Чтение онлайн

Дефицит никеля при электролизе в катодном пространстве необходимо непрерывно восполнять подачей никельсодержащих материалов. Регулирование должно быть увязано с другими контурами регулирования, что делает взаимосвязь работы контуров регулирования сложной и может вызвать эффект автоколебаний и «танцующих» контуров.

Количество катодных диафрагм и анодов в одной ванне из двух никелевого электролизера – до 44 ед., столько же должно быть запитанных контуров подачи электролита и его отвода. Для подачи католита в ванны служат гребенки из фаолита или винипласта с калиброванными ниппелями, снабженными резиновыми трубочками. По ним в каждую диафрагму подают католит. Скорость подачи католита регулируют по его уровню в диафрагменной ячейке. Характеристики циркуляции католита приведены ниже:

Плотность тока катодная А\м2 – 180-350

Напряжение на ванне, В – 2,6-3,0

Температура католита, оС – 55-75

рН католита –2,1-4,8

скорость циркуляции католита на ячейку, л\ч – 20-30

расход электроэнергии на 1 т никеля, кВтч – 2400-3300

выход анодного скрапа, % – 16-18

Очистка анолита – включает 3 основные операции – очистку от железа, меди и кобальта.

Очистка от железа – FeSO4+. Проводится с переводом иона в 3-х валентное состояние с последующим гидролитическим осаждением (Fe2O3xH2O) Окислителем служит кислород воздуха. Очистку проводят в чанах с воздушным перемешиванием (пачуках). При гидролизе образуется серная кислота, для ее нейтрализации вводят карбонат никеля.

Для отделения полученных кеков от раствора используют дисковые фильтры. Дважды проводится кислотная репульпация с целью извлечения части никеля и далее материал плавят вместе с рудным сырьем в руднотермических печах.

Очистка от меди – цементацией меди никелевым порошком. Используется восстановление оксида никеля водородом. Обеспечивается отсутствие кислорода и используется специальные аппараты – цементаторы. Никелевый порошок подают на вход нагнетательных насосов, растворы снизу в цементатор. В верхней части аппарата скорость вертикального потока снижается из-за резкого расширения корпуса, в результате чего частицы твердых материалов образуют четко выраженный кипящий слой, который удерживается на глубине 2м от сливного порога. Выделившуюся цементную медь периодически выпускают из цементатора и направляются в медное производство.

Больший эффект может быть достигнут при применении специальных клапанов типа Покет Фидер, которые в меньшей степени будут сбивать режимы процесса за счет увеличения циклов выпуска меди и приближения процесса к непрерывному.

Очистка от кобальта. Проводится по процессу, близкому к очистке от железа с использованием газообразного хлора в качестве окислителя.

Реакция представлена ниже:

2CoSO4 + Cl2 + 3H2O + 3NiCO3= 2CO(OH)3 +2NiSO4 + NiCl2 +3CO2

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Гидрометаллургические процессы наиболее распространены при производстве никеля по сравнению с производством меди. В настоящее время их применяют для переработки окисленных никелевых руд и никелевых сульфидных концентратов, пирротиновых концентратов, сульфидных полупродуктов (штейнов, файнштейнов и др.) Используются сернокислые, аммиачные и солянокислые растворы.

Основной процесс – выщелачивание с применением повышенного давления. Это позволяет вести процесс при повышенных температурах. Высокие давления и температуры ускоряют химические реакции и повышают полноту их протекания. Рост параметров безразрывно связан с совершенствованием условий гидротранспорта и регулирования сред, а повышение непрерывности процесса приводит к выраженной потребности в автоматизации и автоматическим клапанам. Используются автоклавные процессы. Их проводят в специальных герметичных автоклавах. В металлургии никеля применяются горизонтальные автоклавы.

Гидрометаллургическим способом перерабатываются окисленные никелевые руды, содержащие 1,5%Ni и 0,8%Co по аммиачной схеме. Сначала руду подвергают селективному восстановительному обжигу, при котором никель восстанавливается до металла, а железо до Fe3O4. Охлажденный огарок выщелачивают в турбоаэраторах – герметичных пневмомеханических мешалках – с растворами, содержащими 5-7% аммиака и 4-5% оксида углерода. Общий процесс с точки зрения критичности для контуров регулирования может быть отнесен к таковому по аммиаку, см. ниже.

Me + 6NH3 +CO2+1\2O2 = Me(NH3)6CO3

Гидроксид железа и большая часть кобальта остается в хвосты выщелачивания. Полученные растворы далее подвергают термическому разложению острым паром с образованием нерастворимых карбонатов никеля и кобальта. Осадок карбонатов сушат и прокаливают в термических печах, что приводит к образованию оксида никеля. Оксид никеля спекают на агломерационных машинах. Товарным продуктом технологии является спек (синтер), содержащий 88% Ni и 0,7%Co.

Дальнейшее совершенствование технологии заключается в применении сернокислотного выщелачивания под давлением до 0,4-0,5МПа в вертикальных автоклавах, что позволяет проводить процесс при температурах до 240-260 оС. В раствор при выщелачивании переходит до 95% никеля и кобальта в виде сульфатов NiSO4 и CaSO4. После очистки от железа раствор нейтрализуют и обрабатывают сероводородом в специальных автоклавах, в результате чего получают сульфидный концентрат. Конечное извлечение из руды 90%.

Аммиачное выщелачивание проводят в 4-х камерных автоклавах объемом 120 м3 для сульфидных никелевых концентратов (14%Ni, 3%Cu, 0,2%Co, 35% Fe, 28% S).

Технологическая схема:

1. аммиачное выщелачивание концентрата при Т =77-82оС, давлении 70 КПа, в раствор в форме аммиакатов переходит никель, медь и кобальт, а железо, окисляясь, выпадает в осадок в виде гидроксида.

2. кристаллизация сульфида меди при нагреве раствора до 110 оС.

3. последовательное автоклавное восстановление водородом никеля и осаждение кобальта сероводородом

4. кристаллизация сульфата аммония из отработанного раствора.

В РФ такие схемы используются на РАО ГМК Норильский Никель для переработки пирротиновых концентратов, на комбинате Южуралникель для переработки кобальтового штейна (автоклавной массы), получаемой пи обеднении конвертерных шлаков, на комбинате Североникель для растворения богатых никелевых концентратов с целью обогащения никелевого электролита.

Другие гидрометаллургические процессы.

– Окислительное выщелачивание в горизонтальных автоклавах с рабочей емкостью до 10 м3 при 108 оС и давлении 1,5 МПа.

– Серосульфидная флотация – флотационное отделение сульфидов и элементарной серы от оксидов.

– Плавка автоклавного сульфидного концентрата (Надеждинский металлургический завод РАО ГМК Норильский Никель).

– Солянокислое выщелачивание (Норвегия).

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА КЛАПАНОВ