El ferroníquel es una aleación de hierro y níquel ( ferroaleaciones ), que se obtiene principalmente por fundición eléctrica reductora de minerales de níquel oxidados y se utiliza para alear acero y aleaciones.
En el mercado internacional, la composición del ferroníquel debe cumplir con la norma ISO 6501:1988 (Ferroníquel. Especificaciones y requisitos de entrega). La norma prevé 5 grados con 20, 30, 40, 50 y 70% de níquel, cada grado tiene 5 grupos, los requisitos para cada uno de los grupos se muestran en la tabla (según [1] ).
| Grado de ferroníquel | C | Si | PAGS | S | cobre | cr | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| más | antes de | menos | menos | menos | menos | menos | |
| LC - bajo en carbono (poco carbono) | - | 0.030 | 0.20 | 0.030 | 0.030 | 0.20 | 0.10 |
| LCLP - bajo contenido de carbono y fósforo | - | 0.030 | 0.20 | 0.020 | 0.030 | 0.20 | 0.10 |
| MC - carbono medio | 0.030 | 1.0 | 1.0 | 0.030 | 0.10 | 0.20 | 0.50 |
| MCLP - medio carbono y bajo fósforo | 0.030 | 1.0 | 1.0 | 0.020 | 0.10 | 0.20 | 0.50 |
| HC - alto contenido de carbono | 1.00 | 2.5 | 4.0 | 0.030 | 0.40 | 0.20 | 2.0 |
Dependiendo de los requisitos del fabricante y del cliente, el contenido de Mn , Al , Ti , Ca se puede controlar en la aleación .
El contenido de níquel en la aleación puede ser significativamente inferior al 20 %, lo que, en particular, está determinado por la composición de la materia prima. Por lo tanto, en Rusia, se procesan principalmente minerales de baja ley (hasta ~1,5 % Ni), mientras que en el extranjero el contenido de níquel en el mineral suele ser mayor, hasta ~2,2 %. En la planta de níquel de Pobuzhsky (Ucrania), según [2] , el ferroníquel de algunos grados fabricados contiene del 3,5 al 12% de la suma de níquel y cobalto.
La obtención de ferroníquel es una de las principales opciones para el procesamiento de minerales de níquel oxidado . El esquema tecnológico para el procesamiento del mineral de níquel oxidado en ferroníquel generalmente incluye las siguientes etapas:
Entre otros métodos de obtención de ferroníquel a partir de minerales de níquel )[1](algunos de los cuales ya no se utilizan, mientras que otros solo han sido probados y aún no han encontrado aplicación), se puede señalar (segúnoxidado ferrosilicio como agente reductor, fundición eléctrica en horno de baño de espuma).
La fundición de la aleación cruda se realiza generalmente en hornos eléctricos térmicos de mineral redondo con electrodos de autosinterización , la potencia de los hornos es de 20-100 MVA, el consumo de energía es de hasta 810 kWh [2] por tonelada de mineral seco. , la penetración específica es de 3,5-14 t/(m 2 día) [1] . En la actualidad, al diseñar nuevas plantas y mejorar tecnologías antiguas, a menudo se asume el uso de hornos eléctricos de CC , cuyas ventajas son la posibilidad de procesar materiales delgados y polvorientos, pérdidas de metal reducidas y mayor extracción en una aleación. [3]
El refinado de ferroníquel crudo, según uno de los esquemas [4] , incluye la desulfuración con sosa fundida en una cuchara y conversión en dos etapas en convertidores verticales de oxígeno . La escoria formada en el período inicial de conversión del ferroníquel pobre contiene mucho óxido de silicio , por lo que la primera etapa de refinado se lleva a cabo en convertidores con revestimiento ácido ( ladrillo dinas ) resistente a tales escorias. La segunda etapa de conversión, con la eliminación de residuos de cromo , carbono , azufre y fósforo , se lleva a cabo en convertidores con un revestimiento principal ( ladrillo de magnesita - cromita ). El ferroníquel comercial se granula o se vierte en moldes .
El segundo esquema muy común para refinar ferroníquel es el refinado en hornos cuchara (ASEA-SKF). Este proceso llegó a la metalurgia no ferrosa de la metalurgia ferrosa, donde estaba destinado a la refinación del acero. Los soportes de cucharones con techo desmontable con tres electrodos de grafito se utilizan para calentar la masa fundida. En la primera etapa, el ferroníquel se vierte del horno a una cuchara, se agrega un fundente que contiene CaO, la masa fundida se calienta y se sopla con CO2 (para mezclar) o con oxígeno, y se elimina el fósforo. La escoria de fósforo se descarga, la cuchara se alimenta al segundo soporte de calentamiento, para la desulfuración. Se introduce un desoxidante (por ejemplo, ferrosilicio) en la masa fundida, luego cal viva y fluorita. El metal se calienta y se agita con CO2 para eliminar el nitrógeno disuelto. Se descarga la escoria de desulfuración, se introduce la última porción de cal en la cuchara y se calienta la aleación hasta la temperatura de llenado.
Es posible producir ferroníquel a partir de una variedad de materias primas secundarias : baterías de hierro-níquel usadas , aceros aleados de desecho , etc. [1] [5] .
El níquel es uno de los principales elementos que mejoran las propiedades del acero; La adición de níquel aumenta su resistencia, tenacidad y ductilidad. Además, el níquel se usa ampliamente en la producción de aceros y aleaciones inoxidables , resistentes al calor , resistentes a los ácidos y otros. En muchos casos, en lugar del níquel puro, que es caro y escaso, se puede utilizar ferroníquel, cuyo coste de producción (como muchas otras ferroaleaciones) es inferior al del metal puro.