«Metallurgiya» kafedrasi «Metallurgik jarayonlarda issiqlik va massa almashinuvi»

1.3 Nikel konsentratini elektr pechlarida eritish amaliyotining
kimyoviy asoslari
Eritma kovushdan kovushga 7 martta quyiladi tiklanish jarayoni tugaguncha:
2Fe₂O₃+FeS=4FeO+SO₂+Fe (1)
2NiSiO₃+FeS=2Ni+fe+3SiO₂ (2)
2FeSiO₃+FeS=3Fe+SiO2 (3)
Oksidlangan nikel rudasini elektr pechda eritish
NiSiO₃+Fe =FeSiO₃ +Ni (4)
SiO₂ ning tiklanishi
Si+2FeO=SiO₂+2Fe (5)
Fosforning shlak bilan yo’qotilishi
6P+5Fe₂O₃+12CaO=10Fe+3Ca₄P₂O₉ (6)

II.Texnologik xisoblar
Nikel oksidi eritish
Nikel oksidining kimyoviy tarkibi,%: 78,5-Ni, 0,51-Co, 0,49-Cu, 0,42-Fe, 0,025-S, 19.1-О₂, 0.955 boshqalar.
Nikel oksidini elektr eritishning texnologik jarayoni quyidagi operatsiyalardan iborat:
1) nikel oksidini tiklovchilar va fluslar bilan shixtalash;
2) shixta yuklash va metallni eritish;
3) metallni granulyatsiya qilish yoki anodlarga tashlash;
4) granulalarni quritish va o'rash.
Elektr eritish jarayonida nikel oksidi NiO + C = Ni + CO reaksiyasi bilan tiklanadidi. Ushbu reaksiya anod metallida eritish paytida granullangan nikel yoki ko'mirni eritishda neft koksining nazariy sarfini aniqlaydi. Amalda, tiklovchi sarfi nazariy jihatdan ko'proq, chunki uglerodning bir qismi atmosfera kislorodidan oksidlanadi. Elektr pechiga yetkazib beriladigan tiklovchining oqim tezligi NiO ning oldindan pasayishi bilan tiklanadi.
Granullangan nikelni olish uchun NiO odatda belgilangan nisbatda neft koks bilan aralashtiriladi (quyma zichligi taxminan 0,4 t/m³). Neft koksidagi uglerod miqdori 93-95%. Anod metalni eritishda, tiklovchi sifatida ko'mir melochlari qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda 1 tonna sotiladigan nikel (granulalar) uchun qisman qisqartirilgan nikel oksidini eritishda quyidagilar sarf qilinadi: 1300–1100 kVt/soat; grafit elektrodlari 15-16 kg; koks 135-160 kg; ohaktosh 15-20 kg; yonuvchilar 26–28 kg. Nikelning granullangan nikelda to'planishi 98-98,6%.
Material balans.
Nikel oksidi eritilishini hisoblash.
NiO ning kimyoviy va ratsional tarkibini hisobga olgan holda (1-jadval).
1-jadval.
Texnik nikel oksidining kimyoviy va ratsional tarkibi,%

Komponentlar	Ni	Co	Cu	Fe	S	O2	boshqa	Jami
NiO Ni Fe3O4 Co3O4 Cu2S Cu2O Boshqalar	69.8 8,7 – – – – -	– – – 0,51 – – -	– – – – 0,1 0,39 -	– – 0,42 – – – -	– – – – 0,025 – -	18.93 – 0,16 0,18 – 0,048 -	- - - - - - 0.955	88,73 8,7 0,58 0,69 0,125 0,408 0.955
Jami	78.5	0,51	0,49	0,42	0,025	19.1	0.955	100,0

* Ko'pincha 83-86%.
1 tonna metall uchun tiklovchining sarfini va H-3 granulali nikelning chiqishini aniqlaymiz.
Tiklovchi vosita neft koksidir. Hisoblash 100 kg NiO uchun amalga oshiriladi. Tiklash uchun uglerod sarfini aniqlaymiz:
1)nikel NiO + C = Ni + CO
(12/58,7) • 69.8 = 14.27
(bu yerda uglerod sarfi ozgina oshishi bilan aniqlanadi, chunki NiO ning shlakga 0,4 kg miqdorida o'tishi hisobga olinmaydi);
2) kobalt Со₃О₄+4C=3Со+4СО (48/176,7)•0,51 = 0,138;
3) temir Fe₃O₄+4С=3Fe+4CO (48/167,4)•0,42 = 0,12;
4) mis Сu₂О+С=2Сu+СО (12/127,2)•0,49 = 0,046.
Jami 14.574 uglerod yoki 14.57 kg kerak bo'ladi. Koksning nazariy sarfi 100 kg NiO uchun 14.57/0,96 = 15,17 kg ni tashkil qiladi. Kislorodni 19.1 kg gazlarga aylantiradi (1-jadval).
H-3 granullangan nikel sinfining rentabellik darajasini aniqlaymiz. Amaliy ma'lumotlarga ko'ra, nikel eritish mahsulotlariga ko'ra quyidagicha taqsimlanadi,%:
donador nikelda 98,6 ± 0,2% - bu hisoblashda u
78.5 • 0,984 = 77,24 kg (98,4% ga);
0,5 ± 0,16% - shlakga yoki u
78.5 • 0,004 = 0,314 kg (0,4% da);
Tutun va changda 1 ± 0,2% yoki
78.5 • 0,012 = 0,942 kg (1,2%).
Hammasi bo'lib 78.500 kg.
H-3 markasidagi metallning rentabelligi 98,6% Ni ni hisobga olgan holda 77,24/ 0.986 = 78,33 kg ni tashkil qiladi. 1 tonna metall uchun NiO sarfi
(100/78,33) • 1000 = 1276.6 kg;
koks (15.17/78,33) • 1000 = 193.6 kg.
Koks sarfi aslida NiO ni tiklash uchun pechda hosil bo'lgan CO-ning qisman ishlatilishi, shuningdek, NiO ning erishi natijasida ilgari quvurli reaktorda 70-80% ga tiklanishi tufayli kam va 1 tonna nikel uchun 0,14-0,16 t tashkil etadi.
Bundan tashqari, to'liq material balansni tuzish uchun shlakni ishlab chiqarish uchun ohaktosh iste'molini hisobga olish kerak. Shuningdek, pechda hosil bo'lgan gazning tarkibini aniqlash kerak. Ushbu hisob-kitoblarning tartibi ilgari ko'rib chiqilgan va bu yerda ko'rsatilmagan. Shuni ta'kidlash kerakki, shlak chiplardan va dinas archidan (2 kg), ohaktoshdan (3 kg), nikel oksididan (0,5 kg), vanna refrakterlaridan (1 kg) va koks kulidan (0,23 kg) hosil bo'ladi. Shlak tarkibida 30% CaO, 35-40% SiO₂, 7-10% Ni bo'ladi. Gazlar uglerod va kisloroddan metal oksidi va ohaktosh CO₂ dan hosil bo'ladi. Pechda havo olish texnologik gazlar hajmining 100% ga etadi. Hisoblash natijalari quyida keltirilgan, kg:
Nikel oksidini eritishning material balansi.
2-jadval.

Yuklandi	Kg	Olindi	Kg
Nikel oksidi	100	Ganulalangan nikel	78.33
koks	15.17	Shlak	6.31
Flyuslar	3	Gazlar	33.67
Boshqa yo’qotishlar	1.74	Chang^**	1.60
Jami	119.91	Jami	119.91