52. Конвертирование медно-никелевых штейнов

Для конвертирования медно-никелевых штейнов используют

горизонтальные конвертеры емкостью 75-100 т. В связи с тем, что никель,

получаемый из сульфидных руд, обязательно подвергается

электролитическому рафинированию, при котором можно наиболее

рационально извлечь кобальт, при конвертировании медно-никелевых

штейнов стремятся кобальт полнее оставить в файнштейне.

Присутствующие в медно-никелевых штейнах основные металлы по

убыли сродства к кислороду располагаются в ряд Fe-Co-Ni-Cu. Для того

чтобы кобальт сохранить в файнштейне, процесс конвертирования нужно

вести с неполным окислением железа. В противном случае кобальт

преимущественно будет переходить в конвертерный шлак.

Продувку медно-никелевых штейнов в конвертерах обычно

заканчивают получением файнштейна, содержащего, %: 35-42 Ni; 25-30

Cu; 0,7-1,3 Со; 3-4 Fe; 23-24 S. При этом получают конвертерные шлаки с

2-2,5 % суммы никеля, меди и кобальта. С целью обеднения конвертерные

шлаки подвергают дополнительной переработке в электрических печах в

присутствии восстановителя и бедной извлекающей фазы (рудного

штейна). Продуктами обеднительной плавки являются штейн,

направляемый на конвертирование, и отвальный шлак.

53. Способы переработки медно-никелевых файнштейнов

Медно-никелевый файнштейн представляет собой в основном сплав

сульфидов Ni3S2 и Cu2S, содержащий кобальт, платиноиды и небольшое

количество железа. Если такой файнштейн по аналогии с никелевым

файнштейном сразу подвергнуть окислительному обжигу с последующей

восстановительной плавкой огарка на металл, то это приведет к получению109

очень сложного по составу металлического сплава, разделение которого на

самостоятельные металлы технически невозможно. Поэтому медно-

никелевые файнштейны вначале направляют на разделение меди и никеля.

Разделение меди и никеля можно осуществить несколькими методами.

Наибольшее распространение получил флотационный метод, при котором

никель концентрируют в богатом никелевом концентрате, а медь в медном.

Перед флотационным разделением файнштейн необходимо медленно

охладить в течение 40-80 ч с тем, чтобы обеспечить хорошее механическое

вскрытие кристаллических фаз при последующем его дроблении и

измельчении.

Медленно охлажденный файнштейн состоит из обособленных

кристаллов трех видов: сульфидов меди и никеля и металлического сплава.

Последний представляет собой твердый раствор никеля и меди

переменного состава. В нём концентрируется до 80 % платиновых

металлов, содержащихся в файнштейне. Металлический сплав можно

перед флотацией выделить магнитной сепарацией и направить на

самостоятельную переработку. В России магнитную фракцию не выделяют

и она полностью переходит в никелевый концентрат.

Флотацию ведут в сильно щелочной среде. Пенный продукт- богатый

медный концентрат- после перечисток направляют в медное производство,

где его расплавляют в отражательных или электрических печах, а расплав

конвертируют до получения черновой меди. В медном концентрате

содержится 68-73 % Cu и до 5 % Ni. Вторым продуктом флотационного

разделения является богатый никелевый концентрат («хвосты» флотации),

содержащий, %: 68-72Ni; 3-4 Cu; до 1 Со; 2-3Fe; 22-23,5 S, а также

большую часть платиновых металлов.

Другим применяемым в современной практике способом разделения

меди и никеля является карбонильный процесс. Его используют для

переработки медно-никелевых файнштейнов, восстановленной закиси

никеля и рафинирования чернового никеля. Карбонильное разделение

меди и никеля основано на способности никеля образовывать при

взаимодействии с СО карбонил - соединение металла с СО. Вместе с нике-

лем образуют карбонилы железо и кобальт; медь карбонилов не образует.

Карбонил никеля Ni(CO)4 плавится при температуре 25 °С и кипит при

43°С. Температура кипения карбонила железа 105°С. Карбонил кобальта

плавится при 51 °С с разложением. При нагревании до температуры выше

180°С пары карбонила никеля разлагаются. Cущность карбонильного

процесса можно описать уравнением:

Ni+4CO = Ni(CO)4 180-200°С

При атмосферном давлении образование карбонилов идет очень

медленно. Равновесие этой реакции можно сдвинуть вправо, т. е. ускорить

процесс, проводя его под давлением 17-23 МПа и при температуре 190-220

°С.110

По этому способу в стальной реактор («бомбу») загружают

перерабатываемый материал, включая дробленый передутый

(металлизированный) файнштейн с пониженным содержанием серы.

Карбонил никеля, загрязненный карбонилом железа, возгоняется, а вся

медь, платиноиды и кобальт остаются в остатке. Технический карбонил

никеля для очистки от железа подвергают фракционной перегонке

(ректификации). Очищенный карбонил направляют в башню разложения,

обогреваемую до 200-220°С. Продуктом разложения могут быть

карбонильный порошок или дробь диаметром до 10-15 мм. Карбонильный

никель содержит не более 0,001 % Cu; 0,005 % Fe; 0,002 % S и до 0,03 % С.