Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Конвертирование никелевых штейнов во многом идентично продувке медных штейнов. Оно осуществляется в таких же агрегатах, но имеет и свои существенные отличия.
Наличие в никелевых штейнах металлической фазы обусловливает протекание двух реакций:
причем вторая реакция получает развитие лишь после окисления основной массы металлического железа. Поскольку при наборе массы каждая добавка в конвертер бедного штейна будет сопровождаться введением ферроникеля — в этой стадии продувки обе реакции будут чередоваться.
Реакция окисления металлического железа протекает с выделением значительно большего количества тепла на одно и то же количество кислорода, чем окисление сульфида железа, поэтому при продувке никелевых штейнов развивается обычно более высокая температура, — порядка 1300°. Это существенно сказывается на протекании процесса и составе шлаков.
Общеизвестно, что в конвертерах вблизи фурменного пояса, на контакте воздуха с расплавом происходит переокисление железа до магнетита, который в последующем частью восстанавливается сернистым (или металлическим) железом до закиси, например по реакциям
частью же переходит в шлак. Содержание магнетита в шлаке определяется соотношением скоростей реакций его образования в зоне окисления и реакций его восстановления; последние же протекают с тем большей скоростью, чем выше температура и кислотность шлака. Значит, более высокая температура конвертирования никелевых штейнов и наличие в них металлического железа обусловливает получение шлаков с меньшим содержанием магнетита. Этот же фактор влияет и на кислотность шлака. Кислотность конвертерных шлаков зависит от соотношения скоростей окисления железа в расплаве и растворения твердого кварца в шлаке. Ho при прочих равных условиях (крупности, реакционной способности кварца, условий перемешивания и т. д.) растворение кварца будет протекать тем интенсивнее, чем выше температура, вследствие чего при конвертировании никелевых штейнов шлаки получаются с содержанием кремнезема 28—30%, т е. с более высоким, чем в медном производстве.
Чем горячее и кислее шлак, тем меньше в нем никеля: в шлаках от конвертирования никелевых штейнов никеля 0,8—1,2%. Заметим, что для получения бедных шлаков следует вести набор относительно бедной массы и сливать шлак тонкой и широкой струей после приема новой порции ватержакетного штейна.
Набор массы осуществляется обычно на нескольких конвертерах и сводится к обогащению исходного штейна до 60—70% никеля. Избыток тепла, выделяющегося при окислении штейна, поглощается холодными присадками — корками штейновых желобов и ковшей, богатыми корками конвертерных шлаков и т. п. Количество холодных присадок весьма значительно — составляет 25—40%.
По окончании набора штейна расплав рафинируют для удаления кобальта, а затем приступают к «варке» файнштейна, продолжающейся 45 мин.
В отличие от конвертирования медных штейнов конвертирование никелевых штейнов заканчивается получением файнштейна: продукта, аналогичного белому матту и содержащего 77—79% Ni, 18—20% S, 0,6—1,5% Cu, 0,3% Fe и 0,4% Co Дальнейшая продувка никелевого файнштейна на металл в конвертере крайне затруднительна. Отвечающая этому периоду конвертирования реакция
4NiO + Ni3S2 = 7Ni + 2SO2
в связи с необходимостью поддержания ванны никеля в расплавленном состоянии требует температур, которые не могут быть достигнуты в обычном конвертере. Ho в электропечах, например, этот процесс удается осуществить относительно легко Неоднократные опыты показали, что в этих условиях при 1500—1550° удается полечить металлический никель с содержанием серы 0,5—1%.
Процесс выплавки никеля непосредственно из файнштейна (минуя операцию обжига) в основном аналогичен второму периоду конвертирования медных штейнов. Отличие заключается в том, что для снижения содержания серы до необходимого количества требуется насытить металл кислородом. Поэтому для получения кондиционного металла приходится сначала удалять серу, а затем восстанавливать избыточную закись никеля углеродом.
Поскольку в настоящее время конвертирование никелевых штейнов заканчивается получением файнштейна, продувку прекращают после снижения содержания железа до 0.3%. О конце продувки судят по цвету поверхности сплесок файнштейна, разбрызгиваемых по железному листу: в зависимости от содержания примесей цвет сплесок последовательно переходит от черного через синий, красный и соломенно-желтый в белый, обычно процесс конвертирования прекращают при сплесках соломенно-желтого цвета.
Файнштейн разливают в песочные изложницы Перед разливом вводят в конвертер избыточное количество кварца для свертывания (загустевания) шлака, что позволяет полностью оставлять его в конвертере.
Ниже приведены основные технико-экономические показатели процесса конвертирования никелевых штейнов
