3.2.5 Конверторний метод переробки штейну

                Для продування нікелевих штейнів застосовують конвертори.

                Штейн продувають поступово, тобто заливають порціями по 2-4 n з одночасною подачею кварцового флюсу для  ошлакування заліза. Таким чином проходить період переважного окиснення заліза і накопичується кількість розплаву. Тривалість продування коливається від 15 до 45 хвилин. Основна      реакція       цього    періоду    має       вигляд 2Fe + O2 + SiO2 = (FeO)2 ·SiO2. У результаті цієї екзотермічної реакції розплав розігрівається. Температуру рекомендується тримати на рівні 1300°С. Щоб не перевищувати цей рівень, в конвертор подають холодні присадки (феронікель, твердий штейн, оборотний шлак).

                Нікель, поки не ошлакувалося залізо, окиснюватися не може, оскільки через вищу хімічну спорідненість нікелю до сірки у порівнянні з його спорідненістю до кисню закис нікелю, навіть якщо б вона утворилася, взаємодіятиме з сульфідом заліза і знову перейде в сульфід нікелю:

6NiO+6FeS+2O2+3SiO2=2Ni3S2+3(2FeO·SiO2)+2SiO2.  (3.24)

                Після накопичення у конвертері збідненого залізом штейну розпочинають другий період продування – окиснення сірчистого заліза. Основна реакція цього періоду також екзотермічна:

       2FeS + 3O2 + SiO2 = (FeO)2 х SiO2 + 2SO2.              (3.25)

                Продування закінчують після отримання файнштейну, що є зразково евтектичний сплав Ni з Ni3S2. Спочатку зливають шлак, а потім файнштейн (у виливниці). Файнштейн містить близько 78% Ni, 20-23% S, 0,15-0,3% Fe і невелику кількість кобальту і міді.

                Конверторний шлак містить 26-28% SiO, 55-60 FeO і близько 1,5% Ni. Кобальту в основній масі шлаку міститься близько 0,3%, а в останніх сплавах – до 1,5%. Така відмінність у вмісті кобальту пояснюється захисним впливом заліза. Дослідами встановлено, що енергійне окислення кобальту, що знаходиться у штейні, починається після зниження вмісту заліза до 10-12%.

                Частину шлаку спрямовують на плавлення у шахтних печах як добавку до агломерату, а іншу (велику частину) після збіднення у конвертерах направляють у відвал. Пил, що виноситься з конвертерів, містить до 15-20% Ni. Її уловлюють у пиловловлювачах і повертають у конвертер при такому продуванні. Загальна тривалість однієї операції продування становить 18-20 год.

                Виникає питання – чи не можна продування закінчувати не тоді, коли буде отриманий файнштейн, а доводити процес до утворення чорнового нікелю. При продуванні повітрям це зробити не вдається. По-перше, через нестачу тепла для нагрівання розплаву до 1700-1800°С і, по-друге, через те, що реакція Ni3S2 + 4NiO = 7Ni + 2SO2 при температурі процесу проходить дуже повільно. Проте якщо дуття збагатити киснем, то можна конвертерний процес довести до отримання чорнового нікелю.