Конвертирование никелевого штейна

Следующий за шахтной плавкой передел — это продувка никелевого штейна в агрегатах, аналогичных конверторам для медной плавки. Цель этой операции — полный перевод железа и по возможности кобальта, содержащегося в штейне, в шлак и окисление части серы.
При продувке штейна в конверторе в первую очередь окисляется (соединяется с кислородом) металлическое железо. Получающаяся закись железа FeO соединяется с загружаемым кварцем SiO2 и образует силикат закиси железа, называемый фаялит, который является основой составляющей конверторных шлаков: 2Fe + O2 + SiO2 = 2 FeO*SiO2. После того как большая часть металлического железа окислится, начинает окисляться сернистое железо FeS с образованием фаялита и сернистого газа. 2FeS + + 302 + SiOs = 2FeO*SiO2 + 2SО2. Параллельно с образованием фаялита протекает реакция образования магнетита 3FeO + 1/2 O2 = Fe3O4.
Продукты конвертирования. При конвертировании получаются файнштейн, конверторный шлак, пыль и газы.
Файнштейн — сплав Ni3S2, содержащий 20% металлического никеля. Кроме никеля и серы, содержит небольшое количество железа, меди и кобальта. Состав файнштейна, %: 76—78 Ni, 19—21 S, 0,2—0,3 Fe, 0,4—2,0 Cu, 0,3—0,4 Co. Температура плавления файнштейна 788° С. Температура файнштейна в конверторе перед разливом доходит до 1100° C.
Опыты показали, что вместо файнштейна в конверторе можно получить при высокой температуре металлический никель по реакции Ni3S2 + 4NiO = 7Ni*2SО2 путем продувки никелевого штейна кислородом. При этом развивается более высокая температура в конверторе 1700—1750° С и получается никель с содержанием 0,5—0,6% S.
Основными составляющими конверторного шлака являются фаялит (60—70%) и магнетит (18—30%). Конвертерные шлаки обычно содержат, %: 27—28 SiO2; 60—65 FeO; до 5 Al2O3; 0,5—3,0 S. Содержание никеля в среднем достигает 0,6—1,2%. Температура плавления конверторных шлаков низкая: не превышает 1250° С.
При конвертировании кобальт усиленно переходит в шлак при содержании в штейновой массе железа не менее 10—12%, что позволяет концентрировать его в последних сливах. Содержание кобальта в конверторных шлаках последних сливов возрастает до 1,5%, иногда более.
Выход пыли составляет 1—3% от массы переработанного штейна. Содержание никеля в пыли доходит до 25—30%. Газы выходят из горловины конвертора при температуре 1000—1100° С, они состоят главным образом из азота и сернистого газа.

Обеднение конверторных шлаков. С целью увеличения извлечения кобальта и никеля конверторные шлаки обедняют в жидком виде. Обеднение можно проводить в электропечах или конверторах. На рис. 72 приведена технологическая схема обеднения конверторных шлаков и получения богатого кобальтом продукта в конверторе.
Обеднение конверторных шлаков производят металлизированным штейном (10—12% Ni) по известному правилу, что бедный шлак можно получить только над бедным штейном. Металлическое железо штейна при перемешивании штейна со шлаком в конверторе способствует переходу части кобальта из конверторных шлаков в штейн по реакции CoO + Fe = Co + FeO. При этом конверторные шлаки обедняются до отвальных (после обеднения в шлаке содержится 0,14 никеля, 0,05% кобальта), а штейн обогащается кобальтом до 1,3% и более. Шлаки, обработанные штейном (1,3% Co), являются оборотными, их возвращают в основное производство В конверторе обеднения содержание кобальта в штейне доводят до 2 5%, продувают его до файнштейна и получают вторичные конверторные шлаки с содержанием до 1,6% кобальта. Богатые вторичные кобальтовые шлаки поступают в конвертор обогащения, где их обрабатывают штейном с целью получения массы с содержанием кобальта 4—5%. Обогащенную массу направляют в кобальтовое производство для получения металлического кобальта.