Марченко Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

7. КОНВЕРТИРОВАНИЕ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ

7.2. Практика процесса конвертирования



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

311

Горловина конвертера, работающего под дутьём, закрыта сверху на-

пыльником для отвода отходящих газов. Напыльник имеет испарительное

охлаждение. Газы конвертера проходят грубую и тонкую очистку от пыли,

соответственно, в циклонах и электрофильтрах, затем направляются в серно-

кислое производство.

Подготовленные флюсы загружаются в бункер над горловиной конвер-

тера и далее – по системе транспортёров, по загрузочной течке через горло-

вину. Транспортируют расплавы от конвертера ковшами.

Основные параметры горизонтальных конвертеров приведены в табл. 7.7

Таблица 7.7

Основные параметры горизонтальных конвертеров

Показатель

Размер: диаметр×длина

3,95×9,2 3,66×6,7 3,69×6,1 2,26×3,3

Емкость, т

Мощность рабочего двигателя, кВт

Мощность аварийного двигателя, кВт

Число фурм

Диаметр фурм, мм

Пропускная способность по воздуху, м

/мин

700

360

300

170

Площадь горловины, м

4,5

2,5

Использование кислорода воздушного дутья в конвертере довольно

полное (91–96 %), что свидетельствует о большой скорости реакции окисле-

ния сульфидов металлов в конвертере.

Фактический расход дутья, подаваемый от воздуходувных установок,

значительно выше теоретического за счет потерь на пути от воздуходувки до

конвертера и на фурмах конвертера. Суммарные потери воздуха от всего ко-

личества, подаваемого воздуходувными машинами, принято считать порядка

30–35 %. Непосредственно для процесса используют 65–70 % воздуха.

Количество воздуха, вдуваемого в конвертер, определяется из расчета

0,9–1,0 м

/мин на 1 см

площади сечения фурм.

Штейн, заливаемый в конвертер, имеет температуру около 1 100 °С.

Продолжительность продувки 40–45 мин. За это время температура повыша-

ется до 1 200–1 240

°С. Практикой установлено, что одна минута дутья в на-

чале процесса повышает температуру расплава в среднем на 3 градуса.

С уменьшением содержания сернистого железа в расплаве эта величина

снижается в пределах 0,9–3,0 градуса в минуту.

После продувки в течение 40–45 мин подача воздуха становится нера-

циональной, т.к. накопившийся в конвертере шлак тормозит процесс конвер-

тирования и все более растет температура расплава, которая способствует

7. КОНВЕРТИРОВАНИЕ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ

7.2. Практика процесса конвертирования



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

312

интенсивному разрушению футеровки, особенно в фурменной части. По этой

причине конвертер выводят из рабочего состояния, прекращают дутье и по-

сле непродолжительного отстаивания сливают шлак. Затем заливают новую

порцию штейна, загружают оборотные холодные материалы для предотвра-

щения перегрева в конвертере выше допустимых температур, дополнитель-

ное количество кварцевого флюса и снова включают дутье. Загрузка кварце-

вого флюса ведется непосредственно во время продувки.

Операция слива шлака и заливки новой порции штейна занимают

10–25 мин. Температура расплава в это время в конвертере уменьшается со

скоростью 1–4 градуса в минуту. Температура расплава снижается и за счет

заливки более холодного штейна, загрузки оборотных холодных материалов

и кварцевого флюса, поэтому к началу очередной продувки температура

расплава в конвертере понижается до 1 120–1 150 °С. Повторяя операции

продувки, процесс ведут до тех пор, пока в конвертере не будет получен бе-

лый матт.

После получения белого матта из конвертера тщательно сливают шлак

и затем ведут продувку, не прерывая дутья, до получения черновой меди, т.к.

необходимости в остановке конвертера нет: шлак не образуется, а скорость

нагрева ванны резко уменьшается и нет опасности разрушения футеровки

под действием высоких температур.

Процесс конвертирования протекает без дополнительного расхода топ-

лива (автогенно) за счет окисления железа и серы. Нормальной рабочей тем-

пературой в конвертере считается температура в пределах 1 150–1 280 °С,

т.к. при более низкой не получается шлак, а при более высокой усиливается

разрушение кладки конвертера.

Образующиеся при конвертировании горячие газы через горловину по-

ступают в напыльник, затем в систему газоходов и пылеулавливания и далее

в сернокислотный цех. Конвертерные газы на выходе из расплава теоретиче-

ски содержат около 15 % SO

. Однако подсосы воздуха к отходящим газам

конвертеров очень велики и составляют до 300–400 % от объема первичных

конвертерных газов, что приводит к их существенному разбавлению по со-

держанию SO

(до 2–4 %).

Использование конвертерных газов в сернокислотном производстве

сопряжено со значительными трудностями, связанными с периодичностью

работы конвертеров. Для обеспечения постоянного потока газов необходимы

наличие в работе не менее трех конвертеров, четкий график их работы, гер-

метизация напыльников и надежная система переключения потока газа. Хо-

рошо зарекомендовали себя напыльники с испарительным охлаждением,

обеспечивающие наибольшую герметизацию системы отвода газов из кон-

вертеров.

7. КОНВЕРТИРОВАНИЕ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ

7.2. Практика процесса конвертирования



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

313

Ниже приведены технико-экономические показатели процесса конвер-

тирования:

Показатель

Значение

Удельный расход дутья на фурмах, м

/(см

·мин)

0,5–1,2

Давление дутья, МПа

0,1–0,12

Скорость истечения дутья из фурм, м

/с

100–150

Коэффициент использования кислорода, %

95–98

Время работы конвертера под дутьём, %

65–80

Расход воздуха, м

на 1 т штейна

1 250–1 750

на 1 т черновой меди

2 100–5 800

Выход конвертерного шлака от массы штейна, %

30–80

Содержание в конвертерном шлаке, %:

меди

1,2–3,0

кремнезёма

20–28

железа

50–55

Извлечение меди, %:

в черновую медь

87–92

в конвертерный шлак

3–6

в обороты

4–6

Потери меди, %

0,5–0,8

В аппаратурном оформлении и в организации производства процесс

конвертирования никелевых штейнов практически не отличается от конвер-

тирования медных штейнов. В то же время есть некоторые специфические

особенности. В связи с малым выходом штейна при шахтной плавке (< 8 %)

обычно используют конвертеры небольшой емкости (20–30 т). Большее ко-

личество теплоты, выделяющейся при окислении никелевых штейнов, и бо-

лее высокие температуры процесса приводят к тому, что срок службы кон-

вертеров уменьшается порой до 7–12 дней вместо 30 при конвертировании

медных штейнов. Газы, получающиеся при переработке никелевых штейнов,

в среднем беднее газов процесса конвертирования медных штейнов, вследст-

вие того, что на стадии окисления металлического железа SO

не выделяется.

Это вносит значительные трудности при их использовании и защите окру-

жающей среды.

Вместе с тем конструктивное оформление процесса создает опре-

деленные трудности для реализации всех технологических возможностей

процесса. Для получения бедных шлаков с низким содержанием магнетита

необходимы более высокие температуры, не достижимые на практике вслед-

ствие быстрого выхода футеровки из строя. Даже при существующих усло-

виях ведения процесса кампания конвертера сравнительно мала и составляет

1,5–3,0 мес. По истечении этого срока требуется замена, по крайней мере,

футеровки фурменного пояса.

Изыскание более надежных огнеупоров или других путей увеличения

кампании конвертера – важнейшая задача совершенствования процесса кон-

вертирования.

7. КОНВЕРТИРОВАНИЕ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ

7.2. Практика процесса конвертирования



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

314

Определенный интерес для промышленности представляют конверте-

ры с боковым отводом газов и полностью закрываемой на время продувки

штейна горловиной. При их использовании полностью устраняются подсосы

воздуха, и предотвращается выброс газов в окружающую атмосферу. Отхо-

дящие газы таких конвертеров могут содержать до 12–14 % SO

. Следует от-

метить, что конвертеры с боковым отводом газов совершенно не пригодны

для переработки штейнов, содержащих летучие компоненты, например цинк,

вследствие быстрого забивания П-образного газохода возгонами.

Герметизация конвертеров более совершенными по конструкции на-

пыльниками или другими приемами, а также применение конвертеров с бо-

ковым отсосом газов – важное направление в совершенствовании конструк-

ции конвертеров.

Серьезным недостатком аппаратурного оформления процесса конвер-

тирования является его периодичность. Она приводит к большим затратам

времени на зарядку конвертера, слив конвертерного шлака и черновой меди.

Сравнительно велико время выхода конвертера на нормальный технологиче-

ский режим. Слив расплавов и зарядка конвертера через горловину требуют

периодического поворота агрегата. Герметичное сочленение горловины по-

воротного конвертера с неподвижной системой газохода несовершенно, что

приводит к выбиванию большого количества газа в атмосферу цеха. Кроме

того, большое количество воздуха подсасывается через неплотности напыль-

ника, что способствует разбавлению отходящих газов и затрудняет их ис-

пользование в производстве серной кислоты.

Большой практический интерес в связи с этим представляет разработка

непрерывного процесса конвертирования, которая позволит перейти на ста-

ционарные аппараты, герметизировать газоходную систему, получить бога-

тые по SO

газы и использовать их для получения серной кислоты.

Высокая интенсивность экзотермических реакций окисления в конвер-

тере создает реальные возможности для проплава в нем значительных коли-

честв сульфидных концентратов. Это дает возможность значительно экономить

топливо и электроэнергию при отражательной или электрической плавке кон-

центрата. Однако большие трудности в самом превращении конвертера в пла-

вильный агрегат высокой производительности представляют подготовка кон-

центрата для плавки в конвертере и поиск рационального способа его загрузки.

Условия протекания процесса конвертирования могут существенно из-

мениться, если кварцевый флюс в измельченном виде подавать вместе с

дутьем. В этом случае в активной зоне конвертера одновременно присутст-

вуют все химические реагенты, необходимые для окисления железа и ошла-

кования образующихся окислов. Если одновременно присутствуют сульфид

железа, кислород дутья и кварцевый флюс, то образование магнетита сильно

сократится. Значительное уменьшение магнетита в конвертерных шлаках не

только существенно улучшит их свойства, но и облегчит последующую пе-

реработку. Кроме того, при подаче флюса с дутьем следует ожидать повыше-

ния производительности конвертера на единицу времени дутья, поскольку

резко уменьшится непроизводительная затрата кислорода на окисление железа

7. КОНВЕРТИРОВАНИЕ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ

7.2. Практика процесса конвертирования



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

315

до магнетита. При подаче кварца вместе с дутьем снижается температура дуть-

евого факела за счет меньшей экзотермичности реакции образования фаялита

по сравнению с реакцией образования магнетита. Основные трудности практи-

ческого внедрения подачи кварца через фурмы – это необходимость измельче-

ния кварцита, организация его сушки и абразивность зерен кварца.

С целью повышения стойкости футеровки фурменного пояса конверте-

ров медного и никелевого производств ведутся работы по применению в кон-

вертерах более стойких огнеупоров, по отысканию наиболее благоприятных ус-

ловий подвода дутья в ванну конвертера. Радикальным средством могло бы

явиться охлаждение фурменного пояса, при котором его внутренняя поверх-

ность защищена слоем естественного гарнисажа, образовавшегося на охлаж-

даемых элементах, заложенных в кладку или вообще заменяющих кладку.

Применение для конвертера водяного охлаждения в любом его вариан-

те, включая испарительное охлаждение, исключается вследствие взрыво-

опасности контакта воды со штейном. Системы с высокотемпературными те-

плоносителями либо слишком сложны, дороги и неудобны в эксплуатации,

либо имеют ограниченные возможности теплосъема.

Разработка системы воздушного охлаждения, сочетающей в себе взры-

вобезопасность, высокую интенсивность теплообмена и простоту в осущест-

влении, позволила провести исследования на промышленном конвертере.

Полученные данные показывают, что тепловая работа элемента в конвертере

носит ярко выраженный нестабильный характер, заключающийся в попере-

менном наращивании и срыве защитного гарнисажа. Причиной нестабильно-

сти является периодичность работы конвертера.

Таким образом, эффективная защита фурменного пояса медно-никелевых

горизонтальных конвертеров охлаждаемыми элементами, контактирующими

с ванной, невозможна.

Для улучшения санитарно-гигиенических условий труда в конвертер-

ных цехах на некоторых зарубежных заводах применяют индивидуальные

укрытия с раздвижными стенками (так называемые «шведские домики»).

Однако периодичность процесса конвертирования в горизонтальном конвер-

тере не позволяет полностью герметизировать систему отвода газов.

Конвертирование штейнов является весьма эффективным процессом.

Он характеризуется высоким коэффициентом использования кислорода ду-

тья и высокой удельной производительностью во время работы под дутьем.

Процесс полностью осуществляется за счет теплоты от окисления сульфидов и

характеризуется получением богатых по содержанию SO

(12–14 %) первичных

газов. В процессе реализуются такие важнейшие технологические требования,

предъявляемые к процессу плавки, как интенсивный массо- и теплообмен, а

также благоприятные условия для протекания процесса коалесценции мелких

сульфидных включений при перемешивании шлака со штейном.



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

316

Файнштейн представляет собой сплав сульфидов никеля и меди, в ко-

тором растворено некоторое количество сульфидов железа и кобальта, а так-

же металлической фазы. Состав медно–никелевого файнштейна, %: 40–55 Ni,

20–30 Cu, 0,6–1,2 Co, 2,5–3,5 Fe. Состав никелевого файнштейна, %: 76–78 Ni,

19–21 S, 0,2–0,4 Fe, 0,5–0,9 Co, до 2 Cu.

Медно-никелевый файнштейн – это сложный по составу медно-

никелевый сплав, куда переходят кобальт, все платиновые металлы, золото и

серебро, таким образом, без их извлечения он не может быть использован.

Электролитическое разделение металлов при высоком содержании в сплаве

меди представляет значительные трудности. Поэтому в промышленности

предпочитают завершать процесс конвертирования на стадии получения

файнштейна и сразу направлять его на предварительное разделение меди и

никеля.

В настоящее время для разделения меди и никеля применяют метод

флотации. Кроме того, для этой же цели, а также для рафинирования черно-

вого никеля используют карбонильный процесс.

Флотационный метод разделения меди и никеля основан на том, что

при медленном охлаждении компоненты расплава медно-никелевого файн-

штейна кристаллизуются в раздельные, четко разграниченные кристалличе-

ские фазы. Эти фазы после затвердевания и механического вскрытия тонким

измельчением могут быть отделены друг от друга флотацией. Конечная

структура кристаллов и их крупность зависят от скорости охлаждения.

Медленно охлажденный файнштейн состоит из обособленных кристал-

ликов четырех типов: первичный и вторичный сульфиды меди, сульфид ни-

келя и металлический сплав.

Для того чтобы хорошо раскристаллизовать слиток файнштейна и по-

лучить сравнительно крупные кристаллы, расплав нужно охладить очень

медленно. На практике кристаллизацию медно-никелевых файнштейнов ве-

дут в массивных изложницах из железобетона или графита, а также в песча-

ных приямках (масса слитка до 25 т) в течение 40–80 ч. После охлаждения

8. ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ

8.1. Способы разделения меди и никеля медно-никелевого файнштейна



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

317

слиток разбивают на куски, дробят и подвергают тонкому измельчению.

Чтобы обеспечить максимально возможное вскрытие кристаллических фаз,

файнштейн измельчают до крупности 95 % класса –53 мкм.

Флотацию ведут в сильно щелочной среде. Пенный продукт – богатый

медный концентрат – после перечисток направляют в медное производство.

В нем содержится 68–73 % Сu и до 5 % Ni. Вторым продуктом флотационно-

го разделения является богатый никелевый концентрат («хвосты» флотации),

который содержит, %: 68–72 Ni; 3–4 Сu; до 1 Со; 2–3 Fe; 22–23,5 S. Большая

часть платиновых металлов и кобальта концентрируется в никелевом кон-

центрате, а золото и серебро – в медном.

Кроме богатых сульфидных концентратов (никелевого и медного), по-

лучающихся при разделении меди и никеля, методом магнитной сепарации

можно перед флотацией отделить от измельченного файнштейна металличе-

скую фазу. В этом случае «магнитный» концентрат подвергают специальной

переработке. На отечественных предприятиях металлическую фазу, полу-

чающуюся в небольших количествах, не выделяют. Она при флотации оста-

ется в богатом никелевом концентрате.

Богатый медный концентрат после фильтрации направляют на рас-

плавление в электрические или отражательные печи и затем заливают в гори-

зонтальные конвертеры, где из него получают металлическую медь.

Сравнительно высокое содержание никеля в медном концентрате по-

сле разделения файнштейна приводит к образованию при конвертировании

тугоплавкого ферритного (свернутого) шлака, содержащего 18–20 % Ni и

30–35 % Сu. Этот шлак сильно нарушает работу конвертеров, образуя насты-

ли. Поэтому полурасплавленный свернутый шлак вываливают из конверте-

ров и направляют в конвертеры никелевого производства в качестве холод-

ных присадок. Для получения черновой меди с невысоким содержанием ни-

келя необходимо операцию доводки меди вести при возможно более низкой

температуре. С этой целью при доводке иногда практикуют впрыскивание в

конвертер тонко распыленной воды.

Богатый никелевый концентрат направляют на извлечение никеля по

схеме: обжиг «намертво» – восстановление получающейся закиси никеля до

металла – электролитическое рафинирование.

Карбонилами называют химические соединения металлов с оксидом

углерода СО, состав которых в общем виде описывается формулой Me

(СО)

Хорошо известны и изучены карбонилы никеля, железа и кобальта: Ni(CO)

;

Fe(CO)

; Со

(СО)

; Медь карбонилов не образует. Способность никеля обра-

зовывать карбонил используют для разделения меди и никеля и получения

никеля высокой чистоты – карбонильного никеля.

8. ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ

8.1. Способы разделения меди и никеля медно-никелевого файнштейна



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

318

Карбонилы никеля и железа при нормальной температуре являются

жидкостями. Различия в температурах кипения (табл. 8.1

) позволяют их раз-

делять селективной возгонкой.

Сущность карбонильного процесса можно описать следующим уравне-

нием:

Ni + 4CO ↔ Ni(CO)

(8.1)

При температуре 50–80 °С реакция (8.1)

протекает в прямом направлении,

при 180–200 °С – в обратном. При атмосферном давлении образование кар-

бонилов идет очень медленно (до 8 мес.) Равновесие реакции (8.1)

можно сдви-

нуть вправо, т е. ускорить процесс, проводя его под давлением 17–23 МПа

(принцип Ле-Шателье) и при температуре 190–220 °С.

Таблица 8.1

Свойства карбонилов

Карбонил

Температура

плавления, °С

Температура

кипения, °С

Температура

разложения, °С

Ni(CO)

Fe(CO)

(CO)

– 25

– 20

+ 51

+ 43

+ 105

разлагается

+ 180

+ 130

+ 60

При рафинировании никеля по этому способу в стальной реактор (бомбу)

загружают гранулированный черновой никель. Карбонил никеля, загрязнен-

ный карбонилом железа, возгоняется, а вся медь, платиноиды и кобальт ос-

таются в остатке.

Технический карбонил никеля для очистки от железа подвергают

фракционной перегонке (ректификации). Очищенный карбонил направляют в

башню разложения, обогреваемую до 200–220 °С. Продуктами разложения

являются порошок различной крупности и гранулы. Карбонильный никель

содержит не более 0,001 % Сu; 0,005 % Fe; 0,002 % S; до 0,03 % С. Товарной

продукцией могут быть также пластины различных геометрических форм и

размеров, полученные методом порошковой металлургии из карбонильного

порошка.

Остаток реакционной бомбы плавят на аноды и путем электролиза по-

лучают катодную медь, а шламы используют для извлечения металлов пла-

тиновой группы.

Карбонильная технология позволяет увеличить извлечение никеля из

файнштейна до 95–96 % и сократить продолжительность цикла переработки

файнштейна до 3–4 дней.

Недостатками этого процесса являются токсичность монооксида угле-

рода и паров карбонильного никеля, повышенная опасность, сложная и доро-

гая аппаратура.

8. ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ

8.1. Способы разделения меди и никеля медно-никелевого файнштейна



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

319

Получение анодов из никелевого концентрата, получаемого при флота-

ционном разделении файнштейна, предусматривает окислительный обжиг и

восстановительную электроплавку огарка.

Карбонильный процесс можно также использовать для разделения

медно-никелевого файнштейна. Наилучшие результаты в этом случае полу-

чаются при переработке карбонилированием передутого (металлизированно-

го) файнштейна с пониженным содержанием серы.

Никелевый файнштейн, получающийся при переработке окисленных

никелевых руд, представляет собой почти чистый металлизированный суль-

фид никеля.

Переработка никелевого файнштейна и богатого никелевого концен-

трата, получающегося при флотационном разделении медно-никелевого

файнштейна – продукта переработки сульфидных медно-никелевых руд, мо-

жет быть осуществлена несколькими методами. В частности, возможно элек-

тролитическое рафинирование сульфидных анодов с получением катодного

никеля и элементарной серы, как в водных растворах, так и в расплавленном

электролите; автоклавное растворение с последующей очисткой раствора и

выделением никеля; прямое водородное восстановление сульфидов и ряд

других методов. В практике переработки никелевого файнштейна нашла

применение как наиболее простая и надежная двухстадийная технология,

включающая обжиг «намертво» с последующим восстановлением закиси ни-

келя до металла.

Конечной задачей переработки никелевого файнштейна является полу-

чение товарного (огневого) никеля.

Кобальт, содержащийся в файнштейне, если не принимать специаль-

ных мер к его предварительному извлечению, полностью перейдет в металл.

Хотя кобальт не оказывает вредного влияния на качество стали, его присут-

ствие в товарном никеле является нежелательным. Вредной примесью в ни-

келе является медь. Для удаления меди и частичного дополнительного извле-

чения кобальта в технологическую схему производства огневого никеля

включают операцию сульфат-хлорирующего обжига с последующим выще-

лачиванием огарка.

Процес включает следующие стадии:

– обжиг файнштейна на огарок;

– сульфато-хлорирующий обжиг огарка;

– выщелачивание хлорированного огарка;

– обжиг выщелоченного (обезмеженного) огарка на рядовую закись;

– частичное восстановление рядовой закиси никеля.

8. ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ

8.2. Обжиг никелевого файнштейна и концентрата от флотационного разделения медно-никелевого файнштейна



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

320

В файнштейне более 90 % серы связано с никелем, поэтому термоди-

намика окисления сульфидов Ni

и NiS определяет общую термодинамику

десульфуризации файнштейна при окислительном обжиге.

Реакции, протекающие при обжиге с участием кислорода, представле-

ны в табл. 8.2

Таблица 8.2

Количество тепла и тепловой эффект реакций окисления

Реакция

Тепловой эффект реакции, МДж

Q, кДж/кг

тв

+ O

= NiO + SO

+ O

= NiO + NiSO

NiS + O

= NiO + SO

NiS + O

= NiSO

Ni + O

= NiO

Cu + O

= Cu

Co + O

= CoO

Fe + O

= FeO

Fe + O

= Fe

Fe + O

= Fe

FeS + O

= FeO + SO

CoS + O

= CoO + SO

318

403

297

398

480

350

479

532

548

558

312

299

4 641

7 554

4 918

8 777

4 089

1 376

4 068

4 767

7 365

6 677

5 343

4 939

Как видно из табл. 8.2

, в результате окисления компонентов шихты вы-

деляется большое количество тепла, достаточное для автогенного осуществ-

ления процесса.

Процесс окисления сульфидов никеля с образованием закиси никеля и

диоксида серы протекает с большой величиной убыли энергии Гиббса и яв-

ляется практически необратимым. Ещё более вероятно окисление металличе-

ского никеля кислородом, при этом величина убыли энергии Гиббса образо-

вания сульфата никеля также довольно высока, а закись никеля при сульфа-

тообразовании имеет каталитические свойства и способствует наиболее пол-

ному окислению сернистого ангидрида в серный. Однако прочность сульфата

незначительна и уже при температуре выше 973 К и в условиях окислитель-

ной атмосферы степень его разложения достигает значительной величины.

При температурах до 773 К термодинамически наиболее вероятно об-

разование сульфатов, а при 773–1 373 К – закиси никеля (при температурах

свыше 1 373 К начинается образование никеля, а также в большей степени

кобальта и меди).

Однако кроме кислорода в реакциях окисления могут участвовать и

другие вещества.

Окисление сульфида никеля водяным паром может протекать по реак-

циям