Фероні́кель — сплав заліза та нікелю (феросплав), який отримують, переважно, при відновлювальній електроплавці окиснених нікелевих руд і використовують для легування сталі і сплавів.
Склад
На світовому ринку склад феронікелю повинен відповідати вимогам стандарту ISO 6501:1988. Стандарт передбачає 5 марок з 20, 30, 40, 50 та 70% нікелю, у кожній марці 5 груп, вимоги до яких наведені у таблиці.
Марка феронікелю | C | Si | P | S | Cu | Cr | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
більше | до | менше | менше | менше | менше | менше | |
LC — маловуглецевий (little carbon) | — | 0,030 | 0,20 | 0,030 | 0,030 | 0,20 | 0,10 |
LCLP — маловуглецевий і малофосфористий | — | 0,030 | 0,20 | 0,020 | 0,030 | 0,20 | 0,10 |
MC — средньовуглецевий | 0,030 | 1,0 | 1,0 | 0,030 | 0,10 | 0,20 | 0,50 |
MCLP — средньовуглецевий і малофосфористий | 0,030 | 1,0 | 1,0 | 0,020 | 0,10 | 0,20 | 0,50 |
HC — високовуглецевий | 1,00 | 2,5 | 4,0 | 0,030 | 0,40 | 0,20 | 2,0 |
Залежно від виробника та вимог замовника, може контролюватись вміст у сплаві Mn, Al, Ti, Ca.
Вміст нікелю у сплаві може бути і суттєво нижчим від 20%, що, у певній мірі визначається складом сировини. Так, в Україні переробляються в основному бідні руди (до ~0,4…1,5% Ni), тоді як в окремих країнах (Куба, французька Нова Каледонія та Індонезія) часто вміст нікелю в руді досягає ~2,2%. На Побузькому нікелевому заводі (Кіровоградська обл.) виробляється феронікель із вмістом від 3,5 до 12% суми нікелю і кобальту.
Отримання
Отримання феронікелю — один з основних варіантів переробки окиснених нікелевих руд. Технологічна схема переробки окисненої нікелевої руди на феронікель зазвичай включає наступні стадії:
- підготовка руди (усереднення, подрібнення і грохочення, сушіння, грудкування);
- відновлювальне відпалювання, з глибоким відновленням нікелю і кобальту і відновленням заліза на 40…60%. Відпалювання ведуть в трубчастих обертових печах;
- плавка огарка в електропечах, з отриманням чорнового феронікелю. Такий сплав містить значні кількості домішок — вуглецю, кремнію, сірки, фосфору, хрому, через що він не може використовуватись при виробництві сталі;
- рафінування феронікелю.
Серед інших методів отримання феронікелю з окиснених нікелевих руд (деякі з них вже не використовуються, а інші лише апробовані і поки не знайшли застосування) можна відзначити:
- кричний процес — застарілий та енерговмісний, непридатний для руд з малим вмістом діоксиду кремнію, складний в експлуатації;
- шахтну плавку на феронікель в енергетичному відношенні найекономічнішу, що має високу продуктивність, придатну для руд будь-якого складу, в тому числі для залізистих руд, шахтною плавкою можна отримувати багатий феронікель з бідних руд, проте за попереднього грудкування,
- доменну плавку на феронікель, що є не зовсім раціональною: вона відповідає плавці бідної залізної руди, що містить у 2 — 3 рази менше заліза, але при споживанні такої ж кількості коксу, що не покриває зростання затрат;
- плавку в агрегаті із зануреним факелом, що не потребує коксу, але вивчену лише у періодичному режимі. Перспективи промислового використання потребують додаткового вивчення;
- отримання феронікелю зі штейну.
Застосовуються і оригінальні варіанти електроплавлення (двостадійна плавка з феросиліцієм як відновником, електроплавлення в печі зі спіненою ванною).
Електроплавка
Плавку сплаву ведуть зазвичай у круглих рудотермічних електропечах із самоспічними електродами, потужність печей 20-100 МВА, витрата електроенергії до 810 кВт·год на тонну сухої руди, питомий проплав 3,5-14 т/(м2·доба). При проектуванні нових заводів та модернізації старих технологій часто перевагу віддають електропечам постійного струму, перевагами яких є можливість перероблення подрібнених і пилоподібних матеріалів, зменшення втрат матеріалів, зростання відсотка виходу матеріалу.
Технологія електроплавки придатна для руд з різним вмістом тугоплавких шлакотвірних компонентів, видає зручний для рафінування чорновий феронікель. Плавка характеризується високим витяганням нікелю і кобальту та отриманням шлаків, що практично не містять цих металів, що дозволяє використовувати шлаки як щебінь, забезпечуючи безвідходність виробництва.
Разом з тим процес характеризується малою питомою продуктивністю, споживає багато електроенергії, малопридатний для залізистих бідних нікелевих руд, видає з них бідний феронікель.
Рафінування
Рафінування чорнового феронікелю, за однією зі схем, передбачає десульфурацію розплавленою содою у ковші і двостадійне у вертикальних кисневих конвертерах. Шлаки, що утворюються у початковий період конвертування бідного феронікелю, містять багато оксиду кремнію, тому першу стадію рафінування проводять в конвертерах з кислою футеровкою (динасова цегла), що є стійкою до таких шлаків. Другу стадію конвертування, з видаленням залишків хрому, вуглецю, сірки та фосфору, здійснюють в конвертерах з лужною футеровкою (магнезито-хромітова цегла).
Товарний феронікель гранулюють або розливають у виливниці.
Технологічні схеми рафінування феронікелю на інших підприємствах в основному містять ті ж основні етапи з незначними варіаціями.
Можливим є виробництво феронікелю із вторинної сировини — відпрацьованих залізо-нікелевих акумуляторів, відходів легованих сталей тощо.
Застосування феронікелю
Нікель — один з основних елементів, що покращують властивості сталі. Додавання нікелю підвищує її міцність, в'язкість і пластичність. Крім цього, нікель широко використовується у виробництві неіржавних, (жароміцних), кислотостійких та інших сталей і сплавів. У багатьох випадках замість чистого нікелю — дорогого і дефіцитного — може використовуватись феронікель, собівартість виробництва якого (як і багатьох інших феросплавів) є нижчою, ніж чистого металу.
Див. також
Примітки
- ISO 6501:1988 Ferronickel — Specification and delivery requirements.
- Резник И. Д., Ермаков Г. П., Шнеерсон Я. М. Никель: В 3 т. Т. 2. 2001.
- . Архів оригіналу за 3 грудня 2013. Процитовано 3 грудня 2013.
- Гасик М. И., Лякишев Н. П. 1999. — С. 650–658.
- http://www.mintek.co.za/Pyromet/ [ 6 грудня 2013 у Wayback Machine.] Пірометалургійний підрозділ компанії Mintek, що активно впроваджує технологію плавки в дугових печах постійного струму
- Кормилицын С. П., Цемехман Л. Ш., Афанасьев С. Г. Рафинирование и обогащение ферроникеля. — М. : Металлургия, 1976. — 240 с.
- Диомидовский Д. А., Онищин Б. П., Линев В. Д. Металлургия ферроникеля. — М. : Металлургия, 1983. — 184 с.
Джерела
- Гасик М. И., Лякишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. Учебник для вузов. — М. : СП Интермет Инжиниринг, 1999. — 764 с. —
- Пименов Л. И., Михайлов В. И. Переработка окисленных никелевых руд. — М.: Металлургия, 1972. — 332 с.
- Никель: в 3-х томах. Т. 2. Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд/ И. Д. Резник, Г. П. Ермаков, Я. М. Шнеерсон. — М.: 000 «Наука и технологии». 2004–468 с.—
Посилання
- И. Д. Резник, Г. П. Ермаков, Я. М. Шнеерсон. Никель. [ 5 грудня 2013 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Feroni kel splav zaliza ta nikelyu ferosplav yakij otrimuyut perevazhno pri vidnovlyuvalnij elektroplavci okisnenih nikelevih rud i vikoristovuyut dlya leguvannya stali i splaviv SkladNa svitovomu rinku sklad feronikelyu povinen vidpovidati vimogam standartu ISO 6501 1988 Standart peredbachaye 5 marok z 20 30 40 50 ta 70 nikelyu u kozhnij marci 5 grup vimogi do yakih navedeni u tablici Vmist u feronikeli ISO 6501 1988 mas Marka feronikelyu C Si P S Cu Cr bilshe do menshe menshe menshe menshe menshe LC malovuglecevij little carbon 0 030 0 20 0 030 0 030 0 20 0 10 LCLP malovuglecevij i malofosforistij 0 030 0 20 0 020 0 030 0 20 0 10 MC srednovuglecevij 0 030 1 0 1 0 0 030 0 10 0 20 0 50 MCLP srednovuglecevij i malofosforistij 0 030 1 0 1 0 0 020 0 10 0 20 0 50 HC visokovuglecevij 1 00 2 5 4 0 0 030 0 40 0 20 2 0 Zalezhno vid virobnika ta vimog zamovnika mozhe kontrolyuvatis vmist u splavi Mn Al Ti Ca Vmist nikelyu u splavi mozhe buti i suttyevo nizhchim vid 20 sho u pevnij miri viznachayetsya skladom sirovini Tak v Ukrayini pereroblyayutsya v osnovnomu bidni rudi do 0 4 1 5 Ni todi yak v okremih krayinah Kuba francuzka Nova Kaledoniya ta Indoneziya chasto vmist nikelyu v rudi dosyagaye 2 2 Na Pobuzkomu nikelevomu zavodi Kirovogradska obl viroblyayetsya feronikel iz vmistom vid 3 5 do 12 sumi nikelyu i kobaltu OtrimannyaOtrimannya feronikelyu odin z osnovnih variantiv pererobki okisnenih nikelevih rud Tehnologichna shema pererobki okisnenoyi nikelevoyi rudi na feronikel zazvichaj vklyuchaye nastupni stadiyi pidgotovka rudi userednennya podribnennya i grohochennya sushinnya grudkuvannya vidnovlyuvalne vidpalyuvannya z glibokim vidnovlennyam nikelyu i kobaltu i vidnovlennyam zaliza na 40 60 Vidpalyuvannya vedut v trubchastih obertovih pechah plavka ogarka v elektropechah z otrimannyam chornovogo feronikelyu Takij splav mistit znachni kilkosti domishok vuglecyu kremniyu sirki fosforu hromu cherez sho vin ne mozhe vikoristovuvatis pri virobnictvi stali rafinuvannya feronikelyu Sered inshih metodiv otrimannya feronikelyu z okisnenih nikelevih rud deyaki z nih vzhe ne vikoristovuyutsya a inshi lishe aprobovani i poki ne znajshli zastosuvannya mozhna vidznachiti krichnij proces zastarilij ta energovmisnij nepridatnij dlya rud z malim vmistom dioksidu kremniyu skladnij v ekspluataciyi shahtnu plavku na feronikel v energetichnomu vidnoshenni najekonomichnishu sho maye visoku produktivnist pridatnu dlya rud bud yakogo skladu v tomu chisli dlya zalizistih rud shahtnoyu plavkoyu mozhna otrimuvati bagatij feronikel z bidnih rud prote za poperednogo grudkuvannya domennu plavku na feronikel sho ye ne zovsim racionalnoyu vona vidpovidaye plavci bidnoyi zaliznoyi rudi sho mistit u 2 3 razi menshe zaliza ale pri spozhivanni takoyi zh kilkosti koksu sho ne pokrivaye zrostannya zatrat plavku v agregati iz zanurenim fakelom sho ne potrebuye koksu ale vivchenu lishe u periodichnomu rezhimi Perspektivi promislovogo vikoristannya potrebuyut dodatkovogo vivchennya otrimannya feronikelyu zi shtejnu Zastosovuyutsya i originalni varianti elektroplavlennya dvostadijna plavka z ferosiliciyem yak vidnovnikom elektroplavlennya v pechi zi spinenoyu vannoyu Elektroplavka Plavku splavu vedut zazvichaj u kruglih rudotermichnih elektropechah iz samospichnimi elektrodami potuzhnist pechej 20 100 MVA vitrata elektroenergiyi do 810 kVt god na tonnu suhoyi rudi pitomij proplav 3 5 14 t m2 doba Pri proektuvanni novih zavodiv ta modernizaciyi starih tehnologij chasto perevagu viddayut elektropecham postijnogo strumu perevagami yakih ye mozhlivist pereroblennya podribnenih i pilopodibnih materialiv zmenshennya vtrat materialiv zrostannya vidsotka vihodu materialu Tehnologiya elektroplavki pridatna dlya rud z riznim vmistom tugoplavkih shlakotvirnih komponentiv vidaye zruchnij dlya rafinuvannya chornovij feronikel Plavka harakterizuyetsya visokim vityagannyam nikelyu i kobaltu ta otrimannyam shlakiv sho praktichno ne mistyat cih metaliv sho dozvolyaye vikoristovuvati shlaki yak shebin zabezpechuyuchi bezvidhodnist virobnictva Razom z tim proces harakterizuyetsya maloyu pitomoyu produktivnistyu spozhivaye bagato elektroenergiyi malopridatnij dlya zalizistih bidnih nikelevih rud vidaye z nih bidnij feronikel Rafinuvannya Rafinuvannya chornovogo feronikelyu za odniyeyu zi shem peredbachaye desulfuraciyu rozplavlenoyu sodoyu u kovshi i dvostadijne u vertikalnih kisnevih konverterah Shlaki sho utvoryuyutsya u pochatkovij period konvertuvannya bidnogo feronikelyu mistyat bagato oksidu kremniyu tomu pershu stadiyu rafinuvannya provodyat v konverterah z kisloyu futerovkoyu dinasova cegla sho ye stijkoyu do takih shlakiv Drugu stadiyu konvertuvannya z vidalennyam zalishkiv hromu vuglecyu sirki ta fosforu zdijsnyuyut v konverterah z luzhnoyu futerovkoyu magnezito hromitova cegla Tovarnij feronikel granulyuyut abo rozlivayut u vilivnici Tehnologichni shemi rafinuvannya feronikelyu na inshih pidpriyemstvah v osnovnomu mistyat ti zh osnovni etapi z neznachnimi variaciyami Mozhlivim ye virobnictvo feronikelyu iz vtorinnoyi sirovini vidpracovanih zalizo nikelevih akumulyatoriv vidhodiv legovanih stalej tosho Zastosuvannya feronikelyuNikel odin z osnovnih elementiv sho pokrashuyut vlastivosti stali Dodavannya nikelyu pidvishuye yiyi micnist v yazkist i plastichnist Krim cogo nikel shiroko vikoristovuyetsya u virobnictvi neirzhavnih zharomicnih kislotostijkih ta inshih stalej i splaviv U bagatoh vipadkah zamist chistogo nikelyu dorogogo i deficitnogo mozhe vikoristovuvatis feronikel sobivartist virobnictva yakogo yak i bagatoh inshih ferosplaviv ye nizhchoyu nizh chistogo metalu Div takozhResursi i zapasi nikelyu Nikelevi rudi Nikeleva promislovistPrimitkiISO 6501 1988 Ferronickel Specification and delivery requirements Reznik I D Ermakov G P Shneerson Ya M Nikel V 3 t T 2 2001 Arhiv originalu za 3 grudnya 2013 Procitovano 3 grudnya 2013 Gasik M I Lyakishev N P 1999 S 650 658 http www mintek co za Pyromet 6 grudnya 2013 u Wayback Machine Pirometalurgijnij pidrozdil kompaniyi Mintek sho aktivno vprovadzhuye tehnologiyu plavki v dugovih pechah postijnogo strumu Kormilicyn S P Cemehman L Sh Afanasev S G Rafinirovanie i obogashenie ferronikelya M Metallurgiya 1976 240 s Diomidovskij D A Onishin B P Linev V D Metallurgiya ferronikelya M Metallurgiya 1983 184 s DzherelaGasik M I Lyakishev N P Teoriya i tehnologiya elektrometallurgii ferrosplavov Uchebnik dlya vuzov M SP Intermet Inzhiniring 1999 764 s ISBN 5 89594 022 6 Pimenov L I Mihajlov V I Pererabotka okislennyh nikelevyh rud M Metallurgiya 1972 332 s Nikel v 3 h tomah T 2 Okislennye nikelevye rudy Harakteristika rud Pirometallurgiya i gidrometallurgiya okislennyh nikelevyh rud I D Reznik G P Ermakov Ya M Shneerson M 000 Nauka i tehnologii 2004 468 s ISBN 5 93952 004 9PosilannyaI D Reznik G P Ermakov Ya M Shneerson Nikel 5 grudnya 2013 u Wayback Machine