nikel (682908)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1

Московский Государственный Авиационный Институт

(Технический Университет)

кафедра «Конструкционные материалы»

Реферат

на тему:

«Производство никеля»

2000г.

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………….3

Общие сведения о производстве никеля на различных предприятиях……………4

Схема обжига флотационного концентрата с полным возвратом пыли…………..5

Схема обжига флотационного концентрата с частичным возвратом пыли……….7

Обогащение никелевых руд………………………………………………….……….9

Флотация……………………………………………………………………………….9

Переработка медно-никелевых штейнов…………………………………………….11

Переработка файнштейна…………………………………………………………….11

Получение металлического никеля………………………………………………….13

Электролитическое рафинирование…………………………………………………14

Список использованной литературы ………………………………………………..16

ВВЕДЕНИЕ

Кобальт и никель как индивидуальные химические элементы открыты лишь в середине XVIII в. Но их минералы были известны с древнейших времен.

Минералы никеля употреблялись в Китае за 235 лет до н. э. для изготовления монет, в которых содержалось 78% меди и до 20% никеля (этот сплав назывался пагфонгом). В Европе аналогичный минерал был открыт в 1094 г. в Саксонии. Но так как извлечь из него металл не умели, то назвали «купферникель», что означает «дьявольская медь».

Никель был открыт шведским ученым А. Ф. Кронштедтом и 1751 г. в минерале николите. Первое практическое применение он обрел в 1824 г., когда в Европе появилась имитация китай­ского пагфонга, а с 1850 г. в ряде стран началось производство мелких никелевых монет.

В конце XIX и начале XX в. были открыты многие исклю­чительно ценные свойства кобальтовых н никелевых сплавов и с этого времени оба металла приобретают все подрастающее зна­чение. И кобальт, и никель принадлежат к стратегическим металлам, н применяются в очень важных областях играющих первостепенную роль в научно-техническом прогрессе.

Кобальт и никель широко применяются для изготовления маг­нитных сплавов. Качество постоянных магнитов определяется величиной остаточной индукции (в гауссах) и коэрцитивной си­лой, т. е. сопротивлением размагничиванию (в эрстедах). Кроме того, магниты должны быть устойчивы к температурным и меха­ническим воздействиям (вибрации) и поддаваться обработке.

Никель и кобальт не принадлежат к числу наиболее распро­страненных элементов, но они широко распространены в природе. Оба металла обнаружены в солнечной короне и найдены в метео­ритах, а на земле встречаются повсеместно: в горных породах, в морской и речной воде, в каменных углях и почве, в раститель­ных и животных организмах. Их абсолютное и относительное ко­личество в каждом случае варьирует в довольно широких преде­лах, но, как правило, никеля больше, чем кобальта.

В земной коре кобальт и никель находятся преимущественно в виде сульфидов и арсенидов или продуктов их окисления, а так­же в виде силикатов, образуя самостоятельные минералы и соп­ровождая аналогичные минералы железа, меди, марганца и неко­торых других элементов. По-видимому, близость ионных и атом­ных радиусов этих металлов допускает взаимное замещение. При этом в никелевых и железных рудах, а также в силикатных гор­ных породах соотношение Со : Ni в ряде случаев примерно такое же, как и в метеоритах, В отдельных месторождениях Сибири и Урала никель был найден в металлическом состоянии.

Полагают, что пo мере охлаждения земной коры различные химические элементы выделялись как бы в три этажа: в более глубоких внутренних слоях тяжелые металлы, за ними сульфиды и, наконец, в самом внешнем поясе — силикаты. В результате дифференциации магмы кобальт и никель концентрируются в ос­новном в ультраосновных горных породах, причем их содержание выше в тех скалах, которые выделились раньше. Так, например, в базальтах относительное количество обоих металлов в 6 раз выше, чем в олигоклазах, а в гранитах совершенно ничтожно.

Если судить по составу метеоритов, то можно полагать, что в недрах земли содержится до 8—10% кобальта и никеля, в сульфидах от 1 до 4%, а в силикатах 0,001% Со и 0,02% Ni. По дан­ным, общее содержание никеля в земной коре 0,02% и соответ­ственно кобальта 0,001%. Однако за последние годы и ряде работ приводятся иные данные: содержание кобальта в них оце­нивается в 0,004%, никеля 0,01%.

Следы никеля обнаружены в продуктах вулканических извер­жений и в нефти, в минеральных источниках и в пахотной земле, в растениях и в живых организмах (в частности, он содержится в поджелудочной железе).

В основном минералы никеля и кобальта представляет собой сульфиды, арсениды, арсенаты и силикаты. Они часто образуют соединения с примесью железа, меди или марганца, свинца и не­которых других металлов. При этом кобальта больше в сульфидах и арсенидах, а никеля — в силикатах.

Собственно никелевых минералов и минеральных видов изве­стно около 50. В основном это сульфиды, арсениды и силикаты. Силикаты никеля содержат следы кобальта, a арсениды сопровождаются аналогичными кобальтовыми минералами.

Наиболее важное промышленное значение в настоящее время имеют пентландит, никелин и гарниерит. Никель входит в состав многочисленных минералов других элементов, среди которых особенно важное значение имеет пирротин. Хотя содержание никеля здесь не превышает 0,6%, но распространенность пирротина, мощность его месторождений и сравнительная доступность ни­келевых включений делает извлечение этого металла из руд прак­тически целесообразным.

Никелевые и медно-никелевые руды часто сопровождаются ми­нералами не только кобальта, но и некоторых других ценных ме­таллов, в том число платины и ее аналогов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ НИКЕЛЯ НА РАЗНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.

Производство никеля из руд включает несколько стадий переработки сы­рья с получением на каждой из них соответствующего полупродукта. В мировой практике на большинстве предприятий, производящих никель, такими полупродуктами являются никелевый концентрат или никелевый (медно-никелевый) файнштейн. Они направляются на окислитель­ный обжиг для возможно более полного удаления серы из материала пе­ред последующей переработкой его на анодный металл.

Содержание серы в закиси никеля перед ее плавкой на аноды должно быть в пределах 0,01-0,5 %. Такое низкое содержание можно получать окислительным обжигом сульфидного материала лишь при 1100—1250 С. Нагрев никелевого сульфидного материала до такой температуры сопро­вождается спеканием и оплавлением его зерен уже при 650—750 С, что и явилось тем барьером, который долго не могли преодолеть во время ис­пытаний обжига этих материалов в печах кипящего слоя.

До внедрения окислительного обжига никелевых сульфидных полу­продуктов в промышленных печах кипящего слоя(КС) его подготовку к высокотемпера­турной обработке осуществляли в две стадии: первую — в многоподовых печах при температурах до 840-860°С с механическим перегреванием ма­териала на 12 подах и пересыпанием его с пода на под и вторую — в трубча­той вращающейся печи с нагревом закиси никеля до 1100—1250С. На пер­вой стадии обжига зерна сульфидного материала медленно нагревались до 840-860°С, окисляясь с поверхности, что предотвращало их спекание в интервале температур 650-750°С. Процесс осуществляли в сложных по конструкции, громоздких и трудно управляемых печах, занимавших большую площадь, требовавших большого расхода углеродистого топлива и тяжелого физического труда.

Вторую стадию окислительного обжига осуществляли без каких-либо трудностей в трубчатых вращающихся печах, получение высокой темпе­ратуры в которых достигалось за счет сжигания углеродистого топлива.

Освоение процесса окислительного обжига в печах позволило устра­нить крупные недостатки прежней технологии и перевести ее на автоген­ный режим. Появилась возможность механизировать и автоматизировать отдельные операции и весь процесс.

Получаемые при обжиге отходящие газы содержат повышенную кон­центрацию сернистого ангидрида, что позволяет производить из него сер­ную кислоту. Избыточное тепло процесса можно отводить и использовать для технологических нужд.

В настоящее время окислительный обжиг никелевых сульфидных мате­риалов и полупродуктов широко применяют в производстве никеля. В связи с тем, что объемы производства никеля во всем мире непрерывно возрастают, дальнейшее совершенствование технологии этого вида обжи­га имеет большое значение. Необходимо изыскивать резервы для даль­нейшего улучшения технико-экономических показателей и повышения эффективности производства.

На никелевых предприятиях исходным материалом для обжига в ки­пящем слое являются никелевые файнштейны и никелевые концентраты, получаемые при разделении медно-никелевых файнштейнов методом фло­тации.

Никелевый файнштейн получают из окисленных никелевых руд. содер­жащих мало меди, путем восстановительно-сульфидирующей плавки на штейн с последующей продувкой его в конверторах. Так получают файн­штейн на Уфалейском никелевом заводе, комбинате "Южуралникель" в Советском Союзе, заводе "Дониамбо" в Новой Каледонии, заводе "Сисакаима" в Японии и на других предприятиях. Полученный из окисленных никелевых руд файнштейн содержит 77-82 % Ni, до 2 % Сu и 16-22 % S.

Из медно-никелевых руд также получают никелевый файнштейн. По этой технологии осуществляют селективное разделение компонентов руды методом флотации с высокой степенью отделения меди от никеля и получают раздельные рудные концентраты: никелевый медный и пирротиновый. На заводе "Томпсон" в Канаде в процессе переработки такого концентрата получают никелевый файнштейн с 75 % Ni, 3 % Си и 20 % S, который направляют на переплавку и отливку сульфидных анодов с по­следующим выделением никеля электролизом.

Необходимо отметить, что из-за очень сложного химического и мине­ралогического состава медно-никелевых руд операциями обогащения трудно получить селективные никелевые концентраты с низким содержа­нием меди. Поэтому в результате переработки таких концентратов получа­ют медно-никелевый файнштейн (Норильский горно-металлургический комбинат, завод "Коппер Клифф" в Канаде, завод "Харьявалта" в Фин­ляндии) .

На некоторых отечественных предприятиях, а также на заводе "Конистон" (Канада) богатые медно-никелевые сульфидные руды подвергают плавке без предварительного обогащения. Бедные никелевые сульфидные руды обогащают с получением медно-никелевого концентрата (комбинат "Печенганикель", завод "Фолконбридж" в Канаде). В обоих случаях в процессе переработки рудного сырья получают медно-никелевый файнштейн. в котором содержится 35—65 % Ni, 20—50 % Сu, примеси благород­ных и редких металлов.

Большую часть металлического никеля в мире — электролитного, карбо­нильного, восстановленного порошкообразного никеля, закиси никеля и других продуктов— получают из медно-никелевых файнштейнов путем их предварительного флотационного разделения на медный и .никелевый сульфидные концентраты с последующим окислительным обжигом нике­левого концентрата.

Флотационный метод разделения медно-никелевого файнштейна в Со­ветском Союзе был разработан в 40-х годах в Ленинградском горном ин­ституте под руководством проф. И.Н.Масленицкого. В 1951 г. этот способ был внедрен на НГМК, а в 1956 г. — на "Североникеле". За рубежом фло­тационное разделение файнштейна было внедрено впервые на заводе "Коппер Клифф".

Современный процесс разделения медно-никелевого файнштейна со­стоит из медленного охлаждения, дробления, измельчения и разделения на медный и никелевый концентраты методом флотации. При этом медь концентрируется в пенном продукте, а никель — в нижнем сливе. Никеле­вый концентрат содержит 67-73 % Ni. 0,6-4.0 % Сu. 22—25 % S. а также благородные и редкие металлы.

Процесс окислительного обжига флотационного никелевого концентра­та осуществлен на НГМК и "Североникеле", на заводах "Коппер Клифф" и "Мацусако".

Никелевый концентрат получают также из окисленной латеритовой руды в процессе ее автоклавного сернокислотного выщелачивания и осаж­дения сероводородом никеля вместе с кобальтом. Этот концентрат содер­жит до 53 % Ni и 35 % S. На Буруктальском никелевом заводе его обжи­гают в печи с максимальным удалением серы и получением закиси никеля, которую направляют на дальнейшую переработку.

Т
аким образом, на большинстве отечественных и зарубежных никеле­вых предприятий применяют окислительный обжиг богатых сульфидных никелевых полупродуктов — файнштейнов, флотационных концентратов и концентратов гидрометаллургической переработки окисленных никеле­вых руд.

Практическое осуществление процесса обжига сульфидных никелевых материалов определяется их физико-химическими свойствами, термоди­намикой и кинетикой окислительных процессов. Знание этих процессов и их термодинамических характеристик имеет большое значение для рас­четов оптимальных режимов окислительного обжига никелевых сульфид­ных материалов в кипящем слое перед их последующей переработкой на металл.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата