Transcript Výroba Ni

Nikl
Výroba Ni ze sulfidických nebo silikátových rud
písek,(SiO2)
Částečné pražení,
10-14% S
Konvertor. struska
Ni-sulf. koncentrát
Silikátová ruda + sádrovec
SO2
struska
Tavení na kamínek
SO2
Bessemerování
Řízené chladnutí,
flotační dělení
Tavení na anody
Oxidační pražení na NiO
Cu-koncentrát
Přímá elektrolýza anod
Redukce v EOP
Redukce vodíkem
Reakce s CO na Ni(CO)4
Rozklad Ni(CO)4 na Ni + CO
Elektrolytická rafinace
Mondův kuličkový Ni
Elektrolytický Ni
Ni + S
Koncentrační tavení
•
•
Převedení Ni, Cu a ušlechtilých kovů do kamínku
Převedení FeO do strusky a oxidů Ni, Cu na sulfidy
3 Fe3O4 + 10 FeS → 10 FeO + SO2
2 FeO + SiO2 → 2 FeO.SiO2
fayallit
9 NiO + 7 FeS → 3 Ni3S2+ 7 FeO + SO2
Cu2O + FeS → Cu2S + FeO
•
•
•
Produkt tavení: Ni3S2 - Cu2S – FeS – (Fe3O4)
Zařízení: klasické pece, zařízení pro tavení ve vznosu (bez pražení) technologie
Outokompu, Inco flash smelting - jako při výrobě Cu
EOP – Falconbridge smelter
Konvertorování Ni3S2 - Cu2S – FeS – (Fe3O4) kamínku
Cíl: příprava jemného kamínku Ni3S2 - Cu2S- NiCu
(40-60% Ni, 20-30% Cu, 16-20%S,<1% Fe)
2 FeS + 3 O2 + SiO2
→ 2 FeO.SiO2 + SO2
2 FeS + 5 O2
→ Fe3O4 + 3 SO2
3 Fe3O4 + FeS + 5 SiO2 → 5(2 FeO.SiO2) + SO2
Omezeně
Ni3S2 + 2 O2 → 3 Ni + SO2
Cu2S + O2 → 2 Cu + SO2
Zařízení: Pierce-Smith konvertory
Výroba slitiny Ni-Cu: TRBC process (rotační kyslíkový konvertor)
Pierce-Smith convertor
Dělení jemného Ni3S2-Cu2S kamínku
Moderní postupy: výhradně řízené pomalé chlazení a flotace
Jemný kamínek: v průměru 50% Ni, 30% Cu, 20%S
• Konvertorování - 1200 oC
• Lití kamínku
- 980 oC
•
930 oC úplná rozpustnost
•
•
920 oC- zač. kryst. Cu2S (Ag, Au, Se, Te)
•
< 0,5% Ni
•
700 oC- kryst. slit. Ni-Cu (Pt-kovy)
•
•
580 oC- zač. kryst. -Ni3S2 (6% Cu)
•
tepl. výdrž- až vše ztuhne
•
•
521 oC- transf. - Ni3S2 (< 2,5 % Cu)
•
370 oC - transf. Ni3S2(< 0,5 % Cu)
• Drcení, magnetická separace, mletí, flotace: pěna Cu2S
•
spodek Ni3S2
Zpracování Ni3S2 frakce
1) Pražení na NiO
redukce (uhlíkem, aluminotermie)
2) Elektrolytická rafinace
3) Přímá elektrolýza kamínku (Inco-Thompso process):
A: Ni3S2 – 6e- → 3 Ni2+ + 2 S
K: 3 Ni2+ + 6e- → 3 Ni
Elektrolyt: SO42- + Clanodové kaly: 95% S, 0,15 Se
4)
Mondův process: Ni3S2 → NiO → Ni(CO)4 → Mondův kuličkový Ni
5)
Redukční věž:
NiO + H2 → Ni + H2O 350-430 oC
Zplyňovací věž:
Ni + 4 CO → Ni(CO)4
60 oC
Rozkladná věž :
Ni(CO)4 → Ni + 4 CO
180-200 oC
Zpracování Ni-oxidických rud – silikátové rudy bez Cu
•
Tavení na kamínek pro rudy nad 3% Ni
Silikátová ruda, sádrovec, pyrit – redukční prostředí
CaSO4 + CO → CaS + SO2 + CaCO3
9 Ni2SiO4 + 14 CaS → 6 Ni3S2+ CaSiO3 + CaO + 2 SiO2
• Výroba FeNi
Hydrometalurgická výroba niklu
•
Caronův proces
Caronův proces: lateritické rudy:  50% Fe - FeO.OH,
1-2% Ni - NiO,  0,1% Co - CoO
Lateritická ruda
Vyvařování/filtrace
Sušení, mletí
NiCO3.Ni(OH)2
H2, CO
Redukční pražení
Amoniakální loužení
vzduch
NH3 aq.
(NH4)CO3
NH3
Kalcinace
NiO
Příprava elektrolytu
louženec
Dělení Ni/Co
Ni- výluh
Na2S
CoS
H2SO4
Elektrolýza
Katodový nikl 99,9%