Рафинирование черновой меди

Рафинирование используется для удаления примесей из меди, обладающих более высоким сродством к кислороду по сравнению с медью. Процесс достаточно давно эксплуатируется и проводится в периодическом режиме в стационарных или поворотных печах. Далее медь идёт на изготовление анодов и электролитическое рафинирование.

Основная задача процесса электролиза меди – получение катодной меди высокого качества.

Для повышения производительности этого передела и снижения издержек используют:

1. увеличение концентрации серной кислоты в электролите;

1. увеличение плотности тока до 300 и более А/м²;

1. уменьшение межэлектродного расстояния;

1. фильтрацию электролита;

1. увеличение температуры электролита до 60-65 °С;

1. увеличение скорости циркуляции электролита;

1. совершенствование конструкции ванн и способов циркуляции электролита.

Одним из «новшеств – безосновный электролиз, в котором в качестве основы для катодов используются не медные одноразовые катодные основы (производимые в отдельном технологическом цикле), а многоразовые основы из титана или нержавеющей стали.

Схема медного завода ГМК "Норильский никель"

Никель

В России главную часть минерально-сырьевой базы никелевой промышленности образуют сульфидные медно-никелевые месторождения Норильского района: Норильск-1, Талнахское и Октябрьское. Основным объектом разработки в последние годы являются богатые («сплошные») руды, среднее содержание никеля в которых равно 3,12–3,65%. На долю норильских месторождений приходится не менее 85% подтвержденных запасов никеля страны. Десятая часть подтвержденных запасов никеля учтена по 8 сульфидным месторождениям Кольского полуострова (Мурманская область), руды которых более чем на 90% вкрапленные (среднее содержание никеля – 0,5–0,6%). Около 10% запасов никеля заключено в богатых рудах Заполярного месторождения со средним содержанием никеля 2,15%. Остальные 5% подтвержденных запасов никеля России связаны с силикатными никелевыми рудами месторождений Урала (Буруктальское месторождение).

Крупнейшие производители первичного никеля и его соединений – Россия (~240 тыс. т или 22% мирового производства), Канада (~13 %), Япония (12,7 %), Австралия (7,3 %), Норвегия (7,6 %), Новая Каледония (4,4 %), Китай (3,9 %), Финляндия (3,9 %).

Принципиальные технологические схемы производства никеля из рудного сырья

Никель из рудного сырья получают используя как пиро- так и гидрометаллургические технологии. Пока наиболее распространены пирометаллургические схемы, включающие гидрометаллургические операции:

:

• плавка на штейн;

• конвертирование штейна с получением файнштейна;

• разделение файнштейна с получением медного и никелевого промпродуктов;

• окислительная обработка никелевого концентрата;

• восстановительная плавка закиси никеля;

• электролитическое рафинирование.

Схема никелевого завода ГМК "Норильский никель"

Плавку сульфидного сырья ведут в отражательных, электрических или шахтных печах, а также во взвешенном состоянии на подогретом и обогащенном кислородом дутье.

Несмотря на разные способы переработки файнштейна (в том числе гидрометаллургические), все технологические схемы, исходным сырьём которых являются сульфидные медно-никелевые руды, заканчиваются рафинированием с получением товарного никеля марок Н0, Н1.

Технологическая схема уральских заводов, перерабатывающих окисленные никелевые руды, включает следующие операции:

• окускование руды (методами брикетирования или агломерации);

• восстановительно-сульфидирующую плавку в шахтных печах;

• конвертирование никелевого штейна с получением файнштейна и переводом основной части кобальта в конвертерные шлаки, из которых он потом извлекается;

• многостадийный обжиг с промежуточной операцией выщелачивания – очисткой от меди;

• восстановительную плавку закиси никеля в дуговых электропечах.

Получаемый огневой никель марок Н3, Н4 гранулируется и является товарной продукцией.

За рубежом наибольшее распространение получила технология переработки окисленных никелевых руд на ферроникель, включающая:

• сушку и восстановление руды во вращающихся трубчатых или низкошахтных печах,

• электроплавку,

• двустадийное рафинирование ферроникеля.

Применение плавки на ферроникель в электропечах позволило использовать более дешевые виды топлива и управлять составами продуктов плавки. Быстрому прогрессу производства ферроникеля за рубежом способствовало то, что исходные руды бедны по кобальту, но богаты никелем и плавка на богатый (более 20 % Ni) ферроникель эффективна. При современных ценах на никель и электроэнергию выплавка богатого ферроникеля в электропечах из руд, содержащих менее 1,2% Ni - убыточна. Кроме того, практически теряется кобальт.

Это все понимают, тем не менее, для Буруктальских силикатных руд с содержанием Ni не более 1% в Орске ("Южуралникель") предлагают использовать электропечи немецкого производства.

Анализируя положение в металлургии сульфидного никелевого сырья, можно сказать, что плавки, требующие предварительной операции обжига, постепенно вытесняются совмещенными автогенными процессами. Применяемая сейчас плавка во взвешенном состоянии позволяет использовать теплотворную способность сульфидов, управлять степенью десульфуризации, получать богатые по SO₂ газы. Однако, в шлаках плавки высоко содержание ценных компонентов и низкая удельная производительность, необходимо проводить глубокую сушку, что приводит к большому пылевыносу (до 10%) .

Избежать этих недостатков позволяет плавка Ванюкова, обеспечивающая оптимальные условия протекания важнейших процессов и обладающая высокими технологическими показателями.

С В И Н Е Ц