- •1 Сырые материалы доменной плавки
- •1.1 Каменноугольный кокс
- •1.1.1 Процесс коксования
- •1.1.2 Устройство коксовых печей и цехов
- •1.1.3 Качество кокса
- •1.2 Железные руды
- •1.2.1 Классификация и генезис железных руд
- •1.2.2 Оценка качества железных руд
- •1.2.3 Важнейшие месторождения железных руд
- •2 Подготовка железных руд к доменной плавке
- •2.1 Современная к схема подготовки руд к доменной плавке
- •2.2 Агломерация железных руд и концентратов
- •2.2.1 Общие вопросы
- •2.2.2 Конвейерные агломерационные машины
- •2.2.3 Реакции между твердыми фазами
- •2.2.4 Плавление шихты, кристаллизация расплава и образование конечной микроструктуры агломерата
- •2.2.5 Удаление вредных примесей из шихты при спекании руд и концентратов
- •2.2.6 Качество агломерата
- •2.3 Производство железорудных окатышей
- •2.3.1 Получение сырых окатышей
- •2.3.2 Высокотемпературное упрочнение окатышей
- •2.3.3 Получение окатышей безобжиговым путем
- •2.3.4 Металлургические свойства окатышей
- •2.3.5 Сравнение металлургических свойств агломерата и окатышей
- •2.3.6 Производство металлизованных окатышей
- •2.4 Процессы восстановления в доменной печи
- •3 Образование чугуна и его свойства
- •3.1 Интенсификация доменной плавки
- •3.1.1 Нагрев дутья
- •3.1.2 Обогащение дутья кислородом
- •3.1.3 Водяной пар в дутье
- •3.1.4 Вдувание углеродсодержащих веществ в доменную печь
- •3.2 Профиль доменной печи
- •3.2.1 Общее понятие о профиле
- •3.2.2 Основные размеры профиля и его составные части
- •3.1. Производство стали в конвертерах.
- •3.1.1 Бессемеровский процесс.
- •3.1.2 Томасовский процесс.
- •3.1.3 Кислородно-конвертерный процесс.
- •3.3 Производство стали в мартеновских печах.
- •3.4 Производство стали в электрических печах.
- •3.5 Новые методы производства и обработки стали.
- •4 Ферросплавы
- •4.1 Введение
- •4.2 Сырые материалы
- •4.2.1 Требования к рудам и их выбор
- •4.2.2 Восстановители
- •4.2.3 Железосодержащие материалы
- •4.2.4 Флюсы
- •4.3 Основные элементы конструкции рвп
- •5 Технический (металлургический) кремний
- •5.1 Особенности процесса карботермического восстановления кремния в горне электропечи
- •5.1.1 Общие положения
- •5.1.2. Влияние температуры предварительного нагрева шихты на химизм карботермического восстановления кремнезема
- •5.1.3. Схема технологических зон горна электропечи
- •5.1.4 Влияние примесей шихты на состав технического кремния
- •5.2 Ферросилиций
- •5.2.1 Физико-химические основы получения ферросилиция.
- •5.2.2 Технология производства ферросилиция.
- •6 Сплавы марганца
- •6.1 Применение и состав сплавов марганца
- •6.2 Марганцевые руды и их подготовка к плавке
- •6.3 Производство сплавов марганца
- •6.3.1 Высокоуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.2 Силикомарганец
- •6.3.3 Низко- и среднеуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.4 Металлический марганец.
- •7 Общие сведения о рудах и концентратах олова
- •7.1 Требования, предъявляемые к рудам и концентратам
- •7.2 Минералы олова
- •7.3 Промышленные типы месторождений олова
- •7.4 Типы оловянных концентратов, поступающих в металлургический передел
- •7.5 Методы обогащения оловянных руд
- •7.6 Влияние типа и вещественного состава руд на их обогатимость
- •7.7 Обогащение россыпей и коренных руд олова
- •7.7.1 Обогащение оловосодержащих россыпей
- •7.7.2 Обогащение оловянных руд коренных месторождений
- •7.8 Доводка оловянных концентратов
- •7.9 Основы современной металлургии олова
- •7.10 Основы теории оловянной восстановительной плавки
- •7.10.1 Восстановление окиси олова и сопутствующих металлов в условиях оловянной плавки
- •7.10.2 Кинетика восстановления окислов металлов и скорость плавки
- •7.10.3 Шлаки оловянной восстановительной плавки
- •7.10.4 Плавка в электрических печах
- •7.10.5 Отечественная практика электроплавки оловянных концентратов
- •7.11 Схема рафинирования олова пирометаллургическим способом
- •8 Производство свинца
- •8.1 Введение
- •8.2 Руды и концентраты
- •8.3 Способы получения свинца
- •8.4 Шихта
- •8.4.1 Состав шихты
- •8.4.2 Приготовление шихты
- •8.4.3 Агломерирующий обжиг свинцовых концентратов
- •8.5 Теория шахтной восстановительной плавки
- •8.5.1 Общие сведения
- •8.5.2 Теоретические основы восстановления окислов металлов
- •8.5.3 Восстановительная способность печи и способы ее регулирования
- •8.5.4 Шлак свинцовой плавки
- •8.5.5 Штейн и шпейза
- •8.5.6 Шахтная восстановительная плавка
- •8.5.7 Топливо
- •8.5.8 Дутье
- •8.6 Реакционная плавка свинца
- •8.6.1 Теоретическая сущность процесса
- •8.6.2 Реакционная плавка в короткобарабанной печи
- •8.7 Электроплавка свинца
- •8.7.1 Реакционная электроплавка свинца
- •8.7.2 Восстановительная электроплавка свинца
- •9.1 Общие сведения и методы получения
- •9.2 Технологические свойства
- •9.3 Области применения
- •9.4 Характеристика рудного цинкового сырья
- •9.5 Основные способы извлечения цинка из сырья
- •9.6 Обжиг цинковых сульфидных концентратов
- •9.6.1 Цели и типы обжига
- •9.6.2 Химизм процессов обжига
- •9.6.3 Обжиг цинковых концентратов для выщелачивания
- •9.7 Химизм кислотно-основных взаимодействий при выщелачивании
- •9.8 У глетермическое восстановление цинка
- •9.8.1 Цели и типы восстановления
- •9.8.2 Химизм восстановления окисленных цинковых материалов
- •9.9 Вельцевание цинковых кеков, цинковистых шлаков и других материалов
- •9.10 Дистилляция цинка из агломерата
- •10 Производство меди и никеля
- •10.1 Сырье для производства меди и никеля. Вспомогательные материалы
- •10.1.1 Классификация рудного сырья
- •10.1.2 Медные руды
- •10.1.3 Никелевые руды
- •10.2 Электроплавка окисленных никелевых руд.
- •10.3 Электроплавка сульфидных медно-никелевых руд и концентратов
- •10.4 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.4.1 Термодинамика основных реакций процесса
- •10.4.2 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.5 Переработка медно-никелевого файнштейна
- •10.5.1 Разделение медно-никелевого файнштепна флотацией
- •10.5.2 Обжиг никелевого файнштейна и концентрата. Восстановительная электроплавка закиси никеля.
- •10.6 Восстановительная электроплавка закиси никеля
- •10.7 Способы получения меди из рудного сырья
- •11 Способы получения алюминия
- •11.1 Основы электролиза криолитоглиноземиых расплавов
- •11.2 Сырье и основные материалы
- •11.2.1 Основные минералы и руды алюминия
- •11.2.2 Фториды
- •11.2.3 Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
- •11.2.4 Проводниковые материалы
- •11.3 Корректировка состава электролита
- •11.4 Выливка металла
- •11.5 Транспортно-технологическая схема цеха электролиза
- •11.6 Способы очистки отходящих газов
10.5.2 Обжиг никелевого файнштейна и концентрата. Восстановительная электроплавка закиси никеля.
Теоретические основы окислительного и хлорирующего обжига
Процесс окислительного обжига никелевого файнштейна и концентрата от разделительной флотации сопряжен с известными трудностями, обусловленными спекаемостью материала при низких температурах. Поэтому до недавнего времени применяли двустадийный обжиг. Первую стадию обжига осуществляли в многоподовой печи с механическим перегребанием при умеренных температурах (400-800° С), вторую - в трубчатых вращающихся печах при повышенных температурах (800-1250° С). В настоящее время прогрессивный способ обжига применяют все никелевые заводы России и ряд зарубежных предприятий. При этом на медно-никелевых заводах, подвергающих обжигу никелевый концентрат разделительной флотации, вторая стадия обжига исключена на технологической схемы, а на заводах, перерабатывающих окисленные никелевые руды (в связи с необходимостью проведения промежуточной операции обезмеживания), обжиг файнштейна по-прежнему ведут в две стадии: сначала в печах кипящего слоя, а затем в трубчатых печах. В окислительной атмосфере обжиговой печи протекают реакции окисления составляющих файнштейна или концентрата. В первую очередь происходит окисление металлической составляющей
2Ni+O2 =2NiO (56)
а затем окисление сульфида никеля:
Ni3S2 +3.5O2=3NiO+2SO2 (57)
При известных условиях в процессе обжига файнштейна и никелевого концентрата может иметь место образование сульфата никеля устойчивого при сравнительно высоких температурах. Сульфатообразование при обжиге облегчается тем обстоятельством, что закись никеля имеет каталитические свойства и способствует наиболее полному окислению сернистого ангидрида до серного.
Скорость процесса удаления серы из файнштейна увеличивается с повышением температуры, концентрации кислорода в дутье, а также с уменьшением крупности его частиц и степени металлизации. Хлорирующий обжиг является составной частью технологической схемы переработки никелевого файнштейна и предназначен для отделения от никеля небольших количеств меди. Последнее достигается переводом сульфидной и окисленной меди при обжиге в легко растворимые в воде хлориды. Хлорирующему обжигу подвергают никелевый огарок (продукт первой стадии окислительного обжига файнштейна), содержащий 1—3% S Процесс осуществляют в трубчатом вращающемся реакторе при начальной температуре 700—750° С за счет тепла горячего огарка (без отопления). В качестве хлорсодержащего реагента используют поваренную соль или сильвинит, добавляемые к огарку в количестве 10—12% от его массы.
Хлорид натрия разлагается сернистым или серным ангидридом печных газов в присутствии кислорода:
2NaCl + SO2 + O2 = Na2SO4 + C12,
2NaCl + SO2 + 1/2O2 = Na2SO4 + Cl2.
Скорость и полнота разложения поваренной соли увеличиваются с повышением концентрации окислов серы в газах и при наличии в шихте катализаторов (окислов железа и никеля). Выделяющийся при этом газообразный хлор очень активен и интенсивно хлорирует соединения металлов, присутствующих в огарке, в первую очередь соединения меди.
В основном никелевый огарок представлен окислами металлов (для успешного протекания процесса в нем должно содержаться не менее 1—2% S). Как показывают кинетические исследования, скорость хлорирования окислов меди, никеля, кобальта и железа при одинаковых температурных условиях различна. Закись никеля поддается воздействию хлора медленнее, чем окись меди. С еще меньшими скоростями реагируют с хлором окись — закись кобальта и окись железа.
Устойчивость образующихся хлоридов в атмосфере кислорода (воздуха) также различна. При одинаковых температуре и составе газовой фазы сначала идет разложение кислородом хлорида кобальта, а затем хлоридов никеля и меди. Термодинамическая вероятность разложения хлорида железа очевидно еще выше, чем хлорида кобальта. Таким образом, окислы меди хлорируются полнее, чем окислы никеля, кобальта и железа. Хлориды меди при температурах обжига более устойчивы к воздействию кислорода, чем хлориды других металлов, входящих в состав файнштейна. Поэтому медь в огарке хлорирующего обжига в основном присутствует в форме легко растворимых хлоридов и оксихлоридов, а железо, кобальт и никель остаются преимущественно в виде нерастворимых окислов. Лишь незначительная часть кобальт и никеля в огарке содержится в форме устойчивых, хорошо растворяющихся сульфатов. Последние образуются в процессе обжига вследствие наличия в обжигаемом материале больших количеств закиси никеля, являющейся очень хорошим катализатором окисления сернистого ангидрида до серного, сульфатизирующего окислы металлов:
Me О + S03 ↔ Me S04. (62)
Существенное значение при разделении металлов в процессе последующего выщелачивания огарка слегка подкисленной водой имеет хорошая растворимость окислов меди в слабокислых растворах и практически полная нерастворимость в этих растворах «окислов железа, никеля и кобальта.