Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

В. А. Бигеев, профессор кафедры металлургии и химических технологий (МиХТ), докт. техн. наук
А. С. Харченко, заведующий кафедрой МиХТ, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: as.magtu@mail.ru
С. К. Сибагатуллин, профессор кафедры МиХТ, докт. техн. наук, эл. почта: 10tks@mail.ru
М. В. Потапова, доцент кафедры МиХТ, канд. техн. наук

ООО «МГТУ-Проект», Москва, Россия
И. А. Гришин, ведущий специалист, канд. техн. наук, доцент

Приведены результаты исследований по разработке технологической схемы передела Сахаринской никельсодержащей руды с получением водородного ферроникеля, чугуна и отвального шлака. С использованием ранее полученных расчетных данных в лабораторных условиях подтверждена реализация каждого этапа предлагаемой технологии, от обогащения исходного сырья до получения ферроникеля, чугуна и отвального шлака. Результаты исследования показали, что восстановление никеля из руды водородом заканчивается при температурах 700–900 °C. Оксиды железа Fe₃O₄ и Fe₂O₃ в этих условиях восстанавливаются в основном до FeO и частично (на 5–15 %) до металлического железа. При изучении процесса восстановления железа и никеля из оксидного расплава показана возможность разделения их по различным продуктам путем точной дозировки восстановителя. В результате проведенных лабораторных исследований по переделу сахаринских руд методом селективного водородного твердофазного восстановления получили ферроникель и железистый шлак. Из руды с содержанием 0,4–0,8 % Ni получен ферроникель с содержанием в сплаве 4–15 % Ni. Показано, что извлечение никеля достигает 80–85 %. Железистый шлак затем подвергли жидкофазному карботермическому восстановлению с получением чугуна, содержащего 4,12 % C; 0,86 % Si; 0,65 % Cr, и отвального шлака. Реализация технологии на металлургических предприятиях страны позволит вовлечь в активный баланс значительное количество забалансовых никельсодержащих руд Уральского региона и обеспечить отечественную промышленность ферроникелем и качественной шихтой.

1. Тарнавский В. С. Текущие проблемы и перспективы мирового рынка коррозионностойкой стали // Металлоснабжение и сбыт. 2023. № 4. С. 8–16.
2. Резник И. Д., Ермаков Г. П., Шнеерсон Я. М. Никель: в 3 т. Т. 2. Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд. — М. : ООО «Наука и технологии», 2004. — 468 с.

3. Серова H. B., Китай А. Г., Брюквин В. А. и др. Физико-химическое исследование процесса сульфидирования окисленных никелевых руд элементарной серой // Цветные металлы. 2010. № 11. С. 22–25.
4. Кошель Д. Я. Восстановление и сульфидирование никеля в расплаве окисленной никелевой руды применительно к условиям плавки Ванюкова: дис. … канд. техн. наук. — М., 2005. — 111 с.
5. Жатканбаев Е. Е., Жатканбаева Ж. К., Жакиенова А. Т. Обзор существующих технологий переработки силикатных никелькобальтовых руд // Национальная ассоциация ученых. 2015. № 2-2 (7). С. 164–167.
6. Yiduo Huang, Qiang Wang, Mengxiao Shi. Characteristics and reactivity of ferronickel slag powder // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 156. P. 773–789.
7. Bartzas G., Komnitsas K. Life cycle assessment of ferronickel production in Greece // Resources, Conservation and Recycling. 2015. Vol. 105, Part A. P. 113–122.
8. Мировой рынок никеля: добыча, производство и потребление. — URL: http://www.ceae.ru/Thecommodity-markets5.htm (дата обращения : 15.02.2024).
9. Elias M. Nickel laterite deposits – geological overview, resources and exploration. Giant ore deposits, characteristics, genesis and exploration / eds. D. Cooke, J. Pontgratz // CODES. — Hobart : University of Tasmania, 2002. Spec. Publ. Vol. 4. P. 205–220.
10. Никелевая и кобальтовая промышленность капиталистических стран в 1967 г.: Обзор / Отв. ред. М. М. Усманская. — М. : Цветинформация, 1968. — 48 с.
11. Kyle J. Nickel laterite processing technologies – where to next? // ALTA 2010 Nickel, Cobalt, Copper Conf. Uranium and Ree Conference. 24–27 May 2010. Perth, Western Australia. 2010. P. 7–30.
12. Elias M. Nickel laterites in SE Asia // Geology, Technology and Mines. — Bali, 2013. P. 10–26.
13. Selivanov E. N., Sergeeva S. V. Prospects for the ferronickel production development from the Urals oxidized nickel ores // Theoretical and practical conference with international participation and School for young scientists "FERROALLOYS: Development prospects of metallurgy and machine building based on completed Research and Development". 2019. P. 77–91.
14. Lv X., Wang L., You Z., Yu W. A novel method of smelting a mixture of two types of laterite ore to prepare ferronickel // Journal of the Minerals Metals & Materials Society. 2019. Vol. 71, Iss. 11. P. 4191–4197.
15. Sadykhov G. B., Anisonyan K. G., Kop’ev D. Y., Olyunina T. V. Bloomery production of ferronickel using high-iron oxidized magnesia nickel ores // Russian Metallurgy (Metally). 2020. Vol. 2020, Iss. 1. P. 597-609.
16. Yucel O., Turan A., Yildirim H. Investigation of pyrometallurgical nickel pig iron (Npt) production process from lateritic nickel ores // TMS 2012, 141^th Annual Meeting and Exhibition, 11–15 March 2012, Orlando, Florida, USA. P. 234-251.
17. Пат. 2808305 РФ. Способ переработки бедной окисленной никелевой руды / Бигеев В. А., Харченко А. С., Потапова М. В. ; заявл. 21.06.2023 ; опубл. 28.11.2023. Бюл. № 34.
18. Бигеев В. А., Харченко А. С., Потапова М. В., Сысоев В. И. Определение расхода водорода для твердофазного селективного восстановления комплексного железорудного сырья в лабораторных исследованиях // Черные металлы. 2023. № 12. С. 4–8.
19. ГОСТ 21216–2014. Сырье глинистое. Методы испытаний. — Введ. 01.07.2015.
20. Бигеев В. А., Черняев А. А., Пантелеев А. В. Исследование двухстадийного способа переработки пылей и шламов с помощью математических моделей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 3 (47). С. 48–52.
21. Сибагатуллин С. К., Иванов А. В., Решетова И. В. Применение органических связующих компонентов в процессе агломерации железорудного сырья // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2010. № 4 (32). С. 30–32.
22. Бигеев В. А., Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Потапова М. В. Определение расхода водорода для твердофазного селективного восстановления комплексного железорудного сырья в лабораторных исследованиях // Черные металлы. 2021. № 12. С. 25–30.