ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:

+Ерцева Л. Н., главный научный сотрудник лаборатотии пирометаллургии, докт. техн. наук

А. Н. Глазатов, ведущий научный сотрудник лаборатотии пирометаллургии, канд. техн. наук
Л. Б. Цымбулов, директор Департамента по исследованиям и разработкам, член-корреспондент РАЕН, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: TsymbulovLB@nornik.ru

АО «Кольская ГМК», Мончегорск, Россия:

М. И. Рябушкин, первый заместитель генерального директора — главный инженер

Приведены результаты исследования строения трех слитков высокомедистого файнштейна с массовым отношением Cu:Ni ~ 2,3, полученных и охлажденных в различных условиях: при разных температурах расплава при cливе из конвертера, времени отстаивания в металлургическом ковше, температурах при заливке в изложницу, а также при использовании/отсутствии теплоизоляционной крышки и времени охлаждения. Установлено, что после заливки файнштейна в изложницу вначале кристаллизуются наиболее тугоплавкие сульфиды меди (халькозин-борнитовый твердый раствор) и железа, образуя крупные разветвленные дендриты в объеме не менее 65–70 % на матричной составляющей сульфида никеля («существенно медная» область файнштейна). Из «оставшегося» расплава на основе сульфида никеля, характеризующегося пониженной температурой начала кристаллизации, образуются зоны с повышенным содержанием никеля — «существенно никелевые» области. При локальном изменении состава «существенно медной» области файнштейна возможно образование двойной эвтектики «сульфид меди – металлический твердый раствор», характеризующейся крупными пластинчатыми кристаллами металлической фазы в междендритных пространствах сульфида меди с последующим появлением кайм металлической меди. Эти ассоциации занимают не более 3–5 % объема «существенно медной» области, их объем является минимальным при охлаждении слитка с использованием теплоизоляционной крышки. В этой же области в рамках кристаллизации тройной эвтектики формируются крупные изометричные кристаллы металлической фазы, которая, как правило, в дальнейшем коллектируется в никелевом концентрате, увеличивая содержание в нем меди. Применение крышки способствует уменьшению окисления поверхностных областей слитка и снижает вероятность образования двойной эвтектики. По результатам исследований рекомендовано при разработке новой технологии предварительное выделение из файнштейна металличе ской фазы обоих типов в самостоятельный промпродукт.

Авторы выражают благодарность принимавшим участие в работе специалистам ООО «Институт Гипроникель»: ведущему научному сотруднику лаборатории пирометаллургии (ЛПМ), доценту, канд. техн. наук Р. В. Старых, старшему научному сотруднику ЛПМ канд. техн. наук Ю. А. Савиновой, инженеру 2-й категории ЛПМ С. Б. Захряпину, лаборанту спектрального анализа ЛПМ И. Г. Олейниковой, а также специалистам испытательного аналитического центра (ИАЦ) под руководством заведующего ИАЦ В. А. Короткова.

1. Wolf A., Mitrasinovic A. M. Nickel, copper and cobalt coalescence in copper cliff converter slag // Journal of Mining and Metallurgy. Section B: Metallurgy. 2016. Vol. 52, No. 2. P. 143–150. DOI : 10.2298/JMMB150823024W
2. Масленицкий И. Н., Масленицкая Е. И., Чугаев Л. В. Физико-химические основы флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов // Известия вузов. Цветная металлургия. 1968. № 3.
3. Piskunen P., Avarmaa K., O’Brien H. et al. Precious metal distributions in direct nickel matte smelting with low-Cu mattes // Metallurgical and Materials Transactions. 2018. Vol. 49. P. 98–112.
4. Травничек М. Н. Изучение структуры и распределения металлов между сульфидной и магнитной металлической фазами файнштейна : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Л. : ЛГИ, 1970. — 21 с.
5. Травничек М. Н., Масленицкий И. Н. Изменение структуры медно-никелевых файнштейнов в зависимости от режима их охлаждения // Известия вузов. Цветная металлургия. 1970. № 1. С. 31–34.
6. Kullerud G., Moh G. High-temperature phase relations in the Сu – Ni – S system // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1967. Vol. 66. Р. 409–413.
7. Рябко А. Г. Переработка медно-никелевых файнштейнов с выделением магнитной фракции, коллектирующей благородные металлы : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Л. : ЛГИ, 1978. — 21 с.
8. Рябко А. Г., Соловов Н. И., Карасев Ю. А., Иванова А. Ф. Оптимизация процесса охлаждения медно-никелевых файнштейнов // Новые направления в пирометаллургии никеля : cб. науч. тр. ин-та Гипроникель. — Л, 1980. С. 56–62.
9. Shamsuddin M. Physical Chemistry of Metallurgical Processes. — TMS, 2016. — 624 p.
10. Tesfaye F., Lindberg D., Taskinen P. The Cu–Ni–S system and its significance in metallurgical processes // EPD Congress. 2016. P. 29–37.
11. Nurni V. N., Ballal B. N., Seetharaman S. Mass Diffusion in Process Metallurgy // Diffusion Foundations. 2015. Vol. 4. P. 139–157.
12. Калашников Е. В. Концентрационные неоднородности в эвтектических системах // Расплавы. 1990. № 3. С. 40–70.
13. Фокеева И. Г., Цымбулов Л. Б., Ерцева Л. Н. Исследование закономерностей кристаллизации файнштейнов с повышенным содержанием меди // Записки Горного института. 2004. Т. 165. С. 201–203.
14. Фокеева И. Г., Цымбулов Л. Б., Ерцева Л. Н. и др. Выбор оптимального режима охлаждения файнштейна с повышенным содержанием меди // Цветные металлы. 2005. № 7. С. 42–46.
15. Goldstein J. I., Newbury D. E., Michael J. R. et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. — New York : Springer, 2018. — 550 р. DOI : 10.1007/978-1-4939-6676-9
16. Ерцева Л. Н. Опыт применения методов растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа для исследования материалов цветной металлургии // Цветные металлы. 2011. № 8/9. С. 86–91.
17. Лукашова М. В. Автоматический минералогический анализ на базе сканирующего электронного микроскопа TESCAN // Золото и технологии. 2012. № 3. С. 52–56.
18. Лукашова М. В. Универсальный способ пробоподготовки для микротекстурного и фазового анализа EEBS-методом // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. № 4. 2016. Т. 82, № 4. С. 42–46.