§ 22. Рафинирование и обогащение ферроникеля

Для использования ферроникеля в сталеплавильном производстве его обогащают и рафинируют от Si, Сг, С, S и Р. Ферроникель должен содержать минимальное количество примесей. Его состав должен отвечать техническим условиям. Например, согласно ТУ48-3–75, ферроникель марки ФН6 должен содержать: >6% Ni+Со (в том числе кобальта <0,5%), ≤0,1% Сг, С, Сu (каждого), 0,04% S и 0,05% Р. Рафинирование проводится в вертикальном конверторе с верхним кислородным дутьем в две стадии при температуре 1500–1600⁰С. Первую стадию осуществляют в конверторе с кислой футеровкой. В этот период происходит окисление кремния, хрома и углерода (большей части). В первом периоде удаляется в газовую фазу до 30% S. При бесфлюсовой плавке получается шлак с 35–38% SiO₂ и 42–48% FeO. После удаления шлака ферроникель в жидком виде заливают в основной конвертор с магнезитохромитовой футеровкой, где проводят вторую стадию наведением известкового шлака, для чего загружают известняк. Во втором периоде продолжается окисление углерода и интенсивно окисляется фосфор до Р₂О₅, так как устранена возможность восстановления Р₂О₅ кремнием и углеродом. Образующиеся в результате реакций 4Р + 5О₂ + 8СаО = 2 (СаО)₄•Р₂О₅ и FeS + СаО = FeO + CaS фосфат и сульфид кальция растворяются в шлаке и удаляются из конвертора. Во второй стадии происходит также окисление железа и ферроникель обогащается никелем за счет шлакования железа. Образовавшийся известково-железистый шлак, содержащий 25–30% Fe и 25–30% СаО, может быть использован как железосодержащее сырье в черной металлургии. Продувку заканчивают, когда содержание никеля и примесей в ферроникеле будет удовлетворять заданным условиям.

Потери никеля и кобальта со шлаками растут в значительной степени с ростом их концентрации в сплаве. Поэтому продувку чернового никеля ведут до содержания никеля не более 8–12%. Процесс рафинирования и обогащения ферроникеля с верхней продувкой кислородом в вертикальном конверторе характеризуется следующими показателями: средняя масса плавки товарного ферроникеля 30–32 т, часовая производительность конвертора 22–24 т, расход кислорода на 1 т никеля в товарном ферроникеле 880–920 м³, продолжительность плавки 70–75 мин, продолжительность продувки 24–26 мин, стойкость футеровки 120–140 плавок (кислая) и 300–360 плавок (основная). Использование конвертора под дутьем составляет 32–36% календарного времени, содержание никеля в товарном ферроникеле 8–12%.

Ниже приводятся показатели распределения никеля и кобальта по продуктам конвертирования при получении ферроникеля, содержащего 8–12% Ni:

Со Ni

В товарный ферроникель 92–94 92,5–94,5

В шлак:

кислый 0,3 0,3

основной 0,8 0,8

В пыль и неучтенные потери 5–7 5–7

Общее извлечение никеля и кобальта из руды в товарный ферроникель составляет 83–86%, железа 46–48%. На 1 т (никель + кобальт) в товарном ферроникеле расходуется условного топлива 26–29.т, в том числе мазута 15–16 т, антрацитового штыба (угля) 12–13 т и электроэнергии 76–78 тыс. кВт-ч.