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%