5. Переработка лома и отходов на никелевой основе

Никельсодержащее вторичное сырье подразделяется на 3 класса: А (лом и отходы кусковые), Б (стружка) и Г (прочие отходы). Классы А и Б имеют по 4 группы. В зависимости от характера лома и отходов содержание в них никеля может быть от 25 до 98%. Никельсодержащая стружка может содержать, %: 49-81 Ni; 0,3-1 Co; 13,5-19,5 Cr; 2,5-6W; 2,2-3,2 Mo;0,05-0,27 Cu. Особая роль во вторичной металлургии никеля принадлежит отработанным щелочным аккумуляторам, в общей массе которых содержание никеля составляет 8-10%.

Переработку вторичного никельсодержащего сырья на практике пирометаллургическим путем осуществляют с получением ферроникеля или металлического никеля (в последнем случае переработку ведут совместно с никелевым или медно-никелевым первичным сырьем).

Плавку на ферроникель наиболее часто ведут в дуговых сталеплавильных трехфазных электропечах (ДСП-6Н2, емкость 6т, мощность 4000кВА; ДСП-12, ДСП-25). В основе плавки на ферроникель лежит различие в прочности соединений металлов, присутствующих в шихте, с кислородом. По возрастанию сродства с кислородом их можно расположить в следующий ряд: Cu, Ni, Co, Mo, Fe, W, Cr. Для удаления при плавке из ферроникеля Cr, W, Co их нужно окислить и перевести в шлак. Атмосфера в печи при плавке должна иметь восстановительный характер, чтобы избежать интенсивного окисления электродов, поэтому для окисления примесей в шихту вводят "твердый" кислород (высокожелезистую руду или окалину, содержащие Fe₂O₃, а также NiO). Восстановителем оксидов металлов является углерод, содержащийся в сырье и добавляемый в шихту. В качестве флюса в шихту вводят кварц (5-6% от массы сырья). Медь и кобальт практически целиком остаются в ферроникеле. Большую сложность представляет удаление из ферроникеля серы и фосфора (для их удаления нужно наводить в печи известковистый шлак).

Процесс плавки периодический. Основные его стадии: подготовка шихты к плавке, загрузка шихты и ее расплавление, доводка металла, скачивание шлака, слив шлака. Полученный ферроникель гранулируют. Температура металла при сливе из печи до 1700^оС. Выход ферроникеля от массы шихты около 60%, извлечение в него никеля около 97%. Ферроникель марки ФН-1 должен содержать не менее 25% Ni+Co (в т.ч. Со не более 0,25%), ФР-3 – соответственно 15 и 0,35%.

6. Переработка вторичных цинкосодержащих материалов

Цинксодержащее вторичное сырье подразделяется на 3 класса: А (лом и отходы кусковые). Б (стружка) и Г (прочие отходы). Классы в свою очередь подразделяются на 3 группы в зависимости от химического состава. Привести примеры химического состава цинксодержащих отходов некоторых производств (цинковые кеки, шлаки свинцового производства. пыли заводов черной металлургии и др.).

Высокосортное цинксодержащее вторичное сырье используют для производства сплавов. Низкосортное сырье и отходы различных производств, содержащие цинк в основном в оксидной форме, можно перерабатывать пирометаллургическим путем с использованием вельц-процесса, фьюминг-процесса или электротермии. Все три способа основаны на возможности восстановить оксидные соединения цинка при температурах, превышающих температуру его кипения (906^оС), перевести цинк в виде пара в газовую фазу, из которой затем извлечь его после окисления до ZnO в виде тонкой пыли (вельц- или фьюминг-возгоны) или в жидком виде (при электротермии). Рассмотреть более подробно технологию переработки цинксодержащих материалов вельц-процессом, которым можно перерабатывать твердые цинксодержащие оксидные отходы различных производств.