已研究出的处理含镍废料的方法中,实质性缺点是只能从中间收镍和铁及少量的钴,而转入镍铁中的钴是毫无价值的,它在镍铁中并非需要。如钨、钼之类的杂质在熔炼时则进入渣渣中。它们在渣中的含量不大,因而从中回收它们经济上又不太合算。然而这两种金属现在又是奇缺的,在地壳中的储量十分有限。
处理含钨、钼元素的镍废料的工艺流程应考虑到其在复杂合金中的储存或在商品中的回收率。
第一种情况,把化学成分相近的复杂合金钢处理成其中含有按比例添加的不足金属的合金钢。
在原生或再生有色冶金企业中,应只接收最低品级的废料。在这种情况下,需要与回收对国民经济有利的所有有价值组分一起来处理这些废料。
已有许多回收钨和钼的方法。有关单位提出熔炼含钨、钼废料的方法,在电炉中加入碳酸钠或在转炉中鼓风。冶炼产品是镍铁和炉渣,其中铬、钨、钼得到富集。炉料中加入碳酸钠,可保证制取溶于水的化合物Na2WO4和Na2MoO4。这两种化合物可利用一种湿法冶金工艺加以分离。
通过工业试验可揭示了这种方法的下列不足:炉衬迅速损耗,鼓氧时碳酸钠在大气中弥散,氧化时局部过热引起金属大量烧损等。
美国人提出一种处理熔体氧化杂质的方法,即在电炉内放入氧化铁并鼓氧,使杂质氧化。
用铁矿石、氧化钙和硅组成的混合物多次(8~10次)处理熔体,保证钼转入渣中。采用2Na2O·SiO2和2CaO·SiO2代替碳酸钠可以消除粉尘向大气的弥散。
从渣中回收钨和钼可按图107所示的流程进行。渣在炉中于800~900℃的温度下同碳酸钠一起烧结,碳酸钠的消耗量约为渣重量的10%。在2兆帕压力下,从热压浸出器内浸出,温度为200~250℃时,碳酸钠浓度为200~250克/分米3以下。半成品中钨的回收率为95~96%,钼约75%。
图1 炉渣处理流程图
也可采用将渣在电炉里用焦炭或硅还原的方法处理炉渣,以得到中间合金。根据炉渣的成分,中间合金可含Ni2~10%、W10~15%、Mo5~10%,其余是铁。
在处理含镍、钴和其它金属量高的废料时,氧化-硫化熔炼也算一种方法。此方法的原理在于有色金属对氧和硫亲合力的比例不同。在硫化环境中,镍、钴和大部分铁被硫化,并转入冰铜。铬、钨和钼同时被氧化,转入渣中。黄铁矿或冰铜可用化硫化剂。熔炼在电弧炉内进行更加合适,用氧作氧化剂。[next]
为了从渣中提出钨和钼,必须将渣同碳酸钠一起烧结。
许多研究者都提出把带有碱金属硫化物的废料熔炼成冰铜墙铁和炉渣。这时金属按下列反应发生氧化作用。
3Na2SO4+2Cr→Na2Cr2O4+2Na2O+3SO2 ↘
3Na2SO4+W→Na2WO4+2Na2O+3SO2 (1)
3Na2SO4+Mo→Na2MoO4+2Na2O+3SO2 ↗
除这些反应外,还有一些可生成金属硫化物的相互作用:
Na2SO4+Ni+Me→Ni3S2+Na2MeO4+Na2S ↘ (2)
CaSO4+Ni+Me→Ni3S2+CaMeO4+CaS ↗
式中,Me代表W、Mo和Cr。
这样,单独采用硫酸钠或同硫酸钙混合可以有选择地把钨和钼变成可溶于水或溶于弱碱溶液的化合物进入渣,而镍和钴则转入冰铜。在功率为50千伏安的电炉中进行的研究表明,按所研究的工艺处理废料时,可在温度为1500~1550℃以下,硫酸盐的耗子量为合金重量的72~95%,在0.7~1.2小时内,有 Cr93%、W93%、Mo79%氧化并转入渣中。这时,镍冰铜实际上不含上述金属。冰铜中镍的回收率为88.0%左右。
M.B.卢卡科夫和B.P.谢列布梁科夫提出,处用镍在液态镁中有良好的溶解度的特性来处理热强度钢废料。正如研究表明,熔融的镁可很好地提取镍,而实际上不提取钨和钼,铁溶解不多。
镍的提取是在电炉里于700℃的温度下进行的。将镍和镁的合金进行蒸馏,镁富集并返回工艺使用。残留的固态铁、钨和钼再进行分解处理。此工艺的缺点是溶解速度很小(0.4~0.2毫米/小时)。用于处理的物料应有大大展开的表面,其粒度不应超过3毫米。此法在工业上应用很复杂,因为它要求高水平的密封设备。
处理含钨、钼元素的镍废料的工艺流程应考虑到其在复杂合金中的储存或在商品中的回收率。
第一种情况,把化学成分相近的复杂合金钢处理成其中含有按比例添加的不足金属的合金钢。
在原生或再生有色冶金企业中,应只接收最低品级的废料。在这种情况下,需要与回收对国民经济有利的所有有价值组分一起来处理这些废料。
已有许多回收钨和钼的方法。有关单位提出熔炼含钨、钼废料的方法,在电炉中加入碳酸钠或在转炉中鼓风。冶炼产品是镍铁和炉渣,其中铬、钨、钼得到富集。炉料中加入碳酸钠,可保证制取溶于水的化合物Na2WO4和Na2MoO4。这两种化合物可利用一种湿法冶金工艺加以分离。
通过工业试验可揭示了这种方法的下列不足:炉衬迅速损耗,鼓氧时碳酸钠在大气中弥散,氧化时局部过热引起金属大量烧损等。
美国人提出一种处理熔体氧化杂质的方法,即在电炉内放入氧化铁并鼓氧,使杂质氧化。
用铁矿石、氧化钙和硅组成的混合物多次(8~10次)处理熔体,保证钼转入渣中。采用2Na2O·SiO2和2CaO·SiO2代替碳酸钠可以消除粉尘向大气的弥散。
从渣中回收钨和钼可按图107所示的流程进行。渣在炉中于800~900℃的温度下同碳酸钠一起烧结,碳酸钠的消耗量约为渣重量的10%。在2兆帕压力下,从热压浸出器内浸出,温度为200~250℃时,碳酸钠浓度为200~250克/分米3以下。半成品中钨的回收率为95~96%,钼约75%。
图1 炉渣处理流程图
也可采用将渣在电炉里用焦炭或硅还原的方法处理炉渣,以得到中间合金。根据炉渣的成分,中间合金可含Ni2~10%、W10~15%、Mo5~10%,其余是铁。
在处理含镍、钴和其它金属量高的废料时,氧化-硫化熔炼也算一种方法。此方法的原理在于有色金属对氧和硫亲合力的比例不同。在硫化环境中,镍、钴和大部分铁被硫化,并转入冰铜。铬、钨和钼同时被氧化,转入渣中。黄铁矿或冰铜可用化硫化剂。熔炼在电弧炉内进行更加合适,用氧作氧化剂。[next]
为了从渣中提出钨和钼,必须将渣同碳酸钠一起烧结。
许多研究者都提出把带有碱金属硫化物的废料熔炼成冰铜墙铁和炉渣。这时金属按下列反应发生氧化作用。
3Na2SO4+2Cr→Na2Cr2O4+2Na2O+3SO2 ↘
3Na2SO4+W→Na2WO4+2Na2O+3SO2 (1)
3Na2SO4+Mo→Na2MoO4+2Na2O+3SO2 ↗
除这些反应外,还有一些可生成金属硫化物的相互作用:
Na2SO4+Ni+Me→Ni3S2+Na2MeO4+Na2S ↘ (2)
CaSO4+Ni+Me→Ni3S2+CaMeO4+CaS ↗
式中,Me代表W、Mo和Cr。
这样,单独采用硫酸钠或同硫酸钙混合可以有选择地把钨和钼变成可溶于水或溶于弱碱溶液的化合物进入渣,而镍和钴则转入冰铜。在功率为50千伏安的电炉中进行的研究表明,按所研究的工艺处理废料时,可在温度为1500~1550℃以下,硫酸盐的耗子量为合金重量的72~95%,在0.7~1.2小时内,有 Cr93%、W93%、Mo79%氧化并转入渣中。这时,镍冰铜实际上不含上述金属。冰铜中镍的回收率为88.0%左右。
M.B.卢卡科夫和B.P.谢列布梁科夫提出,处用镍在液态镁中有良好的溶解度的特性来处理热强度钢废料。正如研究表明,熔融的镁可很好地提取镍,而实际上不提取钨和钼,铁溶解不多。
镍的提取是在电炉里于700℃的温度下进行的。将镍和镁的合金进行蒸馏,镁富集并返回工艺使用。残留的固态铁、钨和钼再进行分解处理。此工艺的缺点是溶解速度很小(0.4~0.2毫米/小时)。用于处理的物料应有大大展开的表面,其粒度不应超过3毫米。此法在工业上应用很复杂,因为它要求高水平的密封设备。