Ферроникель

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 ^[1]).

Содержание в ферроникеле (ISO 6501:1988), % масс.

Марка ферроникеля	C		Si	P	S	Cu	Cr
	более	до	менее	менее	менее	менее	менее
LC - низкоуглеродистый (little carbon)	-	0,030	0,20	0,030	0,030	0,20	0,10
LCLP - низкоуглеродистый и низкофосфористый	-	0,030	0,20	0,020	0,030	0,20	0,10
MC - среднеуглеродистый	0,030	1,0	1,0	0,030	0,10	0,20	0,50
MCLP - среднеуглеродистый и низкофосфористый	0,030	1,0	1,0	0,020	0,10	0,20	0,50
HC - высокоуглеродистый	1,00	2,5	4,0	0,030	0,40	0,20	2,0

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 ^[2], 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 ^[1]) кричный процесс, шахтную плавку 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^[2] на тонну сухой руды, удельный проплав 3,5-14 т/(м²·сут)^[1]. В настоящее время при проектировании новых заводов и совершенствовании старых технологий часто предполагается использование электропечей постоянного тока, достоинства которых — возможность переработки тонких и пылевидных материалов, сниженные потери металлов, повышенное извлечение их в сплав. ^[3]

Рафинирование

Рафинирование чернового ферроникеля, по одной из схем^[4], включает в себя десульфурацию 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.

Технологические схемы рафинирования ферроникеля на прочих предприятиях в основном включают в себя те же основные этапы с некоторыми вариациями.

Возможно производство ферроникеля из разнообразного вторичного сырья — отработанных железо-никелевых аккумуляторов, отходов легированных сталей и т. п. ^{[5] [1]}.

Применение

Никель - один из основных элементов, улучшающих свойства стали; добавка никеля повышает ее 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.

Литература

1. ↑ ^{1 2 3 4} 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", 2001. - 468 с. - ISBN 5-93952-004-9
2. ↑ ^{1 2} Гасик М. И., Лякишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. Учебник для вузов. — М. : СП Интермет Инжиниринг, 1999. — С. 650—658. — ISBN 5-89594-022-6
3. ↑ http://www.mintek.co.za/Pyromet/ Пирометаллургическое подразделение компании Mintek, активно внедряющей технологию плавки в ППТ
4. ↑ Кормилицын С. П., Цемехман Л. Ш., Афанасьев С. Г. Рафинирование и обогащение ферроникеля. — М. : Металлургия, 1976. — 240 с.
5. ↑ Диомидовский Д. А., Онищин Б. П., Линев В. Д. Металлургия ферроникеля. — М. : Металлургия, 1983. — 184 с.