Ферроникель — сплав железа и никеля ( ферросплав ), получаемый, главным образом, при восстановительной электроплавке окисленных никелевых руд и используемый для легирования стали и сплавов.

Состав

На международном рынке состав ферроникеля должен соответствовать стандарту ISO 6501:1988 (Ферроникель. Технические условия и требования к поставке). Стандарт предусматривает 5 марок с 20, 30, 40, 50 и 70 % никеля, в каждой марке 5 групп, требования к каждой из групп показаны в таблице (согласно ).

В зависимости от производителя и требований заказчика, может контролироваться содержание в сплаве Mn , Al , Ti , Ca .

Содержание никеля в сплаве может быть и существенно ниже 20 %, что, в частности, определяется составом сырья. Так, в России перерабатываются в основном бедные руды (до ~1,5 % Ni), тогда как за рубежом часто содержание никеля в руде выше — до ~2,2 %. На Побужском никелевом заводе (Украина), по данным , ферроникель некоторых выпускаемых марок содержит от 3,5 до 12 % суммы никеля и кобальта.

Получение

Получение ферроникеля — один из основных вариантов переработки окисленных никелевых руд . Технологическая схема переработки окисленной никелевой руды на ферроникель обычно включает в себя следующие стадии:

• подготовка руды ( усреднение , дробление и грохочение , сушка , окускование );
• восстановительный обжиг , с глубоким восстановлением никеля и кобальта и восстановлением железа на 40-60 %. Обжиг ведут в трубчатых вращающихся печах ;
• плавка огарка в электропечах , с получением чернового ферроникеля. Такой сплав содержит значительные количества примесей — углерода , кремния , серы , фосфора , хрома , вследствие чего не может быть использован при производстве стали ;
• рафинирование ферроникеля.

Среди других методов получения ферроникеля из окисленных никелевых руд (некоторые из которых уже не применяются, а другие были лишь опробованы и пока не нашли применения) можно отметить (по ) , на ферроникель, доменную плавку на ферроникель, плавку в агрегате с погруженным факелом, получение ферроникеля из штейна и необычные варианты электроплавки (двухстадийная плавка с ферросилицием в качестве восстановителя, электроплавка в печи со вспененной ванной).

Электроплавка

Выплавку чернового сплава ведут обычно в круглых руднотермических электропечах с самоспекающимися электродами , мощность печей 20-100 МВА, расход электроэнергии до 810 кВт*ч на тонну сухой руды , удельный проплав 3,5-14 т/(м ² ·сут) . В настоящее время при проектировании новых заводов и совершенствовании старых технологий часто предполагается использование , достоинства которых — возможность переработки тонких и пылевидных материалов, сниженные потери металлов, повышенное извлечение их в сплав.

Рафинирование

Рафинирование чернового ферроникеля, по одной из схем , включает в себя расплавленной содой в ковше и двухстадийное конвертирование в вертикальных кислородных конвертерах . Шлаки , образующиеся в начальный период конвертирования бедного ферроникеля, содержат много оксида кремния , поэтому первую стадию рафинирования проводят в конвертерах с кислой футеровкой ( динасовый кирпич), стойкой к таким шлакам. Вторую стадию конвертирования, с удалением остатков хрома , углерода , серы и фосфора , осуществляют в конвертерах с основной футеровкой ( магнезито - хромитовый кирпич). Товарный ферроникель гранулируют или разливают в изложницы .

Вторая весьма распространённая схема рафинирования ферроникеля — рафинирование в ковшевых печах (ASEA-SKF). Этот процесс пришёл в цветную металлургию из чёрной, где предназначался для рафинирования стали. Используются ковшевые стенды со съёмным сводом с тремя графитовыми электродами для подогрева расплава. На первой стадии ферроникель из печи сливается в ковш, добавляется CaO-содержащий флюс, расплав подогревается и продувается CO2 (для перемешивания) либо кислородным дутьём, происходит удаление фосфора. Фосфористый шлак скачивают, ковш подают на второй стенд подогрева — для десульфурации. В расплав подают раскислитель (например, ферросилиций), затем — негашёную известь и флюорит. Металл подогревают и перемешивают подачей CO2 для удаления растворённого азота. Шлак десульфурации скачивают, в ковш вводят последнюю порцию извести и разогревают сплав до температуры розлива.

Возможно производство ферроникеля из разнообразного вторичного сырья — отработанных железо-никелевых аккумуляторов , отходов легированных сталей и т. п. .

Применение

Никель — один из основных элементов, улучшающих свойства стали; добавка никеля повышает её прочность, вязкость и пластичность. Кроме того, никель широко применяется в производстве нержавеющих , жаропрочных , кислотостойких и других сталей и сплавов. Во многих случаях вместо чистого никеля — дорогого и дефицитного — может быть использован ферроникель, себестоимость производства которого (как и многих других ферросплавов) ниже, чем чистого металла.

Примечания