Содержание к диссертации
Введение
1. Современные способы производства ферроникеля из окисленных никелевых руд 9
2. Окисленные никелевые руды и их свойства 28
2.1. Мировые запасы окисленных никелевых руд 28
2.2. Российские месторождения окисленных никелевых руд 28
2.3. Состав и свойства никелевых руд Серовского месторождения 31
Выводы 35
3. Изучение физико-химических свойств и определение рационального состава никельсодержащих ферросплавов 41
3.1. Методы определения рационального состава ферросплавов 43
3.2. Температура плавления ферросплавов 45
3.2.1. Методика и установка для определения температуры плавления 47
3.2.2. Температура плавления никельсодержащих ферросплавов 48
3.3. Плотность ферросплавов 49
3.3.1. Обзор работ по изучению плотности ферросплавов 49
3.3.2. Плотность никельсодержащих ферросплавов 51
3.4. Кинетика окисления ферросплавов 54
3.4.1 .Методика и установка для изучения кинетики окисления ферросплавов 55
3.4.2. Кинетики окисления никельсодержащих ферросплавов 57
3.5. Время плавления ферросплавов 61
3.5.1. Методика расчета времени плавления ферросплавов 64
3.5.2. Время плавления никельсодержащих ферросплавов 70
3.6. Выбор рационального состава никельсодержащих ферросплавов 76
Выводы 80
4. Физико-химические исследования процесса получения никельсодержагдих ферросплавов 81
4.1. Температура начала размягчения и температурный интервал размягчения рудных материалов 81
4.1.1. Установка и методика для определения температуры начала размягчения и температурного интервала размягчения руд 82
4.1.2. Температура начала размягчения и температурный интервал размягчения окисленных никелевых руд Серовского месторождения 83
4.2. Исследование вязкости оксидных расплавов 88
4.2.1. Установка и методика для определения вязкости оксидных расплавов 90
4.2.2. Вязкость оксидных расплавов, получаемых при производстве ферроникеля из окисленных никелевых руд 92
4.3. Изучение восстановления металлов из окисленных никельсодержащих расплавов 99
4.3.1. Силикотермическое восстановление металлов из бедных окисленных никелевых руд 100
4.3.2. Алюминотермическое восстановление металлов из бедных окисленных никелевых руд 107
Выводы 112
5. Разработка технологии получения никельсодержащих ферросплавов из окисленных никелевых руд 114
5.1. Полупромышленные испытания технологии получения никельсодержащих ферросплавов из окисленных никелевых руд 116
5.1.1. Карботермическое восстановление металлов из окисленных никелевых руд 116
5.1.2. Алюминотермическое восстановление металлов из окисленных никелевых руд 120
5.2. Электропечная технология переработки окисленных никелевых руд 122
5.2.1. Метод карбо- и силикотермического восстановления 122
5.2.2. Метод алюминотермического восстановления 126
5.3. Экологическая оценка предлагаемой технологии 128
Выводы 129
6. Технико-экономическое обоснование эффективности переработки бедных окисленных никелевых руд по предлагаемой технологии 131
Заключение 143
Библиографический список использованной литературы 146
Приложения 156
- Состав и свойства никелевых руд Серовского месторождения
- Кинетики окисления никельсодержащих ферросплавов
- Вязкость оксидных расплавов, получаемых при производстве ферроникеля из окисленных никелевых руд
- Метод карбо- и силикотермического восстановления
Состав и свойства никелевых руд Серовского месторождения
Основной рудной базой никелевых предприятий Урала являются никелевые руды Серовского месторождения, расположенного в 20 км к северо-западу от города Серова. По данным института «Уралгеология» запасы руд составляют около 350 млн. т. Эти руды можно разделить на 4 типа (табл. 2.3) с условными названиями:
- железо-никелевые (16 % от общих запасов);
- железо-магнезиальные (44 % от общих запасов);
- магнезиальные (17 % от общих запасов);
- глиноземистые (23 % от общих запасов).
В современных условиях месторождение используется не на полную мощность. Для более широкого вовлечения в производство бедных ОНР, в том числе и Серовского месторождения, требуется тщательное изучение их металлургических свойств, на основе которых возможно создание новых прогрессивных металлургических схем переработки этих руд.
Для исследований были отобраны пробы трех типов ОНР Серовского месторождения: железо-магнезиальные, магнезиальные и глиноземистые (табл. 2.4). Выбор данных руд обусловлен: во-первых, добычей в современных условиях на Серовском месторождении ОНР именно этих типов; во-вторых, преобладающими запасами этих руд.
На Серовском месторождении нет отдельных залежей конкретных типов ОНР, никелевые руды находятся в виде смеси нескольких типов руд с возможным преобладанием одного из них. Минералогический анализ никелевых руд проводили методом микроскопии. Для диагностики также применяли рентгеновский фазовый анализ и снятие дериватограмм Окисленные никелевые руды образуются выветриванием ультраосновных серпентиновых пород и представляют собой менее железистую и менее выщелоченную кору выветривания [27].
Проба № 1 (железо-магнезиальная) - глинообразная руда табачно серого цвета представлена обломками измельченных пород.
Гранулометрический состав пробы разнообразен: от тонкой пылевидной фракции до обломков 20 мм и крупнее. Состав руды сложный многофазный, в него входят минералы группы серпентина, талька, хлоритов, амфиболов, кварц, опал, халцедон, группы глин - нонтронит и другие минералы, акцессорный магнетит, сульфиды. Основные минералы руды: тальк Mg3(OH)2-{Si40io}, антигорит - Mg3(OH)4-{Si205} - (группа серпентина), шамозит - (Fe,Mg)5(Fe,Al)-[OH]8-{Si3(Si,Al)Oio}, шухардит (Mg,Ni)3,6"Al2(OH)8-{Si3(Al,Si)Oio} - (группа хлоритов), амфибол Na2-3(Mg,Fe)3-4Fe2-f[OH]2-{Si8022}, кварц, опал, халцедон.
Рентгеноструктурным анализом с привлечением данных [28-30] в пробе определены фазы: антигорит, тальк, кварц. Дифрактограмма приведена на рис. 2.1.
Проба № 2 (магнезиальная) - камневидная руда табачно-серого цвета представлена обломками коренных ультраосновных пород, полностью преобразованных в коре выветривания под воздействием природных агентов с образованием вторичных структур и минералов. На рис. 2.2 представлена дифрактограмма пробы, на которой выявлены основные минералы руды: антигорит, тальк, грюнерит, кварц. На рис. 2.3, 2.4 показана микроструктура руды. Это петельчатая и зернистая структуры, образованные переотложением и замещением минералов. Руда представлена магнезиальными гидроалюмосиликатами с небольшим содержанием железа. В отраженном свете дополнительно обнаружены включения магнетита (рис. 2.5).
Проба № 3 (глиноземистая) - камневидная руда черного цвета представлена, в основном, обломками серпентинизированного дунита черного цвета, а также крупнокристаллическим измененным пироксенитом серого цвета и каменисто-глинистыми обломками табачно-серого цвета (типичными для пробы № 2).
На рис. 2.6 приведена микроструктура измененного пироксенита с включениями сульфидов. В пироксенитах преобладает зеленоватый пироксен и характерны включения двух видов сульфидов. Сульфиды в отдельных зернах и крупных взаимных прорастаниях. На рис. 2.7 приведена дифрактограмма с основными минеральными компонентами руды: антигорит, тальк, грюнерит, кварц. Микроскопией в проходящем свете выявлено преобладание коричневато-бурого цвета минералов, что свидетельствует о повышенном содержании железа.
Кинетики окисления никельсодержащих ферросплавов
Изучалась кинетика окисления никельсодержащих расплавов систем Fe-Ni и Fe-Si-Ni (табл. 3.3) [62]. Исследования кинетики окисления ферросиликоникеля в зависимости от отношения Fe/Si с приблизительно постоянным содержанием никеля (8-10 %) при температуре 1550 С (сплавы 2, 12, 16, 19, 22, табл. 3.3) показали, что увеличение содержания кремния в указанных пределах приводит к стабильному повышению сопротивления окисляемости сплавов (рис. 3.2). Уже небольшие добавки кремния (5 %) оказывают весьма заметное влияние на окисление сплава. Интенсивность и величина окисления связана с составом и свойствами образующихся на поверхности оксидных плёнок [61]. В связи с этим был определён химический состав плёнок (табл. 3.5). Пленки на химический анализ отбирались аккуратным отслаиванием с поверхности ферросплавов не захватывая металлической части образца. Для исследований отбирали пленки образцов окисленных кислородом воздуха в течение 60 мин. при температуре 1550 С. Кремний по сравнению с железом окисляется гораздо медленнее, из-за образования различных силикатных соединений, которые предохраняют сплав от интенсивного окисления. В поверхностном слое металла кремний, являющийся поверхностно активным элементом [63], содержится в избытке по сравнению с объемом металлом. Поэтому в составе оксидной пленки, соответствующей составу поверхности металла, соотношение Fe/Si меньше, чем в объеме. Кремний окисляется на поверхности одновременно с железом, образуя силикаты железа. Повышение содержания кремния в расплаве приводит, как показывает состав пленок (табл. 3.5), к увеличению содержания оксида кремния в пленке. Это ведет, к снижению кислородопроницаемости пленки, что связано, по-видимому, с изменением фазового состава и плотности, сплошности оксидной пленки. Никель окисляется незначительно, и его оксиды входят в состав силикатных соединений.
Изучение кинетики окисления элементов в зависимости от отношения Fe/Ni было выполнено при температуре 1550 С на сплавах систем Fe-Si-Ni и Fe-Si с относительно постоянным содержанием кремния 25 % (сплавы 18, 19, 20, табл. 3.3) и на сплавах системы Fe-Ni с содержанием никеля от 5 до 35 % (сплавы 1, 2, 5, табл. 3.3). Увеличение содержания никеля в системе Fe-Si-Ni приводит к стабильному увеличению сопротивления окисляемости сплавов (рис. 3.3). Сам по себе чистый никель окисляется очень слабо, образуя тонкую пленку NiO. В никельсодержащих сплавах элементы окисляются селективно, причем никель окисляется в меньшей степени, что подтверждает анализ оксидных пленок (табл. 3.5). С целью определения влияния небольших добавок никеля была изучена кинетика окисления ферросилиция, содержащего 25 % Si (рис. 3.3). Сравнение окисляемости сплавов систем Fe-Si и Fe-Ni-Si показало, что степень окисления сплавов двойной системы незначительно выше, чем ферросиликоникеля с 3 % никеля при равном содержании кремния. Поскольку содержание никеля в оксидных пленках мало, его влияние на окисляемость сплава с кремнием не является определяющим.
Изучение окисляемости сплавов системы Fe-Ni было затруднено из-за сильного взаимодействия железистой оксидной плёнки с материалом тигля во время окисления. Поэтому об окислении этих сплавов можно судить только по первым 10-15 минутам, когда окисление сплавов достигало 150 мг/см и было в 10 раз выше, чем у сплавов Fe-Si-Ni с 19 % кремния. Добавки никеля в количестве 5-Ю % приводят к незначительному уменьшению окисляемости, у сплавов с большим содержанием никеля (35 %) сопротивление окислению возрастает, что связано с увеличением содержания оксидов никеля в плёнке (табл. 3.5). По-видимому, в результате окисления на границе раздела оксидов и металла образуется слой, обогащенный никелем. Можно предположить, что механизм жидкофазного окисления никеля из никельсодержащих сплавов аналогичен механизму твердофазного окисления. Образовавшиеся оксиды никеля большей частью нестабильны. Из оксидов может происходить восстановление никеля, что схематично для твердофазного окисления описывается реакциями [64]:
3FeO + NiO-»Fe304+Ni; (3.1)
Fe + NiO -» FeO + Ni. (3.2)
Вероятно, железоникелевая шпинель, концентрирующаяся на поверхности раздела фаз, лимитирует окисление сплава, что и объясняет повышение сопротивления этих сплавов окислению с ростом содержания в них никеля.
Анализ кинетики окисления никельсодержащих сплавов тройной системы в зависимости от изменения температуры в интервале от 1400 до 1600 С показал, что с ее увеличением окисляемость сплавов стабильно растет (рис. 3.4). Это связано с повышением диффузионной подвижности атомов металла и увеличением химической активности элементов с ростом температуры [61]. Максимальное увеличение окисляемости при этом составило -20 %.
Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что в сплавах системы Fe-Ni-Si повышение содержания кремния до 32 % и никеля до 35 % повышает стойкость сплавов к высокотемпературной коррозии, причем влияние небольших добавок кремния намного эффективнее, чем никеля [65]. Повышение температуры расплавов от 1400 до 1600 С приводит к стабильному увеличению окисляемости. Окисляемость сплавов системы Fe-Ni намного выше, чем тройных сплавав. Введение в ферроникель небольших добавок кремния приводит к существенному снижению окисляемости сплава. Добавки никеля в систему Fe—Si незначительно понижают окисляемость сплавов.
Вязкость оксидных расплавов, получаемых при производстве ферроникеля из окисленных никелевых руд
Для изучения вязкости нами были выбраны следующие оксидные расплавы: железо-магнезиальная ОНР Серовского месторождения и шлаки, получаемые при производстве ферроникеля. Выбор для исследований именно этого типа руд обусловлен преобладающим количеством железо-магнезиальной ОНР на Серовском месторождении (44 % от общих запасов) и тем, что в настоящее время добывается именно этот тип руды. Шлаки получали синтетическим методом в печи Таммана в потоке инертного газа. Исходными материалами для выплавки синтетических шлаков служили реактивы следующих квалификаций:
Si02 - чда, ГОСТ - 9428-60,
А1203 - чда, МРТУ - 6-09-2046-64,
MgO - осч 6-2, МРТУ 6-09-1546-64,
FeO-ч, МРТУ 6-09-977-63,
СаО-чда, ГОСТ - 8677-66,
Сг2Оз - чда, ТУ 6-09-4272-76,
МпО - ч, ГОСТ - 4470-70.
Перед приготовлением шлаков материалы прокаливали в муфельной печи для удаления влаги при температуре 105 С. Состав синтетических шлаков соответствовал составу шлаков, получаемых при выплавке никельсодержащих сплавов различными методами. В табл. 4.2 приведены составы исследуемых материалов: 1 - руда железо-магнезиальная; 2, 3 -шлаки от производства ферросиликоникеля (содержащего 4 % Ni, 40 % Si и 5 % Ni, 35 % Si), выплавляемого соответственно карбо- и алюминотермическими процессами; 4-6 - шлаки алюминотермического процесса получения ферроникеля, содержащего соответственно 31, 15 и 8,5 % никеля.
Результаты экспериментов представлены на рис. 4.4 и 4.5, где показана зависимость вязкости железо-магнезиального расплава из ОНР и синтетических шлаков 2-6 (табл. 4.2) от температуры. На графиках четко различаются два типа кривых вязкость - температура (ц - Т). Кривые 2, 3 имеют явно выраженный более острый угол изгиба по сравнению с кривыми 4-6, поэтому шлаки 2, 3 относятся к так называемым «коротким» шлакам, шлаки 4-6 - к «длинным», а рудный расплав 1 занимает некое среднее положение между «короткими» и «длинными» шлаками. Ход кривой т - Т в зоне температур ликвидус - солидус зависит от склонности шлака к созданию кристаллической структуры (стекла) или настоящих кристаллов. Более кислые и вязкие в жидком состоянии шлаки, не кристаллизуясь застывают в стекло (рис. 4.5, кривые 4-6) [95]. Менее кислые (более подвижные) шлаки кристаллизуются хорошо. Поэтому характер кривых ті — Т для шлаков 4-6 более плавный, а для шлаков 2, 3 участок перегиба выражен четче. Шлаки 2, 3 при перегреве выше температуры ликвидус имеют вязкость 1-3 Н-с/м , но после достижения температуры ликвидус резко загущаются, вероятно вследствие выпадения кристаллов наиболее тугоплавких соединений. У шлаков 4-6 - наоборот, при охлаждении вязкость повышается медленно, по всей видимости, из-за склонности к кристаллитным стеклообразным структурам.
С точки зрения практики ферросплавного производства наиболее благоприятны «короткие» шлаки. Процесс шлакообразования должен иметь ограниченное распространение по высоте печи с целью сокращения труднопроницаемой для газа зоны. Шлаки должны обладать свойствами быстрого перехода в жидкоподвижное состояние при достижении определенных температур, что исключает образование пластичного состояния вещества, затрудняющего проход газов и растягивающего зону шлакообразования по высоте печи. Шлаки 4-6 возможно перевести в разряд «коротких» шлаков за счет увеличения их основности, к примеру, добавками извести. Однако, добавки СаО приведут к значительному увеличению количества шлака. Необходимо заметить, что кратность шлака при алюминотермическом процессе получения ферроникеля составляет 5-30 единиц (шлак/металл). Поэтому, даже небольшое повышение основности, приведет к резкому увеличению количества шлака. Обычно, на практике стремятся получить минимальное количество шлака, так как увеличение его кратности приводит к росту расхода электроэнергии и продолжительности плавки.
Самую низкую вязкость, при прочих равных условиях, имеет шлак 2. Вязкость этого шлака даже ниже вязкости исходной железо-магнезиальной руды (рис. 4.4). Это явление объясняется доминирующим влиянием увеличения содержания оксидов магния от 16 до 35 % и алюминия от 4 до 9 %, что коррелирует с вязкостью тройных сплавов системы М О-А Оз-Si02 [99]. Снижение содержания оксидов железа при данном составе и прочих равных условиях обычно сопровождается повышением вязкости [94], однако, в нашем случае, это влияние тормозится сильным противоположным воздействием за счет увеличения концентрации MgO и AI2O3. Синтетический шлак 2 аналогичен шлаку от выплавки ферросиликоникеля карботермическим процессом, поэтому интересно сравнение этого материала со шлаком от выплавки ферросиликоникеля алюминотермическим процессом, т. е. шлаком 3. Вязкость последнего в несколько раз превышает вязкость шлака 2. Это объясняется значительным увеличением содержания оксидов алюминия и снижением - оксидов железа. В тройных системах MgO-Al203-Si02 расплавы содержащие -50 % AI2O3 и -20 % MgO имеют очень высокую температуру плавления и, соответственно, отличаются повышенной вязкостью [99].
Сравнивая вязкость шлаков 4-6 (рис. 4.5), можно заметить, что в каждом последующем шлаке увеличивается и вязкость и температура плавления. Это происходит в основном за счет увеличения содержания А Оз от 15 до 51 % при одновременном снижении количества оксидов железа и кремния.
В связи с более или менее резким изменением свойств системы при пересечении линии ликвидус в процессе охлаждения (в том числе и изменения вязкости) существует возможность определения температуры кристаллизации шлака (Ткр) по характеру кривой т - Т. Криволинейная зависимость в координатах lg г\ - 1/Т изображается ломаной линией. За температуру начала кристаллизации принимается перелом, соответствующий на диаграмме самой высокой температуре. Основанием для такого заключения являются обнаруженные экспериментально и выведенные на основе молекулярно-кинетических теорий уравнения, связывающие вязкость жидкостей с их температурой [95, 100]. Температуры кристаллизации изучаемых шлаков представлены в табл. 4.2. Тугоплавкие шлаки имеют высокую температуру вязкого состояния. В нашем случае к явно выраженным тугоплавким шлакам относится шлак 3 (рис. 4.4). При производстве ферросплавов Ткр имеет большое значение, а в рудовосстановительных печах она определяет температуру процесса. С одной стороны, для рудовосстановительных печей Ткр не должна быть слишком низкой, чтобы обеспечить достаточно высокое извлечение полезных элементов в металл и поддерживать необходимый перегрев металла над температурой кристаллизации. С другой стороны, как для рудовосстановительных, так и для рафинировочных электропечей, Ткр не должна быть слишком высокой, чтобы не происходило перерасхода электроэнергии на нагрев и плавление тугоплавкого шлака и излишнего расхода огнеупорных материалов. Рассматривая кривые ц - Т, можно сказать, что оксидные расплавы 1, 2, 4, 5 имеют температуру кристаллизации близкую к оптимальной. Шлак 3 обладает слишком высокой Ткр. Выплавлять сплавы под таким шлаком нецелесообразно с экономической точки зрения и затруднительно - с технологической. Поэтому при выплавке ферросиликоникеля (35 % Si) алюминотермическим методом необходимо использовать флюсы для снижения ВЯЗКОСТИ И Ткр..
Вязкость шлаков оказывает большое влияние на распределение элементов между металлической и шлаковой фазами. Низкая вязкость шлаков необходима для полной коагуляции металлических частиц в сплав. В густых шлаках скорость оседания мелких корольков металла слишком мала, что приводит к нежелательным потерям металла со шлаком. Это особенно актуально при выплавке ферроникеля из-за высокой кратности шлака (масса шлака на порядок превышает массу металла). Высокая вязкость шлаков приводит также к образованию гарнисажа, сокращению рабочего пространства печи, вызывает трудности вскрытия шлаковых леток и удаления продуктов плавки [99]. В нашем случае, шлаки 3, 6 являются слишком вязкими, при температуре 1600 С их вязкость составляет 3,9 и 1,3 Н-с/м соответственно. Для разжижения этих шлаков необходимо использовать флюсы.
Таким образом, основываясь на проведенных исследованиях вязкости шлаков от производства никелевых сплавов установлено, что процесс получения из железо-магнезиальной ОНР Серовского месторождения ферросиликоникеля карботермическим методом и богатого ферроникеля (-30 % Ni) алюминотермическим методом с использованием в качестве восстановителя алюмошлака возможен без добавок флюса. Для алюминотермического процесса получения никелевого сплава, содержащего менее 15 % Ni, с целью снижения вязкости шлаков необходимы флюсовые добавки.
Метод карбо- и силикотермического восстановления
При карботермическом восстановлении элементов из ОНР получается ферросиликоникель, который можно использовать по трем направлениям: - с содержанием кремния до 5 % - для легирования сталей;
- с содержанием кремния 5-15 % - для комплексного легирования и раскисления сталей;
- с содержанием кремния 15-45 % - для получения более богатого по никелю ферроникеля либо феррохромникеля, при производстве которых кремний сплава используется как восстановитель.
Повышенное содержание кремния в сплаве улучшает коэффициент усвоения ценных компонентов металлом. При изучении физико-химических свойств сплавов выявлено, что лучшими характеристиками обладают сплавы, содержащие максимальное количество кремния в рассматриваемых пределах (до 45 % Si). Получение сплава с более высоким содержанием кремния в наших условиях технологически затруднено и приводит к резкому увеличению затрат на производство сплава. Содержание кремния в сплаве лимитируется коэффициентом распределения кремния между оксидной и металлической фазами. Оптимальное содержание никеля в таких сплавах находится на уровне 5-15 %. Оно лимитируется, в основном, соотношением Ni/Fe и количеством кремния. Как правило, никель из оксидной фазы восстанавливается почти полностью, а затем происходит разбавление металлической фазы железом и кремнием. На состав предлагаемых никелевых сплавов (содержащих, %: 5-30 Ni; 0,1-25 Si; 0,2-8,0 Cr; 0,2-9,0 Mn; 0,1-1,0 Al; 0,2-2,0 С) получен патент РФ [31].
Изучение физико-химических характеристик ферросиликоникеля и силикотермического процесса получения ферроникеля (гл. 3, 4) показало принципиальную возможность применения этого сплава в качестве восстановителя при производстве богатого ферроникеля, либо феррохромникеля силикотермическим методом.
На основании аналитического обзора технологических схем производства ферроникеля, расчетов и экспериментов нами предлагается схема переработки бедных ОНР представленная на рис. 5.1. По предлагаемой технологии предполагается никелевую руду предварительно дробить до крупности - 50 мм и обжигать во вращающейся печи с целью получения огарка. Затем огарок переплавлять в руднотермической электропечи непрерывным карботермическим процессом с получением ферросиликоникеля. Количество углеродистого восстановителя (коксика) задается в таком соотношении к руде, чтобы восстановить не только весь никель, но и другие металлы, присутствующие в руде в оксидной форме и способные в данных условиях восстанавливаться, например железо, марганец, хром, кремний [103]. Одновременно с никелем из руды восстанавливается кремний, содержание которого в металлическом расплаве может достигать до 45 %, что позволяет использовать кремний в качестве восстановителя на второй стадии предлагаемого способа. Для этого полученный жидкий сплав переливают в рафинировочную ферросплавную электропечь. Шихта состоит из жидкого ферросиликоникеля и огарка из никелевой либо хромовой руды (при необходимости возможны добавки извести). При использовании в качестве окислителя огарка никелевой руды кремний металла восстанавливает никель и частично железо из оксидов огарка и образуется ферроникель с повышенным содержанием никеля (как было установлено в гл. 4). При использовании в качестве окислителя хромовой руды кремний металла восстанавливает железо и хром из окисленных хромсодержащих расплавов с образованием феррохромникеля (табл. 4.4). Кремний, окисляясь, переходит в шлак, в результате чего его содержание в металлическом расплаве снижается. Силикотермическое восстановление элементов из оксидных расплавов можно вести как печным способом, так и смешением жидких металлического и рудного расплавов в ковшах. В последнем случае огарок расплавляют в шлакоплавильной электропечи.
Полученный металлический расплав при необходимости можно рафинировать от примесей традиционными методами. Разливка никельсодержащих ферросплавов на первоначальных этапах работы возможна на поддоны, оборудованные специальными перегородками для облегчения разделки сплавов на куски массой 20-30 кг. В дальнейшем, разливку ферросплавов возможно осуществлять на грануляционной установке или разливочной машине конвейерного типа. Как показывают исследования металлургических свойств Серовских никелевых руд и физико-химических характеристик никельсодержащих сплавов, оптимальное содержание никеля в сплаве - 15-40 %, а кремния 5 %. Увеличение содержания никеля более 40 % приведет к значительным потерям никеля со шлаками. Снижение содержания кремния, как было показано в гл. 3, отрицательно отразится на физико-химических свойствах ферросплава.
Основным преимуществом данной технологии является возможность получения из окисленных никелевых руд с низким содержанием никеля и повышенным содержанием железа ферроникеля, содержащего 15-40 % никеля, либо комплексных никельсодержащих сплавов: феррохромникеля, пригодного для производства коррозионно-стойких сталей или ферросиликоникеля, применяемого для комплексного раскисления и легирования стали.
