Thermodynamic modeling of metal reduction from melts of high-iron oxidized nickel ore

Abstract

Ферроникель, получаемый в настоящее время из окисленных никелевых руд в различных агрегатах, содержит 5 – 20 % Ni. Экспериментально показана возможность получения богатого (около 70 % Ni) ферроникеля из расплава силикатной никелевой руды в ходе ее обработки газом-восстановителем. Используя методику термодинамического моделирования металлургических процессов, адаптированную к открытым системам, рассмотрены особенности восстановления высокожелезистой разновидности никелевой руды Серовского месторождения монооксидом углерода. Для расчетов принят следующий состав оксидного расплава, % (по массе): 60,4 Fe₂O₃; 1,4 NiO; 0,14 СоО; 5,8 Аl₂O₃ ; 17,0 SiO₂; 4,2 MgO; 11,1 CaO. Моделирование вели при давлении 0,1 МПа, количестве монооксида углерода в единичной порции 10,6 дм³/кг и температурах 1673, 1723, 1773 К. В ходе расчетов выявлены зависимости, связывающие содержания оксидов никеля (C_NiO), железа (С_Fe2O3 , C_Fe3O4 , C_FeO) и кобальта (C_СоО) в оксидном расплаве и металлов в сплаве (С_Ni, С_Fe, С_Co), а также степени их перехода в металлическое состояние (φ_Ni , φ_Fe, φ_Co) с количеством введенного газа. Определены содержания металлов в единичной порции восстановленного металла. В интервале температур 1673 – 1773 К и количестве введенного СО, равном 190 дм³/кг, содержание Fe₂O в оксидном расплаве составляет 0,17 – 0,12 % , Fe₃O₄ – 1,77 – 1,05 %, FeO – 55,6 – 56,5 %, NiO – 0,026 – 0,037 %, СоО₃ – 0,061 – 0,068 %. При степени восстановления никеля 98 % степень восстановления железа составляет 5 %, а кобальта – 56 – 61 %. В сплаве, сформированном из восстановленных металлов, содержится около 30 % никеля, 63 – 65 % железа и 2 % кобальта. Таким образом, показана возможность при определенных условиях селективного восстановления никеля и кобальта. Полученные данные значимы для обоснования параметров технологических процессов производства ферроникеля из высокожелезистых окисленных никелевых руд.