Реферат: «Производство никеля»

Московский Государственный Авиационный Институт

(Технический Университет)


кафедра «Конструкционные материалы»


Реферат

на тему:

«Производство никеля»



Студент: Павлюк Д.В.

группа 02-206





Преподаватель: Тазетдинов Р.Г.






2000г.


Содержание:


Введение……………………………………………………………………………….3

Общие сведения о производстве никеля на различных предприятиях……………4

Схема обжига флотационного концентрата с полным возвратом пыли…………..5

Схема обжига флотационного концентрата с частичным возвратом пыли……….7

Обогащение никелевых руд………………………………………………….……….9

Флотация……………………………………………………………………………….9

Переработка медно-никелевых штейнов…………………………………………….11

Переработка файнштейна…………………………………………………………….11

Получение металлического никеля………………………………………………….13

Электролитическое рафинирование…………………………………………………14

Список использованной литературы ………………………………………………..16


ВВЕДЕНИЕ


Кобальт и никель как индивидуальные химические элементы открыты лишь в середине XVIII в. Но их минералы были известны с древнейших времен.

Минералы никеля употреблялись в Китае за 235 лет до н. э. для изготовления монет, в которых содержалось 78% меди и до 20% никеля (этот сплав назывался пагфонгом). В Европе аналогичный минерал был открыт в 1094 г. в Саксонии. Но так как извлечь из него металл не умели, то назвали «купферникель», что означает «дьявольская медь».

Никель был открыт шведским ученым А. Ф. Кронштедтом и 1751 г. в минерале николите. Первое практическое применение он обрел в 1824 г., когда в Европе появилась имитация китай­ского пагфонга, а с 1850 г. в ряде стран началось производство мелких никелевых монет.

В конце XIX и начале XX в. были открыты многие исклю­чительно ценные свойства кобальтовых н никелевых сплавов и с этого времени оба металла приобретают все подрастающее зна­чение. И кобальт, и никель принадлежат к стратегическим металлам, н применяются в очень важных областях играющих первостепенную роль в научно-техническом прогрессе.

Кобальт и никель широко применяются для изготовления маг­нитных сплавов. Качество постоянных магнитов определяется величиной остаточной индукции (в гауссах) и коэрцитивной си­лой, т. е. сопротивлением размагничиванию (в эрстедах). Кроме того, магниты должны быть устойчивы к температурным и меха­ническим воздействиям (вибрации) и поддаваться обработке.

Никель и кобальт не принадлежат к числу наиболее распро­страненных элементов, но они широко распространены в природе. Оба металла обнаружены в солнечной короне и найдены в метео­ритах, а на земле встречаются повсеместно: в горных породах, в морской и речной воде, в каменных углях и почве, в раститель­ных и животных организмах. Их абсолютное и относительное ко­личество в каждом случае варьирует в довольно широких преде­лах, но, как правило, никеля больше, чем кобальта.

В земной коре кобальт и никель находятся преимущественно в виде сульфидов и арсенидов или продуктов их окисления, а так­же в виде силикатов, образуя самостоятельные минералы и соп­ровождая аналогичные минералы железа, меди, марганца и неко­торых других элементов. По-видимому, близость ионных и атом­ных радиусов этих металлов допускает взаимное замещение. При этом в никелевых и железных рудах, а также в силикатных гор­ных породах соотношение Со : Ni в ряде случаев примерно такое же, как и в метеоритах, В отдельных месторождениях Сибири и Урала никель был найден в металлическом состоянии.

Полагают, что пo мере охлаждения земной коры различные химические элементы выделялись как бы в три этажа: в более глубоких внутренних слоях тяжелые металлы, за ними сульфиды и, наконец, в самом внешнем поясе — силикаты. В результате дифференциации магмы кобальт и никель концентрируются в ос­новном в ультраосновных горных породах, причем их содержание выше в тех скалах, которые выделились раньше. Так, например, в базальтах относительное количество обоих металлов в 6 раз выше, чем в олигоклазах, а в гранитах совершенно ничтожно.

Если судить по составу метеоритов, то можно полагать, что в недрах земли содержится до 8—10% кобальта и никеля, в сульфидах от 1 до 4%, а в силикатах 0,001% Со и 0,02% Ni. По дан­ным, общее содержание никеля в земной коре 0,02% и соответ­ственно кобальта 0,001%. Однако за последние годы и ряде работ приводятся иные данные: содержание кобальта в них оце­нивается в 0,004%, никеля 0,01%.

Следы никеля обнаружены в продуктах вулканических извер­жений и в нефти, в минеральных источниках и в пахотной земле, в растениях и в живых организмах (в частности, он содержится в поджелудочной железе).

В основном минералы никеля и кобальта представляет собой сульфиды, арсениды, арсенаты и силикаты. Они часто образуют соединения с примесью железа, меди или марганца, свинца и не­которых других металлов. При этом кобальта больше в сульфидах и арсенидах, а никеля — в силикатах.

Собственно никелевых минералов и минеральных видов изве­стно около 50. В основном это сульфиды, арсениды и силикаты. Силикаты никеля содержат следы кобальта, a арсениды сопровождаются аналогичными кобальтовыми минералами.

Наиболее важное промышленное значение в настоящее время имеют пентландит, никелин и гарниерит. Никель входит в состав многочисленных минералов других элементов, среди которых особенно важное значение имеет пирротин. Хотя содержание никеля здесь не превышает 0,6%, но распространенность пирротина, мощность его месторождений и сравнительная доступность ни­келевых включений делает извлечение этого металла из руд прак­тически целесообразным.

Никелевые и медно-никелевые руды часто сопровождаются ми­нералами не только кобальта, но и некоторых других ценных ме­таллов, в том число платины и ее аналогов.


^ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ НИКЕЛЯ НА РАЗНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.


Производство никеля из руд включает несколько стадий переработки сы­рья с получением на каждой из них соответствующего полупродукта. В мировой практике на большинстве предприятий, производящих никель, такими полупродуктами являются никелевый концентрат или никелевый (медно-никелевый) файнштейн. Они направляются на окислитель­ный обжиг для возможно более полного удаления серы из материала пе­ред последующей переработкой его на анодный металл.

Содержание серы в закиси никеля перед ее плавкой на аноды должно быть в пределах 0,01-0,5 %. Такое низкое содержание можно получать окислительным обжигом сульфидного материала лишь при 1100—1250 С. Нагрев никелевого сульфидного материала до такой температуры сопро­вождается спеканием и оплавлением его зерен уже при 650—750 С, что и явилось тем барьером, который долго не могли преодолеть во время ис­пытаний обжига этих материалов в печах кипящего слоя.

До внедрения окислительного обжига никелевых сульфидных полу­продуктов в промышленных печах кипящего слоя(КС) его подготовку к высокотемпера­турной обработке осуществляли в две стадии: первую — в многоподовых печах при температурах до 840-860°С с механическим перегреванием ма­териала на 12 подах и пересыпанием его с пода на под и вторую — в трубча­той вращающейся печи с нагревом закиси никеля до 1100—1250С. На пер­вой стадии обжига зерна сульфидного материала медленно нагревались до 840-860°С, окисляясь с поверхности, что предотвращало их спекание в интервале температур 650-750°С. Процесс осуществляли в сложных по конструкции, громоздких и трудно управляемых печах, занимавших большую площадь, требовавших большого расхода углеродистого топлива и тяжелого физического труда.

Вторую стадию окислительного обжига осуществляли без каких-либо трудностей в трубчатых вращающихся печах, получение высокой темпе­ратуры в которых достигалось за счет сжигания углеродистого топлива.

Освоение процесса окислительного обжига в печах позволило устра­нить крупные недостатки прежней технологии и перевести ее на автоген­ный режим. Появилась возможность механизировать и автоматизировать отдельные операции и весь процесс.

Получаемые при обжиге отходящие газы содержат повышенную кон­центрацию сернистого ангидрида, что позволяет производить из него сер­ную кислоту. Избыточное тепло процесса можно отводить и использовать для технологических нужд.

В настоящее время окислительный обжиг никелевых сульфидных мате­риалов и полупродуктов широко применяют в производстве никеля. В связи с тем, что объемы производства никеля во всем мире непрерывно возрастают, дальнейшее совершенствование технологии этого вида обжи­га имеет большое значение. Необходимо изыскивать резервы для даль­нейшего улучшения технико-экономических показателей и повышения эффективности производства.

На никелевых предприятиях исходным материалом для обжига в ки­пящем слое являются никелевые файнштейны и никелевые концентраты, получаемые при разделении медно-никелевых файнштейнов методом фло­тации.

Никелевый файнштейн получают из окисленных никелевых руд. содер­жащих мало меди, путем восстановительно-сульфидирующей плавки на штейн с последующей продувкой его в конверторах. Так получают файн­штейн на Уфалейском никелевом заводе, комбинате "Южуралникель" в Советском Союзе, заводе "Дониамбо" в Новой Каледонии, заводе "Сисакаима" в Японии и на других предприятиях. Полученный из окисленных никелевых руд файнштейн содержит 77-82 % Ni, до 2 % Сu и 16-22 % S.

Из медно-никелевых руд также получают никелевый файнштейн. По этой технологии осуществляют селективное разделение компонентов руды методом флотации с высокой степенью отделения меди от никеля и получают раздельные рудные концентраты: никелевый медный и пирротиновый. На заводе "Томпсон" в Канаде в процессе переработки такого концентрата получают никелевый файнштейн с 75 % Ni, 3 % Си и 20 % S, который направляют на переплавку и отливку сульфидных анодов с по­следующим выделением никеля электролизом.

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.

Т
аким 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:

,

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

 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.

При указанных размерностях и К == 1,157 • 10-5 при опреде­лении скорости дутья, приведенного к нормальным условиям, и К = 4,239 • 10-8 при определении скорости дутья, приведенного к темпера­туре в слое. и нормальному давлению (избыточное давление отсутствует).

Следует отметить, что наличие магнитной фракции как отдельного вида сырья для обжиговых печей сопряжено с усложнением обжигового переде­ла в целом. Магнитную фракцию надо либо точно дозировать к основному потоку никелевого концентрата, что затруднительно, либо обжигать в отдельной печи.

Как показала практика НГМК, обжиг одной магнитной фракции харак­теризуется показателями, значительно отличающимися от показателей об­жига никелевого концентрата. Резкие колебания химического состава и физической структуры частиц магнитной фракции определяют и неста­бильность технологии ее обжига.

В заключение можно отметить, что схему обжига никелевого концент­рата на НГМК нельзя отнести к сложным, однако она обладает ограничен­ными возможностями по существенному повышению удельной произво­дительности из-за увеличения пылевыноса. К недостаткам следует отнести также отсутствие утилизации тепла и серы обжиговых газов.


^ ОБЖИГ ФЛОТАЦИОННОГО КОНЦЕНТРАТА С ЧАСТИЧНЫМ ВОЗВРАТОМ ПЫЛИ


На комбинате "Североникель", как и на НГМК. никелевый концентрат выделяют при разделении медно-никелевого файнштейна методом флота­ции. Концентрата среднем содержит, %: 67,3 Ni; 3,0 Сu; 1,7 Fe; 0,5 SiO; 24 S. Степень измельчения концентрата характеризуется содержанием фракции менее 0,044 мм в количестве 92 %.





Рис. 2. Технологическая схема обжига никелевого концентрата на комбинате "Североникель":

^ 1 - сгуститель; 2 - барабанный вакуум-фильтр; 3 -.бункер с тарельчатым питате­лем; 4 - печь КС; 5 - котел-утилизатор; 6 - циклон; 7 - эксгаустер; 8-электро­фильтр; 9 — трубчатая печь; 10 — холодильник


Действующая в настоящее время технологическая схема переработки никелевого концентрата приведена на рис.2. В соответствии с этой схе­мой пульпа никелевого концентрата после флотационного разделения файнштейна поступает в сгуститель. Туда же подают пневмотранспортом оборотную пыль в количестве около 10 % от массы концентрата. После сгущения и фильтрации на барабанных вакуум-фильтрах кек влажностью 8—9 % поступает в бункер, куда подают также влажные обороты цеха электролиза никеля. Из бункера материалы ленточным транспортером пе­редаются в лопастный двухвальный смеситель, куда поступает также оборотная пыль в количестве 5—10 % от массы концентрата. Далее шихту загружают через свод загрузочной камеры. Горячая закись никеля с темпера­турой 1080—1150 °С из печи КС с помощью двухсекторного регулируемо­го затвора самотеков поступает в трубчатую печь.

Газы от обжига никелевого концентрата попадают сначала в котел-ути­лизатор и параллельно ему работающий водоохлаждаемый газоход, где охлаждаются до 400 °С, проходят грубую очистку в батарейных циклонах и эксгаустером направляются в электрофильтры УГТ-40/з и затем — на производство серной кислоты.

Часть пыли на "Североникеле" является готовой продукцией печи КС. Это в значительной мере ухудшает качество закиси никеля, выходящей из печи КС. Ниже приведен ее наиболее характерный гранулометрический состав,%:

Крупность фракции,

мм ............ +1 -1+0,63 -0,63+0,4 -0,4+0,31 -0,31

Выход, % .....7 15 50 18 10

Закись никеля получается при "жестких" условиях обжига: темпера­туре выше 1100 °С, содержании серы в шихте 21,5-22,5 %. Однако добав­ка пыли делает ее значительно мельче: средневзвешенное содержание мелочи меньше 0,20 мм в смеси закиси из слоя и пыли вместо 3—6 % сос­тавляет 20—30 %. Смесь закиси никеля и пыли представляет собой пыля­щий материал. Это заметно и по материальным балансам последующего передела закиси КС в трубчатых печах: чем больше загружают в трубча­тую печь такой шихты, тем больше получают пыли в котлах-утилизаторах за трубчатыми печами. При загрузке одной пыли в трубчатую течь пылевынос из нее достигает 50—60 %.

Кроме того, подача пыли в готовую продукцию значительно повышает содержание серы в ней. Если закись никеля, выгружаемая из слоя, имеет содержание серы 0.1—0,2 %, то в смеси этой закиси и пыли оно достигает 0.5%.

Таким образом, подача части пыли в готовую продукцию, уменьшая общую циркуляционную нагрузку на обжиг, приводит к существенному ухудшению качества продукта по крупности и содержанию серы.

Важной особенностью технологической схемы комбината "Североникель" является утилизация серы и тепла отходящих газов.


Основные технологические показатели обжига характеризуются сле­дующими данными:

Удельная производительность по концентрату:

на площадь пода, т/(м2 ·сут)..........………………….......... 15

внутренний объем печи, т/(м3. сут) ...........……………... 0,8

Удельный расход воздуха на 1 т концентрата, m'/t ......... 1900

Коэффициент расхода дутья ...................………………... 1.3

Температура в слое, С. ............….......…………………...... 1120

Пылевынос, %:

от загрузки............................……………………………...... 30

от концентрата........................…………………………….. 40

Высота слоя в насыпном состоянии, м .………................. 1,7

Давление воздуха в дутьевой камере (под подиной печи), кгс/см2 0,47

Содержание SO2 в газах после электрофильтров, % .......... 5,5


В целом значения показателей близки к таковым на НГМК. И в том и в другом случаях отмечается большой пылевынос. При обжиге никелевого концентрата на "Североникеле" прямой выход закиси никеля, выгружае­мой из печи КС, меньше, чем на НГМК, что соответствует балансу круго­оборота пыли:

ФП.К. =ФП. – ФП.О.

где ФПК — поток пыли. выделяющейся непосредственно от загружен­ного концентрата;

ФП. — общий поток пыли из печи КС;

ФП.О. — поток оборотной пыли в печь КС.

При ФП. = ФП.О., выход закиси никеля ФЗ.Н. по массе соответствует загрузке концентрата ФК

ФЗН = ФК βЗН /100

Этот случай отвечает схеме обжига с замкнутым циклом пыли — вся пыль обжига возвращается в печь КС.

При ФП < ФПО на обжиг подается большее количество пыли, чем полу­чается в печи КС. В этом случае непосредственный выход закиси никеля, выгружаемой из печи, больше, чем загружается никелевого концентрата.

Схема с таким циклом соответствует норильской: там в печь КС возвра­щается вся пыль собственная, и к ней добавляется пыль из трубчатых и анодных печей.

Схема комбината "Североникель" характеризуется соотношением ФП > ФПО. В этом случае из печи КС выдается меньше закиси никеля, чем загружено концентрата. Положительной стороной этой схемы является уменьшение грузопотока пыли в цикле печей КС. Кроме того. с умень­шением возврата пыли уменьшается пылевынос из печи, и получается более крупная закись никеля. Крупная закись никеля при достаточно высоких скоростях дутья в меньшей степени подвержена конгломерированию и залеганию, легко выгружается из печи КС даже при очень высоких температурах. В конечном итоге изъятие части пыли из кругооборота позволяет интенсифицировать обжиг усложняющих предварительных операций по окатыванию шихты.


^ ОБОГАЩЕНИЕ НИКЕЛЕВЫХ РУД


В характеристике никелевых руд была отмечена та особен­ность, что они обычно содержат минералы — пирротин, пентандит, халькопирит, а также платиновые металлы в основных по­родах, арсеииды и сульфиды никеля и кобальта в кислых маг­мах.

В коре выветривания никель находится в значительной части в виде силикатов — гарниерита и других минералов — и мето­дами механического обогащения не извлекается.

Если пирротин содержит изоморфно связанный с ним пентландит, а меди мало, то все сульфиды извлекаются коллективно и дальнейшее разделение производится металлургическим путем. Можно использовать для извлечения пирротина его магнитные свойства. Хвосты магнитной сепарации после дробления измель­чаются и флотируются.

Так как пирротин легко окисляется, то его необходимо быстро выводить из процесса. Это дает возможность сразу получить сульфидный концентрат и хвосты.

На фабрике фирмы Inеrnational Nikel Co. (Канада), где пе­рерабатываемая руда содержит 3,4% Сu и 1,7% Ni, проводят селективную флотацию с получением одного медного, а потом железо-никелевого концентратов. Медный концентрат три раза переочищают, что дает концентрат, содержащий 25% Сu и 1% Ni.

Исследована руда, являющаяся оруднением габбро-диабаза с нормальной и тонкой вкрапленностью сульфидов меди и никеля.

Основными рудными минералами являются пирротин, халькопи­рит, пентландит и магнетит. Руды содержат — 0,34% Ni и — 0,45% Сu. Основная масса породы представлена полевыми шпа­тами (20%), пироксенами (5—6%), оливином (2—3%) и вто­ричными минералами. Руда перерабатывалась но двухстадийной коллективно-селективной схеме. Черновой концентрат перед се­лекцией подвергался перечистке с подачей соды в количество 300 г/т концентрата.

Изучалась возможность депрессии вторичных минералов в кислой среде. Исследования показали, что время флотации, необ­ходимое для достижения извлечения—97%, в случае примене­ния депрессоров и трансформаторного масла в кислой среде, сокращается до 3—5 мин вместо 15 мин, при флотации в содовой среде. При расходе 367 г/т Na2SiF6 и 184 г/т Na2CO3 содержание Ni увеличивалось в 2 раза при высоком извлечении металла в концентрат.

Другая схема предусматривает коллективную флотацию халь­копирита и никеленосного пирротина со свободным пентландитом с последующей селективной флотацией коллективного концент­рата в содовой среде и с депрессией пентландита и пирротина.

В институте «Гинроникель» приведены опыты по восстановительному селективному обжигу никелевых руд в кипящем слое.

В никелевых рудах часто находятся легко флотируомые шламы магнезиальных силикатов, которые загрязняют концентрат. Для депрессии шламов пустой породы применяют органические депрессоры, например щелочной раствор крахмала, сульфонаты и сульфаты органических веществ, получающихся в целлюлоз­ной промышленности и др. Особенно эффективна карбоксилметилцеллюлоза.

Этиловый ксантогенат можно с успехом применять для извле­чения Ni и Со из различных растворов методом ионной флотации. Разработанный метод заключается в осаждении металлов и флотации их ксантогенатных осадков в обычных флотацион­ных аппаратах с небольшими добавками вспенивателя. Присут­ствующие в водах шламы не ухудшают процесс ионной флотации.

Прогресс регенерации этилового ксантогената из соответст­вующих солей никеля заключается в обработке ионного продук­та водным раствором, щелочи. Степень регенерации зависит от времени перемешивания, температуры процесса и расхода щело­чи и при оптимальном режиме составляет 70—80 %.

За последнее время для ряда сульфидных руд нашло приме­нение бактериальное выщелачивание, хотя выполнение процес­са оказалось довольно трудной операцией. Приготовление чистой суспензии бактерий с помощью центрифугирования требует много времени и малоэффективно. Поэтому предприняты по­пытки флотационного выделения бактерий из раствора.


ФЛОТАЦИЯ


Ионная флотация. В настоящее время известны три разно­видности флотации: собственно ионная флотация, ионное фрак­ционирование и флотоэкстракция. Пенное фракционирование представляет собой такую разновидность ионной флотации, при которой образуется устойчивая пена. Ее собирают но фракциям, содержащим преимущественно один из извлекаемых компонен­тов, достигая таким образом селекции различных компонентов раствора или пульпы.

Флотоэкстракцией предлагается называть такую разновид­ность флотации ионов молекул или коллоидно-дисперсных час­тиц, при которой извлекаемые компоненты выносятся из объема на поверхность с помощью воздушных пузырьков, а затем по­следние приходят через слой экстрагента (обычно органические вещества), в которых растворяются извлекаемые из водного рас­твора соединения.

Сущность ионной флотации в наиболее типичном случае со­стоит в том, что раствор (или суспензия), содержащий полезный компонент, в значительной мере в диссоциированном на ионы виде выводят реагентом (собирателем), также диссоциированным на ионы. Ионы собирателя должны быть противоположны по знаку ионам, содержащим полезный компонент. В результате их взаимодействия должно образоваться малодиссоциированное соединение, обладающее поверхностной активностью. При таких условиях пропускание воздуха представляет собой такую разновидность ионной флотации, при которой образуется устойчивая пена. Ее собирают но фракциям, содержащим преиму­щественно одни из извлекаемых компонентов, достигая таким образом селекции различных компонентов раствора или пульпы

Для практического ознакомления с флотацией приводим описание флотации на двух заграничных фабриках. Фирма Tompson находится в Канаде. Она перерабатывает медно-никелевую сульфидную руду (отношение меди к никелю равно 1 : 15), ми­нералы халькопирит, пентландит и никельсодержащий пир­ротин (соотношение 1 : 2,2). Флотация проводится по следую­щей схеме:

Руду дробят в две стадии, а измельчение проводят сначала в стержневой мельнице, а затем в галечных мельницах в замк­нутом цикле с гидроциклоном. Халькопирит и пентландит пе­реходят в концентрат медно-никелевой флотации, а никельсодержащий пирротин флотируется в процессе никелевой фло­тации.

Реагентами для медно-никелевой флотации служат амиловый ксантогенат и спиртовой пенообразователь. Для депрессии пентландита при селекции модно-никелевого концентрата исполь­зуется известь. Медный концентрат переочищают 4 раза в при­сутствии реагента депрессора (органический коллоид, готовит­ся на основе декстрина). В никелевую флотацию для активации пирротина кроме дополнительного количества собирателя и пенообразователя подают медный купорос.

руду, добываемую подземным способом, подвергают дробле­нию в две стадии, а затем измельчают также в две стадии; первую стадию измельчения осуществляют в стержневой мельнице, работающей в открытом цикле, а вторую — в галечных мельни­цах в замкнутом цикле с гидроциклонами. В качестве дробящей среды в галечных мельницах служат куски размером 150 мм.

В концентрат медно-никелевой флотации переходят халькопирит и пентландит, а никельсодержащий пирротин флотнруется и про­цессе никелевой флотации.

Медно-никелевую флотацию осуществляют с помощью только двух реагентов — амилового ксантогената и спиртового пенообразователя. Известь используется для депрессии пентландита при селекции медно-никелевого концентрата. Медный концентрат переочищают 4 раза в присутствии реагента депрессора, являю­щегося органическим коллоидом, изготовленным на основе дек­стрина. Для активации пирротина при флотации никелевых руд кроме дополнительного количества собирателя и пенообра­зователя подают медный купорос. Всего для флотации на фаб­рике установлено 139 флотационных камер механического типа размером 1250 Х 1600 мм па трех уступах и предусмотрено место для установки еще 170 таких же камер. Реагенты, применяемые для флотации на фабрике Томпсона, и их расход приведены ниже:

Реагент Расход кг/м:

Амиловый ксантогенат калия 0,08

Спиртовой пенообразователь 0,025

Известь 0,75

Депрессор 0,04

Медный купорос 0,125

Финская медн