Nikl

Výroba Ni ze sulfidických nebo silikátových rud

Bessemerování

Tavení na anodyŘízené chladnutí, flotační dělení

Přímá elektrolýza anodCu-koncentrátOxidační pražení na NiO

Redukce v EOP

Elektrolytická rafinace

Redukce vodíkemReakce s CO na Ni(CO)4

Rozklad Ni(CO)4 na Ni + CO

Mondův kuličkový Ni Elektrolytický Ni

Ni + S

Tavení na kamínek

Ni-sulf. koncentrát Silikátová ruda + sádrovec

Částečné pražení, 10-14% S

písek,(SiO2)

Konvertor. struska

struska

SO2

SO2

Koncentrační tavení

• Převedení Ni, Cu a ušlechtilých kovů do kamínku

• Převedení FeO do strusky a oxidů Ni, Cu na sulfidy

3 Fe3O4 + 10 FeS → 10 FeO + SO2

2 FeO + SiO2 → 2 FeO.SiO2 fayallit

9 NiO + 7 FeS → 3 Ni3S2+ 7 FeO + SO2

Cu2O + FeS → Cu2S + FeO

• Produkt tavení: Ni3S2 - Cu2S – FeS – (Fe3O4)

• Zařízení: klasické pece, zařízení pro tavení ve vznosu (bez pražení) technologie Outokompu, Inco flash smelting - jako při výrobě Cu

• EOP – Falconbridge smelter

Konvertorování Ni3S2 - Cu2S – FeS – (Fe3O4) kamínku

Cíl: příprava jemného kamínku Ni3S2 - Cu2S- NiCu (40-60% Ni, 20-30% Cu, 16-20%S,<1% Fe)

2 FeS + 3 O2 + SiO2 → 2 FeO.SiO2 + SO2

2 FeS + 5 O2 → Fe3O4 + 3 SO2

3 Fe3O4 + FeS + 5 SiO2 → 5(2 FeO.SiO2) + SO2

Omezeně Ni3S2 + 2 O2 → 3 Ni + SO2

Cu2S + O2 → 2 Cu + SO2

Zařízení: Pierce-Smith konvertory

Výroba slitiny Ni-Cu: TRBC process (rotační kyslíkový konvertor)

Pierce-Smith convertor

Dělení jemného Ni3S2-Cu2S kamínkuModerní postupy: výhradně řízené pomalé chlazení a flotaceJemný kamínek: v průměru 50% Ni, 30% Cu, 20%S• Konvertorování - 1200 oC• Lití kamínku - 980 oC• 930 oC úplná rozpustnost• • 920 oC- zač. kryst. Cu2S (Ag, Au, Se, Te)• < 0,5% Ni• 700 oC- kryst. slit. Ni-Cu (Pt-kovy) • • 580 oC- zač. kryst. -Ni3S2 (6% Cu)• tepl. výdrž- až vše ztuhne• • 521 oC- transf. - Ni3S2 (< 2,5 % Cu)•

370 oC - transf. Ni3S2(< 0,5 % Cu)• Drcení, magnetická separace, mletí, flotace: pěna Cu2S• spodek Ni3S2

Zpracování Ni3S2 frakce

1) Pražení na NiO redukce (uhlíkem, aluminotermie)

2) Elektrolytická rafinace

3) Přímá elektrolýza kamínku (Inco-Thompso process):

A: Ni3S2 – 6e- → 3 Ni2+ + 2 S K: 3 Ni2+ + 6e- → 3 Ni

Elektrolyt: SO42- + Cl-

anodové kaly: 95% S, 0,15 Se

4) Mondův process: Ni3S2 → NiO → Ni(CO)4 → Mondův kuličkový Ni

5) Redukční věž: NiO + H2 → Ni + H2O 350-430 oC Zplyňovací věž: Ni + 4 CO → Ni(CO)4 60

oC Rozkladná věž : Ni(CO)4 → Ni + 4 CO 180-200 oC

Zpracování Ni-oxidických rud – silikátové rudy bez Cu

• Tavení na kamínek pro rudy nad 3% Ni

Silikátová ruda, sádrovec, pyrit – redukční prostředí

CaSO4 + CO → CaS + SO2 + CaCO3

9 Ni2SiO4 + 14 CaS → 6 Ni3S2+ CaSiO3 + CaO + 2 SiO2

• Výroba FeNi

Hydrometalurgická výroba niklu

• Caronův proces

Caronův proces: lateritické rudy: 50% Fe - FeO.OH,

1-2% Ni - NiO, 0,1% Co - CoO

Lateritická ruda

Sušení, mletí

Redukční pražení

Amoniakální loužení

Dělení Ni/Co

Ni- výluh

Vyvařování/filtrace

NiCO3.Ni(OH)2

Kalcinace

NiO

Příprava elektrolytu

Elektrolýza

Katodový nikl 99,9%

H2, CO

NH3 aq. (NH4)CO3

louženec Na2S

CoS

H2SO4

NH3

vzduch