Заполярный филиал ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия:

О. В. Большакова, начальник лаборатории, Центр инженерного сопровождения производства, эл. почта: BolshakovaOV@nornik.ru
С. В. Большаков, начальник лаборатории, Центр инженерного сопровождения производства

Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:
Н. В. Белоусова, зав. кафедрой металлургии цветных металлов

Норильский индустриальный институт, Норильск, Россия:
А. В. Синько, доцент

В ходе многолетних исследований в Заполярном филиале ПАО «ГМК «Норильский никель» была показана принципиальная возможность получения реагентного никелевого порошка для цементационной очистки на комплексе «печь кипящего слоя — трубчатая вращающаяся печь» с применением каменного угля в качестве восстановителя. Однако в результате проведенных опытно-промышленных испытаний с применением этого порошка на переделе обезмеживания в цементаторах активационно-агитационного типа установлено, что требуемой глубины очистки от меди можно достичь только при значительном (на 40–60 %) увеличении удельного расхода опытного порошка, что, в свою очередь, не позволяет получить цементную медь требуемого качества. Используемый на тот момент активный никелевый порошок газофазного восстановления при низком расходе обеспечивал необходимую глубину очистки анолита и высокое качество цементной меди. Для разработки рекомендаций по использованию опытного порошка проведены исследования. В настоящей работе рассмотрены механизмы двухфазного взаимодействия при протекании процесса цементации с использованием активных никелевых порошков разных типов. Показано, что в зависимости от развитости поверхности порошков реализуются разные кинетические режимы. В результате изучения частиц полученной цементной меди установлено, что на активном порошке газофазного восстановления идет процесс роста дендритов меди на отдельных участках частицы, тогда как на опытном порошке медь растет слоями по всей поверхности порошка. При сравнении гранулометрического состава цементной меди отмечено, что в образцах, полученных с использованием порошка газофазного восстановления, размер частиц меньше, чем в образцах, полученных с применением опытного порошка, а также меньше частиц исходного активного никелевого порошка. Установлено, что при применении порошка твердофазного восстановления реакция цементации протекает медленнее, в связи с чем нецелесообразно использовать такие порошки в цементаторах активационно-агитационного типа, время пребывания порошка в которых составляет ~30 мин.

1. Данилов М. П., Гладков А. С., Назмутдинов Ш. Г. Получение активного никелевого порошка в трубчатой вращающейся печи // Цветные металлы. 1998. № 10/11. С. 40–43.
2. Беккер В. Г., Фомичев В. Б., Грицких В. Б., Рябушкин М. И., Данилов М. П. Усовершенствованная технология получения активного никелевого порошка для очистки никелевого электролита // Цветные металлы. 2009. № 8. С. 19–23.
3. Большакова О. В., Салимжанова Е. В., Рябушкин М. И., Данченко Э. В., Жиличкин С. И. Разработка технологии получения и использования активного никелевого порошка для цементационной очистки никелевого электролита от ионов меди // Сб. докл. V Междунар. конгресса «Цветные металлы – 2013». — Красноярск : Легкие металлы, 2013. С. 247–251.
4. Большакова О. В., Белоголовкин А. Н., Салимжанова Е. В., Масловский А. Н. Разработка технологии получения активных никелевых порошков методом твердофазного восстановления из оксида никеля полуантрацитом // Цветные металлы. 2015. № 6. С. 39–43.
5. Dib A., Makhloufi L. Mass transfer correlation of simultaneous removal by cementation of nickel and cobalt from sulphate industrial solution containing copper : Part II: Onto zinc powder // Chemical Engineering Journal. 2006. Vol. 123, No. 1/2. P. 53–58.
6. Mohammad Sadegh Safarzadeh, Davood Moradkhani, Mehdi Ojaghi-Ilkhchi. Determination of the optimum conditions for the cementation of cadmium with zinc powder in sulfate medium // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2007. Vol. 46, No. 12. P. 1332–1340.
7. Nizamettin Demirkiran, Asim Künkül. Recovering of copper with metallic aluminum // Transactions of Non-ferrous Metals Society of China. 2011. Vol. 21, No. 12. P. 2778–2782.
8. Rachee Jhajharia, Divya Jain, Akanksha Sengar, Ankit Goyal, P. R. Soni. Synthesis of copper powder by mechanically activated cementation // Powder Technology. 2016. Vol. 301. P. 10–15.
9. Бабенко С. А., Пинигин С. А., Тасоев Р. И. Исследование процесса цементации меди железными стружками // Известия Томского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Политехнического института им. С. М. Кирова. 1976. Т. 275. С. 92–95.
10. Agrawal R. D., Kapoor M. L. Theoretical considerations of the cementation of copper with iron // Journal of South African Institute of Mining and Metallurgy. 1982. No. 4. P. 106–111.
11. Lamya R. M., Lorenzen L. A study of factors influencing the kinetics of copper cementation during atmospheric leaching of converter matte // Journal of South African Institute of Mining and Metallurgy. 2005. No. 1. P. 21–27.
12. Алкацев М. И. Процессы цементации в цветной металлургии. — М. : Металлургия, 1981. — 114 с.
13. Браун М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел. — М. : Мир, 1983. — 360 с.
14. Кнотько А. В., Пресняков И. А., Третьяков Ю. Д. Химия твердого тела. — М. : Академия, 2006. — 304 с.
15. Розовский А. Я. Кинетика топохимических реакций. — М. : Химия, 1974. — 220 с.
16. MacKinnon D. J., Ingraham T. R., Kerby R. Copper cementation on nickel discs // Canadian Metallurgical Quarterly. 1971. Vol. 10, No. 3. P. 165–169.
17. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику. — М. : Высшая школа, 1975. — 415 c.
18. Мухленов И. П., Сажин Б. С., Фролов В. Ф. Расчет аппаратов кипящего слоя. — Л. : Химия, 1986. — 351 с.