Таблица 5.4 - Содержание основных элементов в рудах и концентратах
Вид сырья Ni Cu Co S Fe Руда Концентрат 0,3-0,15 3,6-6,5 0,2-2,5 3,0-6,0 0,02-0,20 - 17-28 38-40 30-40 26-30
Схема переработки концентратов аналогична рассмотренным ранее – агломерация, плавка, конвертирование штейна с получением файнштейна, содержащего сульфиды никеля и меди. После охлаждения, дробления и измельчения файнштейн направляют на обогащение флотацией, и в результате которой получают медный и никелевый концентрат. Медный концентрат, в котором находятся золото и серебро, направляют на переработку в медное производство. Никелевый концентрат подвергают окислительному обжигу в печах кипящего слоя (рисунок 5.9), а полученный оксид никеля восстанавливают до получения чернового никеля, который содержит до 6,5 % меди, 4 % железа, 1-2 % кобальта и до 2,5 % серы. Такой никель очищают в электролизерах, где катодом служит чистый никель, а анодом – пластины, отлитые из чернового никеля. Электролитом служит раствор NiSO4 в серной кислоте с добавкой HCl. Особенностью процесса электролиза является высокий электроотрицательный потенциал никеля (около – 0,63 В), и поэтому на катоде кроме никеля будут разряжаться и другие катионы с меньшей величиной потенциала – Fe, Co, Cu.
71
1 – шатер колошника; 2 – загрузочная плита; 3 – подвод охлаждающей воды; 4 – кессон испарительного охлаждения; 5 – наружный горн; 6 – шпуровое отверстие; 7 – фундамент; 8 – внутренний горн печи; 9 – фурма.
Рисунок 5.8 – Шахтная печь для выплавки никелевого штейна
Для предотвращения этого нежелательного явления каждый катод отделен от остального пространства диафрагмой – полупроницаемым мешком из плотной ткани. Окружающий аноды электролит – анолит, содержащий ионы никеля и других металлов, непрерывно выводится из ванны и направляется на химическую очистку последовательно от Fe, Cu, Co. Очищенный электролит заливается внутрь диафрагмы и из этого католита осуществляется осаждение никеля на катоде. Для предотвращения смешивания анолита с католитом уровень последнего поддерживают примерно на 50 мм выше уровня анолита. Благодаря этой технологии удается получить содержание никеля в катодах около 99,97-99,99 %.
72
1 – переточные устройства; 2 – решетки; 3 – питатели; 4 – отвод газов
Рисунок 5.9 – Схема трехзонной печи кипящего слоя
В процессе электролиза напряжение между анодом и катодом – 2,2-2,5 В, плотность тока 190-250 А/м2, удельный расход электроэнергии – 2800-3200 кВт ч/т никеля, что примерно в 10 раз больше, чем при электролизе меди. Из шламов и электролита извлекаются ценные металлы. Кроме описанных выше способов переработки никелевых руд в мировой практике находит применение гидрометаллургический способ, который используется для извлечения никеля из небогатых окисленных руд. Однако для отечественного сульфидного медноникелевого сырья использование этой схемы признано нецелесообразным вследствие невысокого извлечения кобальта и невозможности достаточно полного извлечения металлов платиновой группы.
