Технологическая Схема Переработки Окисленных Никелевых Руд: Решение

Переработка окисленных никелевых руд (ОНР) является важным направлением в металлургии России, так как наша страна обладает значительными запасами этого сырья, в частности на Урале. В отличие от сульфидных руд, окисленные руды не поддаются обычному обогащению, поэтому их перерабатывают прямыми пирометаллургическими или гидрометаллургическими методами. Ниже представлена классическая технологическая схема шахтной плавки на штейн, которая широко применяется в отечественной промышленности. 1. Подготовка руды к плавке Назначение: Усреднение химического состава, дробление и окускование мелких фракций. Сущность: Окисленная руда имеет высокую влажность и содержит много пылевидных фракций. Для обеспечения газопроницаемости в печи руду подвергают агломерации (спеканию) или брикетированию. На этом этапе в шихту добавляют флюсы (известняк) и оборотные материалы. 2. Шахтная плавка на штейн (сульфидирующая плавка) Назначение: Перевод никеля и кобальта из окисленной формы в сульфидную (в штейн) и отделение пустой породы в шлак. Сущность: Так как в руде почти нет серы, в печь добавляют сульфидизатор (гипс или пирит) и кокс. В процессе плавки происходят реакции восстановления никеля и железа: \[NiO + CO = Ni + CO_{2}\] \[Fe_{2}O_{3} + CO = 2FeO + CO_{2}\] Затем восстановленные металлы взаимодействуют с серой сульфидизатора, образуя штейн. Шлак, содержащий пустую породу, удаляется. 3. Конвертирование никелевого штейна Назначение: Удаление избытка железа из штейна для получения богатого промежуточного продукта — файнштейна. Сущность: Жидкий штейн продувают воздухом в конвертерах. Железо окисляется и переходит в шлак, а никель остается в виде сульфида. Реакция окисления железа: \[2FeS + 3O_{2} + 2SiO_{2} = 2(FeO \cdot SiO_{2}) + 2SO_{2}\] 4. Обжиг файнштейна Назначение: Перевод сульфида никеля в оксид. Сущность: Файнштейн измельчают и обжигают в печах кипящего слоя. Сера выгорает, образуя диоксид серы, который направляется на производство серной кислоты (что важно для экологии и экономики предприятия). \[2Ni_{3}S_{2} + 7O_{2} = 6NiO + 4SO_{2}\] 5. Восстановительная плавка на металлический никель Назначение: Получение чернового никеля. Сущность: Оксид никеля смешивают с восстановителем (антрацитом) и плавят в электропечах. \[NiO + C = Ni + CO\] 6. Рафинирование никеля Назначение: Очистка никеля от примесей и получение товарного металла высокой чистоты. Сущность: Чаще всего применяется электролитическое рафинирование. Черновой никель отливают в аноды и помещают в ванны с электролитом. Под действием тока чистый никель осаждается на катодах. Данная технологическая цепочка позволяет эффективно использовать отечественные сырьевые ресурсы, обеспечивая промышленность стратегически важным металлом, необходимым для производства спецсталей и оборонной продукции.