К.т.н., проф. РАЕ Колесников А.С., д.т.н., проф. Батькаев И.И.,

магистр Естауова А.А., магистр Игнатенко О.В., преп. Ахметова Н.Р., Тыныбек Г., Пердебаева Г., Колесникова В. А.

РГП на ПХВ «ЮКГУ им. М. Ауезова», Шымкент, Казахстан

Общая средняя школа №10 имени Акпан батыра г. Шымкент, Казахстан

Школа-гимназия №9 им. Н.А. Некрасова, Туркестан, Казахстан

Моделирование извлечения никеля, кобальта и железа из окисленной никелевой руды месторождения Бугетколь

В настоящее время в мировой практике перерабатываются руды, как правило, содержащие более 1,4% никеля, но наблюдается тенденция к переработке все более бедных руд [1-5].

Добываемые на казахстанских месторождениях руды в настоящее время перерабатываются в Российской Федерации: на комбинате «Южуралникель» (г. Орск) и частично на Режском и Верхнеуфалейском никелевых заводах. Организация собственного промышленного производства никеля из имеющегося в Казахстане в значительном количестве никелевого сырья бесспорно является актуальной задачей [2].

В настоящее время разрабатываются месторождения Кимперсайского рудного района, Ново-Бурановское, Тайкеткенское, Батамшинское, Ново-Батамшинское, Промежуточное, Чугаевское и Октябрьское. Представлены к добыче Бурановское, Рождественское, Ново-Саздыкское, Щербаковское, Старо-Тайкетенское, Каменный Кобчик [2].

Таким образом, теоретические исследования термодинамического моделирования распределения элементов в системе CoO-NiO-Fe2O3-углерод с помощью программного комплекса «Астра 4» [6], методика которого описана в работе [7] являются новыми и представляют научную новизну и практическую значимость для металлургической промышленности Казахстана и экономики в целом.

Для проведения исследований была использована система имитирующая состав окисленной никельсодержащей руды месторождения Бугетколь.

С целью теоретического исследования возможности извлечения никеля кобальта и железа из системы CoO-NiO-Fe₂O₃-углерод, которая была взята за основу согласно химическому составу руд [2], было проведено термодинамическое моделирование с помощью программного комплекса «Астра 4», основанного на максимуме энтропии в интервале температур 1000-1700К и давлении Р=0,001МПа (таблица 1).

Основой для моделирования послужил процесс электротермической плавки никелевой руды в дуговой рудно-термической печи.

Таблица 1- Результаты термодинамического моделирования системы CoO-NiO-Fe₂O₃ - углерод в интервале температур 1000-1700К и давлении Р=0,001МПа

Т,К	1773	1573	1373	1173	973	773	573
Распределение никеля, %
K*Ni	8,776903	8,834228	8,886420	8,924753	8,948606	8,95927	8,9617893
K*NiО	91,22260	91,1657	91,11357	91,07524	91,05139	91,04072	91,038210
NiО	9,650E-06	0
Ni	0,000476	1,354E-05	0
Сумма	100	100	100	100	100	100	100
Распределение кобальта, %
K*CоО	99,99124	99,99976	100	100	100	100	100
Cо	0,008257	0,000239	0
СоО	0,000502	0
Сумма	100	100	100	100	100	100	100
Распределение железа, %
Fе	0,000368	0
FеO	5,801E-05	0
K*Fе3O4	99,99957	100	100	100	100	100	100
Сумма	100	100	100	100	100	100	100
Распределение углерода, %
СО	4,335590	2,989647	1,767015	0,867279	0,316768	0,069294	0,0054289
СО2	95,6644	97,01035	98,23298	99,13272	99,68323	99,93070	99,99457
Сумма	100	100	100	100	100	100	100

Таким образом, как видно из таблицы 1, в системе CoO-NiO-Fe₂O₃ - углерод в интервале температур 1000-1700К и давлении Р=0,001МПа наблюдается извлечение конденсированного никеля всего до 8,91%, кобальт до 100% остается в оксидной форме, железо переходит из Fe₂O₃ на 100% в Fе₃O₄. Отсюда следует вывод о необходимости увеличения величины давления до 0,01, а затем до 0,1МПа.

Литература

1. Борбат В.Ф., Лещ И.Ю. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта. – М.: Металлургия. 1976. -360 с.

2. Колесников А.С., Термодинамическое моделирование получения ферроникеля из окисленных никелевых руд Казахстана //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. Челябинск, 2014г. Т.13, №1, С.12-18.

3. Тыныбек Г., Пердебаева Г. Колесников А.С., Батькаев И.И. Термодинамическое моделирование фазового распределения системы CoO- NiO- Fe₂O₃- углерод. /Материалы II Международной научно-практической конференции студентов «Металлургия XXI столетия глазами молодых» - Донецк: ДонНТУ, 2016. С. 168-169.

4. Колесников А.С. Термодинамическое моделирование получение ферросплава и возгонов цветных металлов в системе клинкер вельцевания - углерод. //Электронное научное издание «Актуальные инновационные исследования: наука и практика» 2013 год, № 2.

5. Технология переработки отхода цинковой промышленности с получением ферросплава и возгонов цветных металлов. //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. Челябинск, 2013г. Т.13, №1, С.34-39.

6. Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация, Москва, МГУ. Дис. докт. техн. наук, 1984, 292 с.

7. Колесников А.С. Технология получения ферросплава и возгонов цветных металлов из отхода (монография)- Saarbrucken, Deutschland.: LAP LAMBERT Academic Publishing 2013. -206c.