был пущен комбинат «Североникель». В 1939—=1953 гг. было завершено строительство первой очереди Норильского горно-металлургического комбината (НГМК) — одного из крупнейших предприятий цветной, металлур­ гии Советского Союза. В 1946 г. после окончания Великой Отече­ ственной войны в Печенгском районе (Кольский полуостров), име- 'ющем запасы сульфидных медно-никелевых руд, вступил в строй комбинат «Печенганикель».

Пятилетний план развития народного хозяйства СССР на 1971— 1975 гг. предусматривает дальнейший рост производства никеля за счет увеличения мощности действующих предприятий, совершен­ ствования технологии на базе последних достижений науки и тех­ ники, строительства двух новых никелевых заводов (Барухтальского и Побужского), перерабатывающих окисленные руды.

Развитию и совершенствованию технологии никелевого произ­

В. И. Смирнов, М. С. Максименко, И. Н. Масленицкий, Д. А. Диомидовский, А. В. Ванюков и др., а также коллективы научно-иссле­ довательских и проектных организаций и работников никелевых комбинатов страны.

§ 2. Свойства никеля и его применение

Никель вместе с кобальтом и железом расположен в VIII группе Периодической системьцэлементов Д. И. Менделеева и имеет поряд­ ковый номер 28. По своим физическим и химическим свойствам никель является типичным металлом. Основные физические свойства никеля следующие:

Чистый никель имеет светло-серебристый цвет, его полирован­ ная поверхность обладает отражающей способностью. До 357,6° С никель имеет магнитные свойства, при более высокой температуре Он становится немагнитен. Никель обладает хорошими механиче­ скими свойствами, высокой пластичностью и хорошо обрабатывается в горячем и ^холодном состояниях.

Из химических свойств никеля наиболее важна высокая корро­ зионная стойкость в атмосфере воздуха и в ряде агрессивных сред,

9