Файл: Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов.pdf

Кольском полуострове (город Мончегорск) был пущен комбинат «Североникель». В 1939—=1953 гг. было завершено строительство первой очереди Норильского горно-металлургического комбината (НГМК) — одного из крупнейших предприятий цветной, металлур­ гии Советского Союза. В 1946 г. после окончания Великой Отече­ ственной войны в Печенгском районе (Кольский полуостров), име- 'ющем запасы сульфидных медно-никелевых руд, вступил в строй комбинат «Печенганикель».

Пятилетний план развития народного хозяйства СССР на 1971— 1975 гг. предусматривает дальнейший рост производства никеля за счет увеличения мощности действующих предприятий, совершен­ ствования технологии на базе последних достижений науки и тех­ ники, строительства двух новых никелевых заводов (Барухтальского и Побужского), перерабатывающих окисленные руды.

Развитию и совершенствованию технологии никелевого произ­

В. И. Смирнов, М. С. Максименко, И. Н. Масленицкий, Д. А. Диомидовский, А. В. Ванюков и др., а также коллективы научно-иссле­ довательских и проектных организаций и работников никелевых комбинатов страны.

§ 2. Свойства никеля и его применение

Никель вместе с кобальтом и железом расположен в VIII группе Периодической системьцэлементов Д. И. Менделеева и имеет поряд­ ковый номер 28. По своим физическим и химическим свойствам никель является типичным металлом. Основные физические свойства никеля следующие:

Чистый никель имеет светло-серебристый цвет, его полирован­ ная поверхность обладает отражающей способностью. До 357,6° С никель имеет магнитные свойства, при более высокой температуре Он становится немагнитен. Никель обладает хорошими механиче­ скими свойствами, высокой пластичностью и хорошо обрабатывается в горячем и ^холодном состояниях.

Из химических свойств никеля наиболее важна высокая корро­ зионная стойкость в атмосфере воздуха и в ряде агрессивных сред,

9

например в щелочах. Не окисляется никель и при нагреве до 700— 800° С. В соляной и серной кислотах он медленно растворяется; нестоек никель и в азотной кислоте.

' В металлургии важное значение имеют соединения никеля с кислойодом (NiO), серой (Ni3Sa) и окисью углерода [Ni (СО)4]. С ме­ таллами никель образует различные сплавы, из которых наибольший интерес представляют сплавы с железом, кобальтом, медью, цинком, хромом, молибденом. Никель'придает сплавам разнообразные цен­ ные свойства, например пластичность, вязкость, кислотоупорность, жаропрочность, уменьшает коэффициент ■теплового расширения, изменяет магнитные свойства, придает сплавам красивый внешний вид и т. д. В настоящее время известно более 3000 составов никеле­ вых сплавов, удовлетворяющих самые высокие запросы современной •техники.

Статистика потребления никеля по отраслям промышленности за рубежом показывает, что 80% всего потребляемого никеля расхо­ дуется на получение различных сталей и сплавов, причем 60% из них составляют конструкционные, нержавеющие и жаропрочные стали (см. ниже), %:

Легированные никелем стали находят широкое применение в машиностроении, автотракторной, судостроительной и военной про мышленности, %:

В последние годы в связи с созданием реактивной техники боль­ шое значение приобрели жаропрочные литые сплавы на никелевой и кобальтовой основах. Эти сплавы применяют в конструкциях стационарных газовых турбин, реактивныхдвигателей самолетов и реактивных снарядов. Никель и сплавы на основе никеля широко используют в атомной технике. Нержавеющие хромоникелевые стали применяют в атомных реакторах в качестве защитных высоко­ температурных оболочек для предохранения от коррозии урановых стержней «твердого топлива», для изготовления трубопроводов, трубок теплообменников и т. д. Кроме того, сплавы никеля с цвет­ ными металлами применяют в авиационной, автомобильной, электро­ технической и других отраслях промышленности. На эти цели расходуется до 30% всего потребляемого в промышленности никеля.

10

В чистом виде никель применяют в основном для создания на железе и других металлах защитных покрытий от коррозии в хими­ ческих средах. Защитные покрытия создают как электрохимическим путем (никелирование), так и плакированием. Из чистого никеля изготавливают различные аппараты высокой коррозионной стой­ кости, например резервуары и цистерны для хранения и транспор­ тировки химических реактивов, пищевых продуктов, щелочей, эфирных масел и т. д. Из чистого никеля изготовляют также при­ боры для радиолокации, телевидения и атомной техники. Катали­ тические свойства никеля позволяют применять его в качестве ката­ лизатора при гидрогенизационных процессах.

Приведенные примеры не охватывают все области применения чистого никеля, однако расход его составляет не более 20—25% от общего потребления никеля промышленностью. Соли никеля применяют в основном для производства катализаторов, для нике­ лирования, в производстве щелочных аккумуляторов.

§3. Никелевые руды

'Понятие о рудах

По данным академиков В. Н. Вернадского и А. Е. Ферсмана, а также других ученых, основная масса земной коры состоит из следующих восьми химических элементов: кислорода (46,59%), кремния (27,72%), алюминия (8,13%), железа (5,01%), кальция (3,63%), натрия (2,85%), калия (2,60%) и магния (1,09%).

На долю остальных 96 элементов таблицы Д. И. Менделеева, содержащихся в земной коре, приходится 1,38%. Содержание в зем­ ной коре важнейших цветных металлов очень невелико: 0,01% никеля, 0,01% меди, по 0,001% кобальта и свинца, 0,04% олова, 0,05% цинка, 0,0000005% золота.

В процессе образования земной коры химические элементы рас­

значительно превышает цифры, характеризующие средний состав земной коры. Так, в медно-никелевых рудах содержание никеля достигает 5,5%, меди 11%. Руда представляет собой совокупность

в таких количествах, что их использование нецелесообразно, назы­ ваются пустой породой.

В настоящее время никелевые заводы перерабатывают два типа руд, резко различающихся по своим свойствам: окисленные (сили­ катные) и сульфидные медно-никелевые. В 1970 г. на зарубежных заводах 35% никеля выплавлялось из окисленных руд, 65% —

И

из сульфидных. Однако запасы никеля в рудах за рубежом сосредо­ точены главным образом в окисленных рудах и по перспективным планам развития производства никеля роль окисленных руд должна увеличиться.

Окисленные руды

Окисленные никелевые руды образовались в результате длитель­ ного разрушения (выветривания) серпентинитов — горных пород, состоящих в основном из водных силикатов магния, железа и каль­ ция. В окисленных рудах никель находится в соединении с кисло­ родом в виде закиси никеля NiO, большей частью связанной с дру­ гими окислами.

Никельсодержащие минералы представляют собой соединения закиси никеля с окисью магния и кремнекислотой. В состав этих минералов входит также окись железа, окись алюминия и вода. Состав никелевых минералов может быть представлен общей форму­

В Советском Союзе выплавка никеля из окисленных руд дости­ гает значительных размеров. Главнейшие промышленные месторож­ дения окисленных руд расположены на Южном и Среднем Урале, на Украине, а за рубежом — на островах Куба и Новая Каледония, в США, Бразилии! Греции.

Сульфидные руды

Сульфидными рудами называют руды, в. которых рудные мине­ ралы представлены сульфидами — химическими соединениями ме­

минерале — пирротине Fe,Ss— в виде твердого раствора в сульфиде железа.

В сульфидных рудах основным спутником никеля является медь, содержащаяся в виде минерала халькопирита CuFeS2. По­

12