Thermodynamic simulation of iron and nickel reduction from oxide melts

Abstract
Значимость исследований по восстановлению металлов из оксидных расплавов связана, в первую очередь, с пирометаллургической переработкой руд черных и цветных металлов. Так основной задачей в ходе переработки окисленных никелевых руд является повышение извлечения ценных металлов при требуемом (10 – 20 %) содержании никеля в ферроникеле и минимальном количестве примесей. С помощью методов термодинамического моделирования дана оценка показателям, достигаемым при восстановлении железа и никеля из оксидного расплава. Проведено две серии расчетов. В первой серии состав рабочего тела меняли по количеству оксидов железа и никеля при соотношении СFeО /СNiО, равном 10. Во второй серии при содержании СNiО , равном 1,8 %, варьировали СFeО для соотношений СFeО / СNiО от 10 до 20. Дозированное повышение количества СО в рабочем теле позволило проследить изменение составов оксидного (СМеО ) и металлического (СМе ) расплавов, а также степеней перехода никеля (φNi ) и железа (φFe ) в металлическое состояние. Корреляционные зависимости СNiO , φNi = (C0 , VCO ) представлены в виде полиномов второй степени. Показатели φNi и φFe меняются с количеством введенного восстановителя, но мало зависят от состава исходной конденсированной фазы. На состав формируемого сплава Fe – Ni влияют содержания элементов в исходном расплаве и количество введенного восстановителя. Для сплавов характерно высокое (65 – 90 %) содержание никеля. Значение φNi около 98 % достигнуто при количестве введенного СО около 80 м3 на 1 т расплава. При этом степень восстановления железа не превышает 5 %. При соотношении СFeО / СNiО , равном 10, содержание никеля в сплаве практически не зависит от содержания его оксида в исходном рудном расплаве и близко к 65 %. Увеличение СFeО / СNiО с 10 до 20 приводит к изменению СNi соответственно от 68,5 до 52,9 %. Полученные данные значимы для обоснования технологии переработки низкокачественных окисленных никелевых руд с выделением ферроникеля требуемого состава.