- •1 Сырые материалы доменной плавки
- •1.1 Каменноугольный кокс
- •1.1.1 Процесс коксования
- •1.1.2 Устройство коксовых печей и цехов
- •1.1.3 Качество кокса
- •1.2 Железные руды
- •1.2.1 Классификация и генезис железных руд
- •1.2.2 Оценка качества железных руд
- •1.2.3 Важнейшие месторождения железных руд
- •2 Подготовка железных руд к доменной плавке
- •2.1 Современная к схема подготовки руд к доменной плавке
- •2.2 Агломерация железных руд и концентратов
- •2.2.1 Общие вопросы
- •2.2.2 Конвейерные агломерационные машины
- •2.2.3 Реакции между твердыми фазами
- •2.2.4 Плавление шихты, кристаллизация расплава и образование конечной микроструктуры агломерата
- •2.2.5 Удаление вредных примесей из шихты при спекании руд и концентратов
- •2.2.6 Качество агломерата
- •2.3 Производство железорудных окатышей
- •2.3.1 Получение сырых окатышей
- •2.3.2 Высокотемпературное упрочнение окатышей
- •2.3.3 Получение окатышей безобжиговым путем
- •2.3.4 Металлургические свойства окатышей
- •2.3.5 Сравнение металлургических свойств агломерата и окатышей
- •2.3.6 Производство металлизованных окатышей
- •2.4 Процессы восстановления в доменной печи
- •3 Образование чугуна и его свойства
- •3.1 Интенсификация доменной плавки
- •3.1.1 Нагрев дутья
- •3.1.2 Обогащение дутья кислородом
- •3.1.3 Водяной пар в дутье
- •3.1.4 Вдувание углеродсодержащих веществ в доменную печь
- •3.2 Профиль доменной печи
- •3.2.1 Общее понятие о профиле
- •3.2.2 Основные размеры профиля и его составные части
- •3.1. Производство стали в конвертерах.
- •3.1.1 Бессемеровский процесс.
- •3.1.2 Томасовский процесс.
- •3.1.3 Кислородно-конвертерный процесс.
- •3.3 Производство стали в мартеновских печах.
- •3.4 Производство стали в электрических печах.
- •3.5 Новые методы производства и обработки стали.
- •4 Ферросплавы
- •4.1 Введение
- •4.2 Сырые материалы
- •4.2.1 Требования к рудам и их выбор
- •4.2.2 Восстановители
- •4.2.3 Железосодержащие материалы
- •4.2.4 Флюсы
- •4.3 Основные элементы конструкции рвп
- •5 Технический (металлургический) кремний
- •5.1 Особенности процесса карботермического восстановления кремния в горне электропечи
- •5.1.1 Общие положения
- •5.1.2. Влияние температуры предварительного нагрева шихты на химизм карботермического восстановления кремнезема
- •5.1.3. Схема технологических зон горна электропечи
- •5.1.4 Влияние примесей шихты на состав технического кремния
- •5.2 Ферросилиций
- •5.2.1 Физико-химические основы получения ферросилиция.
- •5.2.2 Технология производства ферросилиция.
- •6 Сплавы марганца
- •6.1 Применение и состав сплавов марганца
- •6.2 Марганцевые руды и их подготовка к плавке
- •6.3 Производство сплавов марганца
- •6.3.1 Высокоуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.2 Силикомарганец
- •6.3.3 Низко- и среднеуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.4 Металлический марганец.
- •7 Общие сведения о рудах и концентратах олова
- •7.1 Требования, предъявляемые к рудам и концентратам
- •7.2 Минералы олова
- •7.3 Промышленные типы месторождений олова
- •7.4 Типы оловянных концентратов, поступающих в металлургический передел
- •7.5 Методы обогащения оловянных руд
- •7.6 Влияние типа и вещественного состава руд на их обогатимость
- •7.7 Обогащение россыпей и коренных руд олова
- •7.7.1 Обогащение оловосодержащих россыпей
- •7.7.2 Обогащение оловянных руд коренных месторождений
- •7.8 Доводка оловянных концентратов
- •7.9 Основы современной металлургии олова
- •7.10 Основы теории оловянной восстановительной плавки
- •7.10.1 Восстановление окиси олова и сопутствующих металлов в условиях оловянной плавки
- •7.10.2 Кинетика восстановления окислов металлов и скорость плавки
- •7.10.3 Шлаки оловянной восстановительной плавки
- •7.10.4 Плавка в электрических печах
- •7.10.5 Отечественная практика электроплавки оловянных концентратов
- •7.11 Схема рафинирования олова пирометаллургическим способом
- •8 Производство свинца
- •8.1 Введение
- •8.2 Руды и концентраты
- •8.3 Способы получения свинца
- •8.4 Шихта
- •8.4.1 Состав шихты
- •8.4.2 Приготовление шихты
- •8.4.3 Агломерирующий обжиг свинцовых концентратов
- •8.5 Теория шахтной восстановительной плавки
- •8.5.1 Общие сведения
- •8.5.2 Теоретические основы восстановления окислов металлов
- •8.5.3 Восстановительная способность печи и способы ее регулирования
- •8.5.4 Шлак свинцовой плавки
- •8.5.5 Штейн и шпейза
- •8.5.6 Шахтная восстановительная плавка
- •8.5.7 Топливо
- •8.5.8 Дутье
- •8.6 Реакционная плавка свинца
- •8.6.1 Теоретическая сущность процесса
- •8.6.2 Реакционная плавка в короткобарабанной печи
- •8.7 Электроплавка свинца
- •8.7.1 Реакционная электроплавка свинца
- •8.7.2 Восстановительная электроплавка свинца
- •9.1 Общие сведения и методы получения
- •9.2 Технологические свойства
- •9.3 Области применения
- •9.4 Характеристика рудного цинкового сырья
- •9.5 Основные способы извлечения цинка из сырья
- •9.6 Обжиг цинковых сульфидных концентратов
- •9.6.1 Цели и типы обжига
- •9.6.2 Химизм процессов обжига
- •9.6.3 Обжиг цинковых концентратов для выщелачивания
- •9.7 Химизм кислотно-основных взаимодействий при выщелачивании
- •9.8 У глетермическое восстановление цинка
- •9.8.1 Цели и типы восстановления
- •9.8.2 Химизм восстановления окисленных цинковых материалов
- •9.9 Вельцевание цинковых кеков, цинковистых шлаков и других материалов
- •9.10 Дистилляция цинка из агломерата
- •10 Производство меди и никеля
- •10.1 Сырье для производства меди и никеля. Вспомогательные материалы
- •10.1.1 Классификация рудного сырья
- •10.1.2 Медные руды
- •10.1.3 Никелевые руды
- •10.2 Электроплавка окисленных никелевых руд.
- •10.3 Электроплавка сульфидных медно-никелевых руд и концентратов
- •10.4 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.4.1 Термодинамика основных реакций процесса
- •10.4.2 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.5 Переработка медно-никелевого файнштейна
- •10.5.1 Разделение медно-никелевого файнштепна флотацией
- •10.5.2 Обжиг никелевого файнштейна и концентрата. Восстановительная электроплавка закиси никеля.
- •10.6 Восстановительная электроплавка закиси никеля
- •10.7 Способы получения меди из рудного сырья
- •11 Способы получения алюминия
- •11.1 Основы электролиза криолитоглиноземиых расплавов
- •11.2 Сырье и основные материалы
- •11.2.1 Основные минералы и руды алюминия
- •11.2.2 Фториды
- •11.2.3 Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
- •11.2.4 Проводниковые материалы
- •11.3 Корректировка состава электролита
- •11.4 Выливка металла
- •11.5 Транспортно-технологическая схема цеха электролиза
- •11.6 Способы очистки отходящих газов
10.5 Переработка медно-никелевого файнштейна
10.5.1 Разделение медно-никелевого файнштепна флотацией
Режим охлаждения файнштейна. Медно-никелевый файнштейн имеет ясно выраженное кристаллическое строение и состоит из кристаллов двух видов: кристаллов сульфида никеля с небольшой примесью сульфида медики кристаллов сульфида меди с небольшой примесью сульфида никеля. В файнштейне с малым содержанием серы имеются кристаллы сплава меди с никелем. Структура медно-никелевого файнштейна показана на рис.78.
Исследованиями И. Н. Масляницкого и С. Л. Кричевского было установлено, что для разделения флотацией требуется медленное охлаждение файнштейна. В процессе охлаждения кристаллы каждого сульфида должны обособиться один от другого и вырасти до большого размера.
Рис. 78. Структура медно-никелевого файнштейна
Режим охлаждения файнштейна можно разделить на четыре периода. В течение первого периода масса файнштейна остается жидкой, и скорость охлаждения в этом периоде не имеет значения. Второй период начинается с появления первых кристаллов и включает все время кристаллообразования. Размеры кристаллов увеличиваются с уменьшением скорости охлаждения, поэтому для лучшего разделения файнштейна флотацией необходимо во время образования кристаллов охлаждать файнштейн медленно со скоростью не больше 28 град в час. Медленное охлаждение надо начинать с температуры на 60—100 град выше конечной температуры затвердевания файнштейна. Температура начала затвердевания файнштейна, содержащего 50—55% никеля и 20—25% меди, равна примерно 750—780°С, а файнштейна с соотношением Ni : Cu=l : 1 составляет 930° С, так как температура плавления у сульфида меди выше, чем у сульфида никеля. По окончании затвердевания в кристаллах сульфида никеля остается примерно до 2% сульфида меди. Третий период, является периодом превращения β-сульфида никеля в α-сульфид; превращение происходит в интервале температур 598—510°С. Превращение β-Ni3S2 в α-Ni3S2 сопровождается уменьшением концентрации Cu2S в твердом растворе сульфидов никеля. При медленном охлаждении файнштейна сульфид меди вытесняется из кристаллов сульфида никеля и отлагается на кристаллах сульфида меди, при этом кристаллы сульфида никеля Ni3S2 становятся более чистыми. На практике для лучшего обособления кристаллов сульфидов меди и никеля скорость охлаждения поддерживают в пределах 5 град в час. Соблюдение режима охлаждения в третьем периоде наиболее важно для обеспечения чистоты кристаллов сульфида никеля и сульфида меди в файнштейне.
Четвертым периодом охлаждения файнштейна является период после превращения β-Ni3S2 в α-Ni3S2. Теоретически этот период начинается при 510°С, но, учитывая время, требующееся для окончания превращения одной формы сульфида никеля в другую, медленное охлаждение надо продолжать до температуры, значительно более низкой (примерно до 100°С). Скорость охлаждения файнштейна в этом периоде может быть доведена до 50—60 град в час.
Чистота и степень разделения сульфидов никеля и меди определяются главным образом содержанием серы и железа в файнштейне. При повышении содержания железа ухудшается структура файнштейна и результаты его разделения, так как сульфиды меди и никеля загрязняются сульфидом железа. Исследования Северо-Кавказского горнометаллургического института показали, что при содержании в файнштейне 1—3% железа, охлаждать его следует со скоростью 10 град в час от 600—650 до 400—450° С. Выше и ниже этих температур охлаждение можно производить с большей скоростью.
Содержание серы определяет количество металлической фазы, которая является основным источником загрязнения концентратов, получаемых при флотации файнштейна, другим металлом, т. е. никелевого концентрата медью и медного концентрата никелем. Исследования показали, что при повышении содержания серы в файнштейне улучшается структура файнштейна и его разделение на никелевый и медный концентраты.
Флотация файнштейна. Перед флотацией блоки медно-никелевого файнштейна разбивают и дробят. Разбивку производят стальной бабой с электрокрана или копром. Дробление осуществляют в три стадии до 20 мм в щековых и конусных дробилках. В флотационном отделении файнштейн подвергают мокрому измельчению в две стадии в шаровых мельницах до размера частиц менее 0,04—0,05 мм с целью отделить кристаллики сульфидов один от другого. Отделению помогает то, что при дроблении куски файнштейна дают трещины преимущественно по местам соприкосновения разнородных кристаллов, а не по телу однородного вещества. Файнштейн с высоким содержанием серы хрупок и его дробление и измельчение не вызывает особых трудностей.
Схема флотации медно-никелевого файнштейна предусматривает получение двух конечных продуктов — никелевого и медного концентратов и третьего промежуточного продукта.
Флотацию файнштейна ведут в сильно щелочной среде с получением медного концентрата, всплывающего с пеной, и никелевого концентрата, не всплывающего с пеной. Для флотации применяют два реагента: соду каустическую (3—3,2 кг/т файнштейна), устанавливающую сильно щелочную среду, и ксантогенат калия (1 кг/т файнштейна), создающий условия для всплывания сульфида меди.
Пенный продукт (грубый медный концентрат) и непенный продукт многократно перечищают, в результате получают концентраты высокого качества: никелевый концентрат (68—70% Ni, 3—4% Сu) и медный концентрат (68—73% Сu и 3,5—5% Ni). В никелевый концентрат извлекается 96—97% никеля и около 92% кобальта и переходит около 8% меди, в медный концентрат — 91 — 92% меди и 3—4% никеля. Выход никелевого и медного концентратов зависит от состава файнштейна. Для некоторых файнштейнов выход никелевого концентрата составляет на одном заводе 55%, а на другом 67%, а медного соответственно 45 и 33%.
В отличие от флотационного обогащения руды при разделении медно-никелевого файнштейна флотацией отвальных хвостов не получают. Все металлы — никель, медь, кобальт и платиноиды распределяются между продуктами флотации и извлекаются при последующей переработке. Метод флотационного разделения медно-никелевого файнштейна экономически эффективен и получил широкое распространение.