СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА ИЗ ОТВАЛЬНЫХ КОНВЕРТОРНЫХ ШЛАКОВ КОМБИНАТОВ, ПРОИЗВОДЯЩИХ НИКЕЛЬ
EXTRACTION METHOD OF NICKEL AND COBALT FROM WASTE CONVERTOR SLAGS OF NICKEL MANUFACTURING PLANT

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ химико-термической обработки никельсодержащих конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, заключающийся в дроблении конверторного шлака, смешивании его с алюминиевым шлаком, полученным при производстве вторичного алюминия, и добавкой извести.
После чего полученную шихту, состоящую из конверторного шлака, алюминиевого шлака и извести расплавляют в электродуговой печи с целью получения ферроникеля, содержащего 5-20% Ni; 0,5-1,5% Co, остальное - железо (см. патент на изобретение №2230806, C22B 7/04).
Такой способ переработки применим для конверторных шлаков, содержащих более 1% никеля и более 0,9% кобальта. Эти шлаки подвергаются химико-термической обработке с целью извлечения никеля и кобальта до содержаний, соответствующих их содержаниям в отвальных шлаках (0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта). Дальнейшее извлечение этих компонентов данным способом является не возможным.
Заявленный способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель, проводят химико-термической обработкой при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта с целью проведения обменной реакции с осаждением никеля и кобальта из газовой фазы и последующему их диффундированию вглубь и легированием низкоуглеродистой стальной стружки, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо.
Содержание серы в сплаве не превышает ее содержание в исходном составе низкоуглеродистой стальной стружки.
Технический результат обеспечивается химико-термической обработкой отвального конверторного шлака, который совместно со стальной низкоуглеродистой стружкой, хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов, или их смесью после перемешивания прокаливается в реакционном контейнере с плавким затвором при температуре 1050-1100°C в течение 4-6 часов.
Поставленная задача решается тем, что шихта, состоящая из стальной низкоуглеродистой стружки, конверторного отвального шлака и хлористого аммония или хлоридов щелочных металлов, или их смеси прокаливается в герметичной емкости- контейнере из жаропрочной стали с плавким затвором при температуре 1050-1100°C.
Хлориды щелочных металлов или хлороводород, образующийся при разложении хлористого аммония, реагирует с оксидами никеля и кобальта с образованием хлоридов. При температурах 1050-1100°C хлорид никеля возгоняется, и при соприкосновении его с поверхностью стружки происходит обменная реакция - металлический никель оседает на поверхности, а железо переходит в хлорид.
Хлорид кобальта при температуре 1050-1100°C кипит. Его пары также, соприкасаясь с железной поверхностью, выделяют металлический кобальт и хлорид железа. Осажденный на поверхности стружки никель и кобальт диффундируют вглубь, производя легирование металла стружки.
После магнитной сепарации и очистки стружки от остатков шихты стружку переплавляют, получая металл, содержащий 0,9-1,7% никеля; 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. Содержание серы в полученном после переплава стружки сплаве не превышает ее содержание в исходном материале стружки.
Способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков осуществляют следующим образом. Металлическую стружку низкоуглеродистой стали, полученную при токарной обработке, окунают в ванну, содержащую разбавленную соляную кислоту, на 1-2 минуты для удаления остатков смазочно-охлаждающей жидкости и слоя окалины, полученных при резании. Затем стружку промывают в воде и сушат теплым воздухом до полного удаления влаги.
Подготовленную стружку в количестве 10-20% по массе смешивают с отвальным шлаком в количестве 80-90% по массе, добавляя 5% сверх 100% хлористого аммония или хлоридов щелочных металлов, или их смеси. Полученную шихту упаковывают в контейнер из жаростойкой стали, применяя для герметизации плавкий затвор.
Контейнер устанавливается в камерную электрическую или газовую печь и нагревается вместе с ней до температуры 1050-1100°C. После чего следует изотермическая выдержка в течение 4-6 часов. По окончании времени изотермической выдержки контейнер из печи извлекается и остывает на воздухе до температуры окружающей среды.
Затем контейнер разбирают, стружка отделяется магнитной сепарацией, очищается от остатков шихты грохочением, и в последующем переплавляется в индукционных печах, после предварительного брикетирования, и разливается в слитки или в отливки. Полученный металл слитков или отливок содержит 0,9-1,7% никеля; 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. Содержание серы в полученных слитках или отливках такое же как в исходном металле стружки.
Таким образом, заявленный способ по сравнению с прототипами не требует металлургического передела, достаточно прост в техническом оснащении и ориентирован на извлечение никеля и кобальта из бедных по данным компонентам отвальных шлаков.