NO137209B - Klart, stabilt, ubygget, flytende vaskemiddel - Google Patents

Abstract

Klart, stabilt, ubygget, flytende vaskemiddel

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av metallisk nikkel ved autogen reduksjon

av et nikkelsulfidmateriale.

Den foreliggende oppfinnelse angår

en forbedret fremgangsmåte for smelting

og raffinering av nikkel- og kopperholdige

sulfidmaterialer, for direkte utvinning av

metallisk nikkel eller nikkel-kopperlegeringer av disse.

Det er før blitt gjort forsøk på å fremstille nikkel direkte fra nikkelholdig matte.

Termodynamisk og kinetisk tillater reak-sjonene mellom nikkelsulfid, oksygen og

nikkeloksyd i en konverter fullstendig omdannelse av nikkelmatte til metallisk nikkel. Selv om teoretisk helt gjennomførlig,

er det hittil ikke blitt utviklet noen brukbar fremgangsmåte basert på disse reaksjoner.

Borchers var muligens den første som

forsøkte å blåse nikkelmatte til metall ved

å anvende en oksygenblest, men på grunn

av mangel på temperaturkontroll og util-fredsstillende kontakt mellom gass, væske

og fast stoff hadde han ikke hell med seg.

Patenthaverne kjenner tilLellep's pionerar-beide vedrørende avsvovling av nikkelmatte

og nikkel-koppermatte til metallisk nikkel resp. nikkel-kopperlegeringer ved blåsing i en konverter. Lellep studerte over-flateblåsing ved et forsøk på å løse de

uoverstigelige problemer som han møtte

ved bruk av neddykkede blestformer ved

de høye temperaturer som han forsøkte

å anvende. Lellep erkjente imidlertid ikke hverken den absolutte nød-vendighet av å skaffe effektiv kontakt

mellom gass, faststoff og væske for å oppnå jevn drift og likevekt mellom de for-skjellige reaksjonsdeltakere, eller de frem-herskende fordeler ved å anvende oksygen eller oksygenanriket luft. I stedet neg-lisjerte han de fordeler som fåes ved mekanisk frembrakt turbulens i badet og han tok sin tilflukt til forvarmet luft eller til utenfra tilført varme, skaffet ved hjelp av olje, kull eller elektrisk energi, og endelig anvendte han en standard Bessemer stålkonverter for utførelsen av sin fremgangsmåte. Etter Lellep's feilslagne for-søk utførte Shoffstall og hans medarbei-dere videre arbeider med henblikk på å forbedre bessemerisering av nikkelholdige matter for å avsvovle disse. De forsøkte å oppnå dette ved å tvinge overhetet vann-damp gjennom den smeltede matte, under anvendelse av neddykkede blestformer, men deres fremgangsmåte viste seg ubru-kelig i praksis. Shoffstall et al erkjente heller ikke nødvendigheten av riktig kontakt mellom gass, væske og faststoff og fordelene ved å anvende en gass som er rik på oksygen sammenliknet med luft.

Bessemerkonverteren anvendes i kop-perindustrien for å omdanne koppersulfid til metallisk kopper. Ved omdannelse av nikkelholdig jernsulfid i smeltet tilstand til nikkelsulfid med lavt jerninnhold anvendes også Bessemerideen, som innbefat-ter det å blåse luft inn i den smeltede matte, under dennes overflate, gjennom blestformer. Men det er umulig å blåse nikkelsulfid til metallisk nikkel på denne måte. For dette formål må luften være sterkt forvarmet eller oksygenanriket, eller brennstoff må tilsettes for å vedlikeholde de nødvendige reaksjonstemperaturer. Men en slik modifisering av Bessemer-prinsippet er upraktisk på grunn av at den medfører altfor høye lokale temperaturstigninger og angrep på den ildfaste foring, utilstrekkelig gass-faststoff-væske-kontakt med derav følgende uensartethet i badet, dannelse av massive, lokale, ansamlinger av nikkeloksyd, og utilstrekkelig kontroll av de variable faktorer i driften.

Selv om Lellep, Shoffstall og andre gjorde forsøk på å overvinne disse og andre vanskeligheter, var de ikke i stand til å utvikle en økonomisk, teknisk brukbar prosess.

Oppfinnerne har funnet, at nikkelrike sulfidmaterialer, som f. eks. malmer, kon-sentrater og matter, kan — etter en preli-minær tilberedning — hvis det er nød-vendig — med hell bli omdannet autogent og direkte til metallisk nikkel ved å anvende en oksygenrik strøm som ledes mot vedkommende materiale av hvilket iallfall en del befinner seg i smeltet tilstand, mens det sørges for en effektiv gass-væske-faststoff-kontakt gjennom hele badet, f. eks. ved indusert turbulens, og regulering av oksygentilførselen og temperaturen.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det skaffet en fremgangsmåte til fremstilling av metallisk nikkel ved autogen reduksjon av et nikkelsulfidmateriale, hvor nikkelsulfidmaterialet blåses i smeltet tilstand med oksygenholdige gasser ved forhøyet temperatur, og de oksygenholdige gasser erstattes med varme oksygenfattige gasser når svovelinnholdet i badet er blitt senket til mindre enn ca. 4 pst., og fremgangsmåten karakteriseres ved at det rettes oksygenrike gasser bestående av teknisk oksygen eller oksygenanriket luft mot overflaten av det smeltede bad av nikkelsulfid for autogenet å redusere sulfidet, og at badet under reduksjonen holdes i en turbulent tilstand ved hjelp av ikke-pneumatisk indusert omrøring, idet temperaturen i det smeltede bad heves hurtig for å nå en badtemperatur over 1540° C, og de oksygenrike gasser erstattes med varme oksygenfattige gasser, fortrinsvis nøytrale eller svakt reduserende gasser, når svovelinnholdet i badet er blitt senket til mindre enn ca. 4 pst. og det ensartet fordelte oksygeninnholdet i det turbulente metallbad er større enn det som kreves for å oksydere det resterende svovelinnhold i badet, og etter denne erstatning holdes badtemperaturen over 1650° C.

Foreliggende oppfinnelse adskiller seg fra teknikkens stand ved at teknikkens stand ikke angir noen mekanisk omrøring av badet, og anvender heller ikke en badtemperatur på.. mere enn 1535° C, og er-statter heller ikke den oksygenrike gass med oksygenutarmede gasser når svovelinnholdet i badet er senket til mindre enn ca. 4 pst. Det skal bemerkes at mekanisk omrøring av badet for å oppnå hurtig og fullstendig reaksjon mellom svovel og oksygen i badet mens det samtidig unngås oksydasjon av store mengder nikkel, slik at det dannes nikkeloksyd, er et meget kritisk trekk ved foreliggende oppfinnelse. Uten mekanisk omrøring vil en reaksjon mellom nikkelsulfid og oksygen oppløst i badet ikke gå hurtig nok, og som et resultat vil nikkel i badet oksydere hurtig til nikkeloksyd som danner store samlinger av nikkeloksyd på overflaten av badet, med det resultat at videre reaksjon ikke går. Bruk av tilstrekkelig høy temperatur i den endelige svoveleliminering, er et annet kritisk trekk ved foreliggende fremgangsmåte. Med den endelige svoveleliminering når oksygenrike gasser er blitt erstattet med oksygenutarmede gasser, må temperaturen således holdes ved over 650° C for å oppnå hurtig reaksjon mellom svovel og oksygen i badet, hvilket er nødvendig for å eliminere dette svovel og oppnå et rånik-kel av høy kvalitet. Et annet viktig trekk ved foreliggende fremgangsmåte, er erstatning av de oksygenrike gasser når svovelinnholdet i badet er blitt redusert til mindre enn ca. 4 pst. Det er således særlig viktig at ved dette kritiske tidspunkt må tilsetning av videre oksygen til badet stop-pes for å hindre dannelse av eventuelt nikkeloksyd og tillate eliminering av resterende svovel i badet ved reaksjon med oksygen, hvilket er blitt oppløst i badet i den første delen av blåsesyklusen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en ovn av roterovntype, i hvilken den autogene smelting og avsvovling av nikkelrikt sulfidmateriale til metallisk nikkel i henhold til den foreliggende fremgangsmåte kan utføres. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom den

samme ovn langs linjen 2—2 i fig. 1.

I henhold til foreliggende oppfinnelse blir nikkelholdige sulfidmaterialer, f. eks. nikkelmatte og rå nikkelsulfidutfelninger eksempelvis slike som fåes ved utlutning av malmer, smeltet autogent til en matte i en ovn av roterovntypen. Deretter følger toppblåsing av den således erholdte matte i den samme roterovn, idet man leder teknisk oksygen eller med oksygen anriket luft ned mot overflaten av det smeltede bad, men ikke gjennom badet fra under dettes overflate. Ved riktig regulering av oksygen-tilførselen og badtemperaturen og ved sterk, ad ikke-pneumatisk vei frembrakt omrøring av badet blir det smeltede nikkelsulfid redusert til praktisk talt svovel-fritt nikkelmetall. Blåsingen og den ikke-pneumatiske omrøring av badet styres hver for seg, uavhengig av hverandre. Regule-ringen av oksygentilførselen og av turbulensen er slik, at det opprettholdes tilfreds-stillende badfluiditet og -ensartethet til å oppnå hurtig reaksjon mellom nikkelsulfid og nikkeloksyd og en meget effektiv utnyttelse av oksygenet, samtidig som temperaturen holdes under den ved hvilken den ildfaste foring angripes for sterkt. Når svovelinnholdet er blitt minsket til under ca. 4 pst., på hvilket tidspunkt det normalt er til stede i badet tilstrekkelig meget oksygen til å oksydere dette svovel, blir blesten erstattet med oksygenutarmete gasser. Med oksygenutarmete gasser menes gasser med et fritt oksygeninnhold på mindre enn ca. 3 pst., særlig nøytrale eller svakt reduserende gasser. Det er kritisk viktig at disse gasser har en så høy temperatur at badtemperaturen kan reguleres til 1650—1760° C. Samtidig fortsettes den sterke ikke-pneumatiske omrøring, eller dens intensi-tet økes for å opprettholde en effektiv gass-faststoff-væske kontakt gjennom hele badet. Turbulensen i badet er avgjørende for å sikre både fysisk og kjemisk ensartethet i badet og derved skaffe en hurtig reaksjon i retning mot likevekt, dvs. nikkeloksyd-nikkelsulfid-reaksjonen. Ved denne arbeidsmåte kan svovelet i det smeltede bad fjernes til under ca. 0,05 pst. svovel, f. eks. til 0,01 pst. svovel. Det er klart, at alternativt kan standard avsvovlings-metoder anvendes for å fjerne restsvovel.

Omrøring av badet, for å oppnå tilstrekkelig gass-væske-faststoff kontakt fåes ved å rotere ovnen og ved å blåse den oksygenrike gasstrøm mot det turbulente smeltede bad fra over væskenivået. Oppfinnerne har funnet, at blåseoperasjonen til å begynne med kan utføres ved temperaturer som ikke ligger meget over det nikkelsulfidholdige materiales smeltepunkt, og på dette trinn nyttes, eventuelt reak-sjonens eksoterme varme til å smelte fast materiale som tilføres. Det foretrekkes imidlertid å opphete nikkelsulfidet til minst ca. 1315° C, under unngåelse av dannelse av overflateoksyd, ved svakt eller ikke oksyderende betingelser, før blåsingen med teknisk oksygen. Hvis ingen smelting skal finne sted og man har til disposisjon smeltet matte av høy temperatur, kan passende opphetning oppnåes ved å regulere oksy-gentilførselen. Ettersom avsvovlingen skrider frem, heves temperaturen inntil ved et svovelinnhold i badet på under 4 pst., med fordel mellom ca. 1 pst. og ca. 3 pst., en temperatur mellom ca. 1650 og 1760° C oppnåes og vedlikeholdes, inntil den endelige svoveleliminering er fullført. Det vil forståes, at hvis nikkelet inneholder en ve-sentlig mengde kopper, vil sluttemperatu-rene være betydelig lavere.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen blir nikkelmatte, som inneholder under 1 pst. jern, den mengde kopper som blir tilbake etter vanlig fraskillelse av kopper ved hjelp av malmoppberedningsmidler, f. eks. 1 del kopper pr. 10 deler nikkel, og noe kobolt og edle metaller, f. eks. 1 del kobolt pr. 25 deler nikkel og 56,6 g edle metaller pr. tonn nikkel behandlet, eventuelt for fjernelse av kopperet, kobolten og de edle metaller på nedenfor beskrevne måte. Matten blir deretter overført til ovnen i hvilken den autogene reduksjon skal foregå, i hvilken matten toppblåses med oksygen til nikkelmetall.

Den autogene reduksjonsoperasjon kan utføres i den i fig. 1 og 2 viste ovn, hvor fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom ovnen og fig. 2 et tverrsnitt etter injen 2—2 i fig. 1. Det smeltede nikkelsulfidholdige materiale 10 behandles i den roterbare ovn 11 som er foret med et meget ildfast materiale 12. Ved hjelp av en tippemeka-nisme 20 kan ovnen tippes etter ønske for tapping. Ovnen har drivhjulkranser 13 som er festet rundt ovnen og hviler på bære- eller drivhjul 14. Oksygen eller med oksygen anriket luft tilføres gjennom et vannkjølt rør 15, som gjennom en pakning 21 og en åpning 16 rager inn i ovnen. Eks-haustgasser strømmer ut gjennom åpningen 17 ved ovnens annen ende og går inn i en skorsten 18, som kan være vannkjølt, og som kan svinges bort fra åpningen i ovnen, så nytt sulfid, flussmidler og andre materialer kan chargeres gjennom åpningen 17. Faste materialer kan eventuelt innføres gjennom åpningen 16, etter at røret 15 og pakningen 21 er blitt fjernet. En pakning 22 skaffer en gasstett kontakt mellom ovnen og skorstenen 18. Slagg kan fjernes ved at man tipper ovnen og tap-per slagg fra toppen av det smeltede bad. Etter at blåsingen er fullført tappes smeltet metallisk nikkel ved å tippe ovnen til den med 23 antydede stilling i fig. 1, eller kan eventuelt tas ut gjennom et tappe-hull 19.

Reduseringsoperasjonen behøver ikke å bli utført i det spesielle apparat som er vist i fig. 1 og beskrevet foran, hvis bare det anvendte apparat oppfyller de drifts-krav som er angitt i denne beskrivelse, dvs. reduseringsoperasjonen kan utføres i en toppblåst konverter, f. eks. Kaldo-ovnen.

Basert på forsøk i stor målestokk, som oppfinnerne har utført, antar de at en eneste ovn av den ovenfor angitte kon-struksjon, som har en effektiv innvendig diameter på ca. 5,1 m, kan produsere ca. 500 tonn handelsnikkel pr. dag.

Nikkelmatte som er praktisk talt fri for jern kan blåses direkte til metallisk nikkel etter fjernelse av kopper, om nød-vendig, fra smeltet materiale, på nedenfor beskreven måte. Edle metaller kan fjernes som det beskrives nedenfor, før blåsingen direkte til nikkel finner sted.

Sulfidmaterialet, som er blitt charget i ovnen, behandles ved at man bringer oksygen eller med oksygen anriket luft i direkte kontakt med materialets overflate. Denne gass, som med fordel fra begyn-nelsen av er teknisk oksygen, blåses inn i ovnen ovenfor det smeltede materiales overflate. Nødvendig turbulens i badet opprettholdes ved kontinuerlig rotering av ovnen med en betydelig hastighet. I det første trinn av blåsingen holdes badets temperatur høy nok til å holde de reage-rende materialer i en tilstrekkelig fluid tilstand til at det kan foregå hurtig reaksjon, men allikevel under den temperatur ved hvilken den ildfaste foring tæres for sterkt. For forholdsvis ren nikkelmatte, som smelter ved ca. 790° C, kan blåsingen i ovnen startes ved en så lav temperatur som 845° C. Men i de fleste tilfelle foretrekkes det å starte blåsingen med teknisk oksygen ved meget høyere temperatur enn 845° C, f. eks. 1370° C, for å unn-gå dannelse av nikkeloksydslagg og ansamlinger. For sulfider som inneholder vesentlige mengder jern ved siden av nikkel, f. eks. pentlanditt-konsentrat, og som krever betydelig avslagging av jern, må temperaturen være høy nok til å holde slaggen i fluid tilstand.

Det er viktig at praktisk talt alt jern elimineres og at eventuell slagg fjernes fra ovnen før man begynner å blåse for å fjerne svovel så det dannes metallisk nikkel. Det er blitt funnet, at enhver dannelse av slagg under reduksjonen av nik-kelmatten til metallisk nikkel bevirker en alvorlig minskning av gass-væske kontak-ten og senker oksygenets virkningsgrad. Det er derfor bare ved å holde det smeltede bads overflate rimelig fri for slagg, at økonomisk avsvovling i den autogene reduksjonsovn er mulig.

Etter som fjernelsen av svovel fra badet ved topp-blåsing med oksygen eller med oksygenanriket luft skrider frem heves badets temperatur hurtig, inntil badets sul-fidinnhold er blitt senket til fortrinnsvis mellom ca. 1 pst. og ca. 3 pst. og en badtemperatur over ca. 1535° C er nådd. Det ble funnet at reduksjonsoperasjonens temperatur, ja faktisk operasjonen gene-relt, reguleres ved å variere oksygentil-førselen, ved å studere ekshaustgassens sammensetning og temperatur og ved å variere turbulensen.

Under dette første trinn av svovelfjernelsen ned til mellom ca. 1 pst. og ca 3 pst. svovel er det å foretrekke å innjisere så meget oksygen som mulig uten å be-virke uheldig dannelse av nikkeloksydslagg eller for sterk sprutdannelse ved ovnens munning. Bruk av teknisk oksygen mulig-gjør hurtigere nikkelreduksjon og dannelse av gass som er rik på svoveldioksyd, f. eks. inneholder 75 pst. svoveldioksyd, men det frembringes derved også varmeoverskudd. En del av denne varme nyttes til å opphete chargen til den temperatur som ønskes for den endelige svovelfjernelse dvs. mellom ca. 1650 og 1760° C. Det kan være ønskelig å kjøle ved å lede luft inn i ovnen. Tilføring av luft kan naturligvis være uheldig derved at den senker svoveldioksydinnholdet i ekshaust-gassen og øker den krevende gassmengde pr. enhetsvolum av innledet oksygen. Kjø-ling kan utføres på annen måte eller kan suppleres ved tilsetning av vann i stedet for luft til gasstrømmen, eller ved å til-føre fast chargemateriale til ovnen, eller ved en kombinasjon av disse metoder.

Når avsvovlingen er skredet frem til fortrinnsvis mellom ca. 1 pst. og ca. 3 pst. svovel, f. eks. 2 pst. svovel, skal som før nevnt de oksyderende gasser erstattes med praktisk talt svovelfri, nøytrale eller noe reduserende gasser, mens man oppheter badet til eller holder det på en temperatur mellom ca. 1650 og ca. 1760° C. For å opprettholde denne temperatur i badet må den nøytrale eller reduserende gass ha høy temperatur, og dette oppnås best ved å tilsette et lett brennbart brennstoff, f. eks. naturgass eller propan, sammen med oksygenet. Brennstoffet forbruker et eventuelt overskudd av oksygen og gir en flamme av høy temperatur, hvorved uheldig dannelse av nikkeloksyd hindres. De antreffende gasser kan således med fordel og gradvis gis avtakende oksygeninnhold fra teknisk oksygens, til oksygenanriket luft, til luft, til oksygenfattiggjort, til ikke-oksyderende eller inert og tilslutt til noe reduserende. Det vil forstås, at når det først er tilstrekkelig meget oksygen tilstede i badet, er de antreffende gassers oppgave den å tilføre varme og å sikre en atmosfære med et lavt svoveldioksyd-partialtrykk. Det eksakte oksygeninnhold i gassen er en vari-abel som bestemmes av og ligger innenfor kontroll av den som leder ovnsdriften. Det er blitt funnet, at under denne endelige avsvovlingsperiode fås de beste resultater ved å øke badets turbulens, særlig hvis badet av en eller annen grunn er blitt over-oksydert.

Ved den ovenfor beskrevne nye fremgangsmåte får det smeltede nikkel et svovelinnhold på under 0,05 pst., f. eks. 0,01 pst. Blåsing av smeltet nikkelsulfid ned til slike lave svovelinnhold kan i teknisk målestokk utføres på under 8 timer.

Den avsluttende avsvovling, som ut-føres i en nøytral eller noe reduserende atmosfære, oppnås hovedsakelig ved reaksjon mellom restsvovel og oksygen i det smeltede metall. I metallbadet foregår det en overraskende stor absorpsjon av oksygen før det opptrer noen synlig oksydfilm på badets overflate. Således ble det i et tilfelle oppnådd et tilsynelatende oppløst oksygeninnhold av 9,5 pst. mens metallet hadde en temperatur av 1700° C, hvilket er et meget høyere innhold enn man kunne vente ut fra studium av nikkel-oksy-genlikevektsdiagrammet. Oppfinnerne antar at en betydelig del av dette oksygen var til stede i form av en overordentlig fin-delt, jevnt dispergert, fast nikkeloksydfase. Et høyt oksygeninnhold i det svovelholdige bad er et nøkkeltrekk ved den foreliggende avsvovlingsprosess i turbulent omrørt metall, da det gjør det mulig å eliminere den oksyderende ovnsatmosfære ved et meget høyere svovelinnhold i metallbadet enn det var mulig i tidligere forsøkte frem-gangsmåter. Det oksygeninnhold i badet, som kreves for effektiv endelig avsvovling, behøver naturligvis ikke å være så høyt som det ovenfor angitte. Svovelet blir fortrinnsvis fjernet uten dannelse av synlig oksyd flytende på badets overflate, dvs. at temperaturen og oksygentilførselen reguleres slik, at badet bibeholder en blank overflate. Hurtig raffinering bevirker at badet får et høyere oksygeninnhold uten dannelse av overflateoksyd, f. eks. uten at badoverflaten blir noe særlig uklar.

Som foran nevnt bør det smeltede bads overflate holdes fri for slagg eller skum. For dette formål blir de oksyderende gasser i ovnen fortrinnsvis erstattet med ikke oksyderende gasser før svovelfjernelsen er skredet frem til under ca. 4 pst. svovel, f. eks. 2 pst. svovel. Desoksydering av det smeltede bad etter svovelfjernelsen kan lett utføres ved å tilsette kullstoff til ovnen. Grafitt har vist seg å være et ut-merket desoksydasjonsmiddel, men også andre desoksyderingsmidler som silisium eller aluminium kan anvendes. Et stort restoksygeninnhold i badet bør naturligvis unngås, da det ellers kreves store mengder av kostbare desoksydasjonsmidler, og det eventuelt kan inntre heftige reaksjoner.

I en modifisert utførelsesform for re-duseringen av nikkelsulfid til metallisk nikkel ved den nye fremgangsmåte foregår den avsluttende avsvovling fra under 4 pst. i en særskilt ovn, på samme måte som beskrevet ovenfor. Denne modifiserte utførelsesform kan være fordelaktig frem-for å foreta den komplette operasjon i én ovn. Sluttraffineringen kan således fore-tas i en ovn hvis vegger ikke er impregnert med sulfid, som forsinker senkningen av svovelinnholdet i badet og som dessuten medfører risiko for re-absorpsjon hvis desoksydering utføres inne i ovnen før tap-pingen. En videre fordel ved å anvende en annen ovn er den at foringen som ikke er impregnert med sulfid gir større ildfast-het hos foringen ved de høye temperaturer som er nødvendig ved sluttavsvov-lingen. Videre bevirker anvendelsen av to ovner at det kan oppnås stø drift i en ovn som bare anvender oksygen og således fås en jevn produksjon av gass som har et høyt svoveldioksydinnhold, mens den annen ovn, som arbeider med gass som er fattiggjort på oksygen, dvs. som inneholder lite eller intet oksygen, kan drives med større rotasjonshastighet. Dessuten kan oksyd, som måtte bli dannet i den første ovn, bibeholdes i denne så det senere kan reagere med frisk charge slik at sluttblå-singen i den annen ovn kan utføres uten risiko for slaggdannelse.

Det er å bemerke, at den her beskrevne nye fremgangsmåte for reduksjon av nikkelsulfid til metallisk nikkel kan utføres med bare meget små nikkeltap på grunn av slagging i form av oksyd eller av dannelse av støv som går bort i ekshaustgas-sene; utbyttet av nikkel blir derfor over 99 pst. Oppfinnerne har med denne fremgangsmåte fremstilt nikkel som inneholder bare 0,009 pst. svovel, 0,02 pst. silisium, 0,0017 pst. bly, 0,0001 pst. sink, 0,0004 pst. vismut og 0,0014 pst. antimon.

Den overordentlige viktighet og nød-vendighet av å anvende sterk turbulens i ovnsbadet bevises ved at man ikke opp-når de ønskede resultater ved å blåse i en stillestående ovn, slik som beskrevet i det nedenstående eksempel IV, i hvilket nik-kelreduksjonsreaksjonen opphørte ved et svovelinnhold på 2 pst. i badet, på grunn av altfor stor lokal oksydasjon med derav følgende dannelse av et ovenpå flytende, ugjennomtrengelig, hårdt lag av nikkeloksyd. Et liknende resultat fås hvis man forsøker å nedsette badets svovelinnhold til under ca. 1 pst. svovel før oksygenet erstattes med meget hete, svakt oksyderende, ikke-oksyderende, nøytral og/eller reduserende gasser, som her er blitt kalt på oksygen fattiggjorte gasser. I tilfelle hvor jernholdig nikkelmatte først blåses i den autogene reduksjonsovn for fjernelse av jern, blir den herved dannede slagg behandlet for gjenvinning av dens nikkelinnhold. Med fordel blir slagg som dannes i det første trinn av fjernelsen av jern, og som har lavt nikkelinnhold, tatt ut og behandlet for gjenvinning av dens nikkelinnhold, hvis det ønskes, mens den slagg som dannes i det siste trinn av fjernelsen av jern får forbli i ovnen, slik at dens nikkelinnhold gjenvinnes ved ytterligere tilsetning av konsentrat eller matte. Etter at en komplett charge av smeltet matte er blitt bygget opp i autogenovnen, blir slagg som er dannet ved sluttfjernelsen av jernet tatt ut og kan behandles med friskt sulfid i en parallell autogen-reduksjonsovn.

I tilfelle av at nikkelsulfidmaterialer, som skal behandles ved den foreliggende prosess, inneholder kopper- eller kobolt-mengder som ikke kan godtas i nikkelme-tallet, f. eks. over ca. 0,10 pst. kopper og/ eller over ca. 0,75 pst. kobolt i metallet, må sulfidmaterialet behandles for fjernelse av kopper og/eller kobolt.

Kopperet bør fjernes før avsvovlings-behandlingen i den toppblåste reduksjonsovn. Det har vist seg særlig fordelaktig å fjerne kopperet ved hjelp av en ny ekstra - heringsmetode med et oppløsningsmiddel, nemlig ved en væske-væske-ekstrahering som foregår ved høy temperatur. Denne nye fremgangsmåte er beskrevet i patent nr. 104 322.

Som foran nevnt kan den smeltede

nikkelmatte, fra hvilken kopperet med fordel er blitt ekstrahert ned til under ca. 0,10 pst. kopper, overføres tii autogen-reduksjonsovnen, fortrinnsvis etter at eventuelt resterende natriumsalter som er til stede etter kopperfjernelsen er blitt fjernet ved en kortvarig blåsing med luft ved forholdsvis lav temperatur i en særskilt be-holder og blitt dekantert fra for å anvendes om igjen. Men i tilfelle hvor nikkelsulfidmaterialet inneholder edle metaller kan disse fjernes ved hjelp av kjente metoder, f. eks. ved blåsing så det fås et underskudd av svovel, kjøling, størkning, maling og fjernelse av de i metallproduktet konsen-trerte edle metaller. Nikkelsulfidet kan deretter lutes ut med vann for å fjerne natriumsalter, tørkes og så føres direkte inn i autogen-reduksjonsovnen.

Under spesielle forhold kan kobolt fjernes, under omdannelsen av sulfidmaterialet til metall, ved å blåse det smeltede materiale med en på oksygen rik gass, ved et svovelinnhold på over ca. 3 pst., slik at kobolt oksyderes selektivt i nærvær av et flussmiddel som f. eks. kiselsyre. Koboltet blir deretter skummet bort i form av slagg. Den smeltede chargés svovelinnhold vedlikeholdes på over ca. 3 pst. ved kontinuerlig tilsetning av friskt sulfidmateriale til autogen-reduksjonsovnen, mens man blåser for å fjerne svovel og kobolt. Når ovnen har fått full charge og tilstrekkelig kobolt er blitt fjernet, fullføres toppblå-singen av den smeltede charge på foran beskreven måte for dannelse av metallisk nikkel. Den koboltrike slagg kan hensikts-messig behandles på i og for seg kjent måte for gjenvinning av kobolt. Det vil imidlertid forstås, at dannelse av denne slagg kan ha uheldig innvirkning på den foreliggende nye fremgangsmåte, som er beskrevet foran, slik at fjernelse av kobolt på denne måte ikke alltid kan utføres.

Det følgende eksempel belyser de gode resultater som kan oppnås ved å anvende oppfinnernes metode for fjernelse av kobolt fra nikkelsulfid.

Eksempel 1

Smeltet nikkelmatte, som inneholdt 2,7 pst. kobolt og resten praktisk talt bare nikkel og svovel, ble partielt redusert til 10 pst. svovel ved toppblåsing med oksygen ved 1370° C. Deretter ble det tilsatt kiselsyreflussmiddel, og blåsingen med oksygen ble fortsatt i 15 minutter så kobolt ble selektivt oksydert, og deretter fjernet som slagg. Den endelige matte med lavt svovelinnhold inneholdt 0,6 pst. kobolt, 90,3 pst. nikkel og resten hovedsakelig svovel. Forholdet mellom nikkel og kobolt ble ved denne behandling øket fra 25 : 1 til 150 : 1.

For å gi en tydelig belysning av oppfinnelsen anføres de følgende illustrerende eksempler:

Eksempel 2

En sulfidmalm som inneholdt nikkel, kopper, kobolt, jern og gangarter ble ved vanlige metoder behandlet slik at man fikk et konsentrat som inneholdt 12,0 pst. nikkel, 1,6 pst. kopper, 0,4 pst. kobolt, 40,0 pst. jern, 31,0 pst. svovel og 7 pst. kiselsyre. Dette konsentrat ble smeltet autogent med oksygen, så man fikk en matte som inneholdt 48,2 pst. nikkel, 8,6 pst. kopper, 1,6 pst. kobolt, 28 pst. svovel og resten hovedsakelig jern. Slaggen fra denne operasjon, som inneholdt 1,5 pst. nikkel, ble fjernet for senere å behandles for utvinning av dens verdifulle metaller. Deretter ble matten blåst med oksygen, så man fikk en praktisk talt jernfri matte, som ble tappet, så det i ovnen ble tilbake en slagg med høyt nikkelinnhold, for senere reduksjon med frisk charge. Denne matte ble deretter behandlet for fjernelse av kopper. Den resulterende praktisk talt jern- og kopper-fri matte ble behandlet for fjernelse av kobolt, på den i eks. 1 beskrevne måte. Den således behandlede matte ble toppblåst med oksygen, ved en temperatur som steg til 1565° C, hvorved mattens svovelinnhold ble 3 pst. Den således blåste matte kan behandles som foran beskrevet for den avsluttende fjernelse av svovel.

Det skal bemerkes at den samme sulfidmalm som behandlet i dette eksempel, kan behandles på lignende måte, slik at det dannes en nikkel-kopperlegering med den eneste forskjell at koppereliminering utelates. I et slikt tilfelle blåses nikkel-koppermatte som inneholder 48,2 pst. nikkel, 8,6 pst. kopper, 1,6 pst. kobolt, 28 pst. svovel og resten hovedsakelig jern med oksygen for å fjerne jernet og danne en nikkelkoppermatte som er i det vesentlige fri for jern. Denne nikkel-koppermatte blåses for å fjerne kobolt ved hjelp av den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1 og toppblåses deretter med oksygen for å danne en metallisk nikkel-kopperlegering med et kopperinnhold på ca. 15 pst.

Eksempel 3

4,4 tonn smeltet nikkelmatte, som inneholdt 70,9 pst. nikkel, 4,8 pst. kopper, 1,0 pst. jern og 23,3 pst. svovel, ble topp-

blåst med oksygen i en ovn i likhet med den i fig. 1 og 2 viste, som roterte med 20 omdreininger pr. min., ved en temperatur på 1650° C. Kjøling ble foretatt ved å blåse inn luft sammen med oksygen. Det smeltede materiale ble blåst ned til 1,4 pst. svovel, og på dette punkt ble propan blåst inn sammen med oksygenet og ovnens ra-tasjonshastighet ble øket til 30 omdreininger pr. minutt. Badets temperatur steg til og ble holdt på ca. 1700° C, og det smeltede bad ble blåst ned til et svovelinnhold på 0,02 pst. Ved slutten av blåsingen hadde badet et oksygeninnhold av 1,9 pst. som ble fjernet ved å sette grafitt til badet i ovnen. Den samlede blåsetid inntil den endelige avsvovling var 7 timer og 50 minutter.

Eksempel 4

For å belyse den overordentlige viktighet av sterk mekanisk frembrakt om-røring av det smeltede bad under blåsingen, ble 4,3 tonn av den samme matte som i eks. 3 blåst med oksygen på liknende måte som i dette eksempel, med den forskjell at ovnen ble holdt i ro. Etter 8 timer og 40 minutters blåsing var badets svovelinnhold bare blitt nedsatt til 2 pst., videre reaksjon opphørte, og blåsingen måtte avsuttes på grunn av at nikkeloksyd samlet seg og dannet et tungt, ugjennomtrengelig lag, som fløt ovenpå metallet.

Det er å merke, at ved hjelp av den foran beskrevne oppfinnelsen kan metallisk nikkel fremstilles direkte fra nikkelkonsentrater som er fått ved flotasjon av nik-kelsulfidmalmer etter at kopper er blitt fjernet av den fremgangsmåte som er beskrevet i patent nr. 104 322. Det er kjent at pentlandittkonsentrat kan oksygen-flash-smeltes til en nikkelflate, som beskrevet i U.S. patent nr. 2 668 107 av en av den foreliggende fremgangsmåtes opp-finnere. Den foreliggende nye fremgangsmåte danner en forbedring av den i det nevnte patent beskrevne metode, derved at man ved foreliggende fremgangsmåte får som produkt metallisk nikkel, i stedet for nikkelmatte som har et stort innhold av forurensninger. Som en sammenfatning av oppfinnernes nye metode for behandling av nikkelkonsentrater for direkte fremstilling av metallisk nikkel kan det sies at man fører tørt nikkelkonsentrat, f. eks. pentlandittkonsentrat, inn i smeltet materiale i en ovn for autogen reduksjon, som beskrevet foran, og blåser for å fjerne jern, som kan slagges av ved tilsetning av kiselsyreflussmiddel. Den slagg som dan-

nes i det første jernfjernelsestrinn og som

har lavt nikkelinnhold, fjernes fra ovnen,

og den slagg som dannes i det avsluttende

jernfjernelsestrinn får forbli i ovnen, for

at dens nikkelinnhold kan ekstraheres ved

ytterligere tilsetning av konsentrat. Etter

at jernfjernelsen er fullført, kan det smeltede materiale bli behandlet for fjernelse

av kopper, og blir deretter blåst direkte

til metallisk nikkel, hvilken operasjon er

detaljert beskrevet ovenfor.

Det er videre å bemerke, at den her

beskrevne fremgangsmåte er særdeles godt

egnet for behandling av rå matter, som

er fått av laterittiske nikkelholdige malmer. Disse matter, som inneholder betyde-lige mengder jern og noe kobolt, kan blåses i autogenreduksjonsovnen for å fjerne

jern, svovel og kobolt for direkte produksjon av metallisk nikkel. Da disse lateritt-malmer normalt ikke inneholder kopper

eller edle metaller, behøver det smeltede

materiale ikke å behandles for fjernelse

av disse, men hvis malmene har et betydelig koboltinnhold, kan matten behandles for fjernelse av kobolt på den foran

beskrevne måte.

Det er også å bemerke, at de tidligere

foreslåtte metoder for direkte reduksjon

av nikkelrik matte til metallisk handelsnikkel eller nikkel-kopperlegeringer slo

fullstendig feil på grunn av dannelse av

metalloksyder i stedet for metall, med det

resultat at det dannet seg massive ansamlinger og ovenpå flytende slagg som kvalte

reaksjonen lenge før den var komplett, og

også på grunn av at den ildfaste foring

ble ødelagt fordi badet ble blåst fra under

dettes overflate, og/eller fordi badet ikke

ble tilstrekkelig omrørt slik at altfor lokale

temperaturstigninger kunne finne sted.

Claims (6)

1 Fremgangsmåten til fremstilling av

metallisk nikkel ved autogen reduksjon av et nikkelsulfidmateriale, hvor nikkelsulfidmaterialet blåses i smeltet tilstand med oksygenholdige gasser ved forhøyet temperatur, og de oksygenholdige gasser erstattes med varme oksygenfattige gasser når svovelinnholdet i badet er blitt senket til mindre enn ca. 4 pst., karakteri sert ved at det rettes oksygenrike gasser bestående av teknisk oksygen eller oksygenanriket luft mot overflaten av det smeltede bad av nikkelsulfid for autogent å redusere sulfidet, og at badet under reduksjonen holdes i en turbulent tilstand ved hjelp av ikke-pneumatisk indusert omrøring, idet temperaturen i det smeltede bad heves hurtig for å nå en badtemperatur over 1540° C og de oksygenrike gasser erstattes med varme oksygenfattige gasser, fortrinsvis nøy-trale eller svakt reduserende gasser, når svovelinnholdet i badet er blitt senket til mindre enn ca. 4 pst. og det ensartet fordelte oksygeninnholdet i det turbulente metallbad er større enn det som kreves for å oksydere det resterende svovelinnhold i badet, og etter denne erstatning holdes badtemperaturen over 1650° C.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den ikke-pneumatisk induserte omrøring av det smeltede bad frembringes ved rotasjon av ovnen.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at blåsingen fortsettes inntil svovelinnholdet er mindre enn 0,05 pst., fortrinsvis inntil svovelinnholdet er 0,02 pst., i det metalliske nikkel.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av påstandene 1—3, hvor nikkelsulfidmaterialet inneholder kobolt, karakterisert ved at før badtemperaturen heves til over 1540° C, holdes svovelinnholdet i det smeltede bad ved mere enn 3 pst. ved å tilsette friskt sulfidmateriale for å oksydere kobolt og fjerne det som slagg.

5. Fremgangsmåte ifølge en hvilken som helst av påstandene 1—3, karakterisert ved at temperaturen i det smeltede bad holdes mellom 1650 og 1760° C under fjerningen av restsvovelet.

6. Anvendelse av fremgangsmåten iføl-ge en hvilken som helst av påstandene 1—3 på et nikkelsulfidmateriale som inneholder kobber for å fremstille metallisk nikkel-kobberlegering.