Сурет 3 - Никельді тотыққан кендерден өндірудің принципиалды сұлбасы

Оттық никель өндірісі

Файнштейннен оттық никель өндіру технологиясы тотықтырып күйдіру мен никельдің шала тотығын тотықсыздандырып балқыту сатыларынан құралады.

Файнштенді тотықтырып күйдірудің мақсаты - күкірттен тазарту мен никельді тотыққа айналдыру. Күкіртті тотықтыру жоғары температураларды қажет етеді, ал никель сульфиді жеңіл балқиды. Сондықтан файнштейнді екі сатыда тотықтырады. Бірінші сатыда күйдіруді қайнау қабатты пештерде салыстырмалы төмен (950 - 1000^○С) температураларда жүзеге асырады. Екінші сатыда күйдіруді құбырлы айналмалы пештерде (1200 - 1300^○С) температураларда жүргізеді

2Ni₃S₂ + 7O₂ = 6NiO + 4SO₂

Тотықсыздандырып балқыту үрдісін сыйымдылығы 4 - 10 т доғалы электр пештерінде іске асырады. Шикіқұрам материалдары никель тотығы, мұнай коксы, әктас қолданылады. Балқыту барысында никель тотығы кокс көміртегісімен Ni₃C карбидке дейін тотықсызданады.

6NiO + 5C = 2Ni₃C + 3CO₂

Құрамында 2,2% С бар металды көміртегіден тазарту үшін балқыту соныңда пешке қосымша никель тотығы тиеледі. Нәтижесінде таза (98,6%) оттық никель алынады:

Ni₃C + 2NiO = 5Ni + CO₂

Пешке тиелген әктас никельдің пеш атмосферасындағы оттегімен тотығуының алдын алып, металды күкіртсіздендіреді:

Ni₃S₂ + 2CaO + 2C = 3Ni + 2CaS + 2CO

Никельді тотыққан кендерден келтірілген технологиялық сұлба бойынша өндірісі келесі кемшіліктерге ие: күрделілігі, қымбат кокстың қолданылуы, никельдің төмен түсімі, темірдің жоғалымдары. Сондықтан соңғы жылдары тотыққан кендерден ферроникель балқытқан тиімді болып саналады.

Сульфидті мыс - никель кендерінен никель өндіру технологиясы

Штейнге балқыту

Сульфидті мыс - никель шикізатын штейнге балқытуды әдетте шахталы, шағылдырғыш, электр пештерде жүргізеді. Бірақ қазіргі уақытта Норильск никелі комбинатында қолданылатын қалқыта балқыту пештері тиімді болып саналады. Никель мөлшері 1,5% - дан жоғары сульфидті мыс - никель кендері байытусыз балқытылады. Ал флотациялық әдіспен байытылған концентраттар агломераттар немесе тотықтырып күйдірілген шекемтастар түрінде қолданылады. Кесектеу барысында күкірттің бір бөлігі тотығады.

Балқыту нәтижесінде мыс - никель штейні мен қож түзіледі. Олардың құрамы, % :

штейн - 7 - 16Ni; 7 - 12Cu; 0,3 - 0,5Co; 47 - 55Fe; 23 - 27S.

қож - 0,07 - 0,11Ni; 0,06 - 0,10Cu; 0,03 - 0,04Co; 41 - 45SiO₂; 24 - 30FeO; 10 - 22MgO; 5 - 12 Al₂O₃; 3 - 5CaO.

Конвертерлеу

Сульфидті кендерден алынған никель міндетті түрде электролитті рафинадтауға ұшырайтындықтан, мыс ‑ никель штейндерін конвертерлеу барысында кобалтті файнштейнде қалдыруға тырысады. Сондықтан конвертерлеу үрдісін темірді жартылай тотықтырып жүргізу қажет. Нәтижесінде құрамы төменде келтірілген файнштейн алынады, %: 35 - 42Ni; 25 - 30Cu; 0,7 - 1,3Co; 3 - 4Fe; 23 - 24S.

Мыс пен никельді бөлу

Мыс ‑ никель файнштейні Ni₃S₂ және Cu₂S сульфидтерінің қорытпасы деп қарастыруға болады. Осы файнштейнді тікелей никель өндірісіне жөнелткен жағдайда құрамы күрделі қорытпа түзіліп, мыс пен никельдің бөлінуі мүмкін болмайды. Сондықтан мыс ‑ никель файнштейндерін алдын - ала мыс пен никельді бөліп алу мақсатымен өңдеуге жөңелтеді.

Алдымен баяу суытылған файнштейн ұсақталып диірмендерде ұнтақталады. Алынған өнімді сілтілі ортада флотация әдісімен байытып бай мыс (68 - 73%Cu, 5%Ni) және никель (68 - 72% Ni, 3 - 4%Cu, 22 - 23%S) концентраттары алынады.

Тазартылмаған никельді алу

Флотациялық никель концентраттарын қайнау қабатты пештерде 1100 - 1200^○С бір сатылы күйдіруден өткізеді. Алынған никель тотығы электр пештерде тотықсыздандырып балқытылады. Оттық никель өндірісінен айырмашылығы бұл үрдісте қождамалар қолданылмайды. Тазартылмаған никель (89 - 92%Ni, 4 - 5%Cu, 1,5 - 3,5%Fe, 2%S) кейіннен электролиттік рафинадтау әдісімен тазартылып, тазалығы 99,93 - 99,99%Ni металл алынады.