Производство никеля (стр. 3 из 6)

При указанных размерностях

и К == 1,157 • 10^-5 при определении скорости дутья, приведенного к нормальным условиям, и К = 4,239 • 10^-8 при определении скорости дутья, приведенного к температуре в слое. и нормальному давлению (избыточное давление отсутствует).

Следует отметить, что наличие магнитной фракции как отдельного вида сырья для обжиговых печей сопряжено с усложнением обжигового передела в целом. Магнитную фракцию надо либо точно дозировать к основному потоку никелевого концентрата, что затруднительно, либо обжигать в отдельной печи.

Как показала практика НГМК, обжиг одной магнитной фракции характеризуется показателями, значительно отличающимися от показателей обжига никелевого концентрата. Резкие колебания химического состава и физической структуры частиц магнитной фракции определяют и нестабильность технологии ее обжига.

В заключение можно отметить, что схему обжига никелевого концентрата на НГМК нельзя отнести к сложным, однако она обладает ограниченными возможностями по существенному повышению удельной производительности из-за увеличения пылевыноса. К недостаткам следует отнести также отсутствие утилизации тепла и серы обжиговых газов.

ОБЖИГ ФЛОТАЦИОННОГО КОНЦЕНТРАТА С ЧАСТИЧНЫМ ВОЗВРАТОМ ПЫЛИ

На комбинате "Североникель", как и на НГМК. никелевый концентрат выделяют при разделении медно-никелевого файнштейна методом флотации. Концентрата среднем содержит, %: 67,3 Ni; 3,0 Сu; 1,7 Fe; 0,5 SiO; 24 S. Степень измельчения концентрата характеризуется содержанием фракции менее 0,044 мм в количестве 92 %.

Рис. 2. Технологическая схема обжига никелевого концентрата на комбинате "Североникель":

1 - сгуститель; 2 - барабанный вакуум-фильтр; 3 -.бункер с тарельчатым питателем; 4 - печь КС; 5 - котел-утилизатор; 6 - циклон; 7 - эксгаустер; 8-электрофильтр; 9 — трубчатая печь; 10 — холодильник

Действующая в настоящее время технологическая схема переработки никелевого концентрата приведена на рис.2. В соответствии с этой схемой пульпа никелевого концентрата после флотационного разделения файнштейна поступает в сгуститель. Туда же подают пневмотранспортом оборотную пыль в количестве около 10 % от массы концентрата. После сгущения и фильтрации на барабанных вакуум-фильтрах кек влажностью 8—9 % поступает в бункер, куда подают также влажные обороты цеха электролиза никеля. Из бункера материалы ленточным транспортером передаются в лопастный двухвальный смеситель, куда поступает также оборотная пыль в количестве 5—10 % от массы концентрата. Далее шихту загружают через свод загрузочной камеры. Горячая закись никеля с температурой 1080—1150 °С из печи КС с помощью двухсекторного регулируемого затвора самотеков поступает в трубчатую печь.

Газы от обжига никелевого концентрата попадают сначала в котел-утилизатор и параллельно ему работающий водоохлаждаемый газоход, где охлаждаются до 400 °С, проходят грубую очистку в батарейных циклонах и эксгаустером направляются в электрофильтры УГТ-40/з и затем — на производство серной кислоты.

Часть пыли на "Североникеле" является готовой продукцией печи КС. Это в значительной мере ухудшает качество закиси никеля, выходящей из печи КС. Ниже приведен ее наиболее характерный гранулометрический состав,%:

Крупность фракции,

мм ............ +1 -1+0,63 -0,63+0,4 -0,4+0,31 -0,31

Выход, % .....7 15 50 18 10

Закись никеля получается при "жестких" условиях обжига: температуре выше 1100 °С, содержании серы в шихте 21,5-22,5 %. Однако добавка пыли делает ее значительно мельче: средневзвешенное содержание мелочи меньше 0,20 мм в смеси закиси из слоя и пыли вместо 3—6 % составляет 20—30 %. Смесь закиси никеля и пыли представляет собой пылящий материал. Это заметно и по материальным балансам последующего передела закиси КС в трубчатых печах: чем больше загружают в трубчатую печь такой шихты, тем больше получают пыли в котлах-утилизаторах за трубчатыми печами. При загрузке одной пыли в трубчатую течь пылевынос из нее достигает 50—60 %.

Кроме того, подача пыли в готовую продукцию значительно повышает содержание серы в ней. Если закись никеля, выгружаемая из слоя, имеет содержание серы 0.1—0,2 %, то в смеси этой закиси и пыли оно достигает 0.5%.

Таким образом, подача части пыли в готовую продукцию, уменьшая общую циркуляционную нагрузку на обжиг, приводит к существенному ухудшению качества продукта по крупности и содержанию серы.

Важной особенностью технологической схемы комбината "Североникель" является утилизация серы и тепла отходящих газов.

Основные технологические показатели обжига характеризуются следующими данными:

Удельная производительность по концентрату:

на площадь пода, т/(м² ·сут)..........………………….......... 15

внутренний объем печи, т/(м³. сут) ...........……………... 0,8

Удельный расход воздуха на 1 т концентрата, m'/t......... 1900

Коэффициент расхода дутья ...................………………... 1.3

Температура в слое, С. ............….......…………………...... 1120

Пылевынос, %:

от загрузки............................……………………………...... 30

от концентрата........................…………………………….. 40

Высота слоя в насыпном состоянии, м .………................. 1,7

Давление воздуха в дутьевой камере (под подиной печи), кгс/см² 0,47

Содержание SO₂ в газах после электрофильтров, % .......... 5,5

В целом значения показателей близки к таковым на НГМК. И в том и в другом случаях отмечается большой пылевынос. При обжиге никелевого концентрата на "Североникеле" прямой выход закиси никеля, выгружаемой из печи КС, меньше, чем на НГМК, что соответствует балансу кругооборота пыли:

Ф_П.К. =Ф_П. – Ф_П.О.

где Ф_ПК — поток пыли. выделяющейся непосредственно от загруженного концентрата;

Ф_П. — общий поток пыли из печи КС;

Ф_П.О. — поток оборотной пыли в печь КС.

При Ф_П. = Ф_П.О., выход закиси никеля Ф_З.Н. по массе соответствует загрузке концентрата Ф_К

Ф_ЗН = Ф_К β_ЗН /100

Этот случай отвечает схеме обжига с замкнутым циклом пыли — вся пыль обжига возвращается в печь КС.

При Ф_П < Ф_ПО на обжиг подается большее количество пыли, чем получается в печи КС. В этом случае непосредственный выход закиси никеля, выгружаемой из печи, больше, чем загружается никелевого концентрата.

Схема с таким циклом соответствует норильской: там в печь КС возвращается вся пыль собственная, и к ней добавляется пыль из трубчатых и анодных печей.

Схема комбината "Североникель" характеризуется соотношением Ф_П > Ф_ПО. В этом случае из печи КС выдается меньше закиси никеля, чем загружено концентрата. Положительной стороной этой схемы является уменьшение грузопотока пыли в цикле печей КС. Кроме того. с уменьшением возврата пыли уменьшается пылевынос из печи, и получается более крупная закись никеля. Крупная закись никеля при достаточно высоких скоростях дутья в меньшей степени подвержена конгломерированию и залеганию, легко выгружается из печи КС даже при очень высоких температурах. В конечном итоге изъятие части пыли из кругооборота позволяет интенсифицировать обжиг усложняющих предварительных операций по окатыванию шихты.

ОБОГАЩЕНИЕ НИКЕЛЕВЫХ РУД

В характеристике никелевых руд была отмечена та особенность, что они обычно содержат минералы — пирротин, пентандит, халькопирит, а также платиновые металлы в основных породах, арсеииды и сульфиды никеля и кобальта в кислых магмах.

В коре выветривания никель находится в значительной части в виде силикатов — гарниерита и других минералов — и методами механического обогащения не извлекается.

Если пирротин содержит изоморфно связанный с ним пентландит, а меди мало, то все сульфиды извлекаются коллективно и дальнейшее разделение производится металлургическим путем. Можно использовать для извлечения пирротина его магнитные свойства. Хвосты магнитной сепарации после дробления измельчаются и флотируются.

Так как пирротин легко окисляется, то его необходимо быстро выводить из процесса. Это дает возможность сразу получить сульфидный концентрат и хвосты.

На фабрике фирмы Inеrnational Nikel Co. (Канада), где перерабатываемая руда содержит 3,4% Сu и 1,7% Ni, проводят селективную флотацию с получением одного медного, а потом железо-никелевого концентратов. Медный концентрат три раза переочищают, что дает концентрат, содержащий 25% Сu и 1% Ni.

Исследована руда, являющаяся оруднением габбро-диабаза с нормальной и тонкой вкрапленностью сульфидов меди и никеля.

Основными рудными минералами являются пирротин, халькопирит, пентландит и магнетит. Руды содержат — 0,34% Ni и — 0,45% Сu. Основная масса породы представлена полевыми шпатами (20%), пироксенами (5—6%), оливином (2—3%) и вторичными минералами. Руда перерабатывалась но двухстадийной коллективно-селективной схеме. Черновой концентрат перед селекцией подвергался перечистке с подачей соды в количество 300 г/т концентрата.

Изучалась возможность депрессии вторичных минералов в кислой среде. Исследования показали, что время флотации, необходимое для достижения извлечения—97%, в случае применения депрессоров и трансформаторного масла в кислой среде, сокращается до 3—5 мин вместо 15 мин, при флотации в содовой среде. При расходе 367 г/т Na₂SiF₆ и 184 г/т Na₂CO₃ содержание Ni увеличивалось в 2 раза при высоком извлечении металла в концентрат.

Другая схема предусматривает коллективную флотацию халькопирита и никеленосного пирротина со свободным пентландитом с последующей селективной флотацией коллективного концентрата в содовой среде и с депрессией пентландита и пирротина.