A.C. 377370 (17.XII.1971/17.IV.1973)C 22b 23/02
Авторы изобретения А. Я. Кипнис и Н. Ф. Михайлова
Заявитель Проектный и научно-исследовательский институт «Гипроникель»
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНОГО НИКЕЛЯ
Изобретение относится к области карбонильной металлургии, в частности к получению компактного никеля термическим разложением карбонила никеля.
Известен способ получения компактного карбонильного никеля в виде дроби путем термического разложения паров карбонила никеля, разбавленных окисью углерода, на движущихся нагретых шариках никеля. Процесс ведут при 170—230"С и объемной скорости парогазовой смеси порядка 500 м3/м3 реакционного объема в час.
Недостатком известного способа является сравнительно невысокая производительность, особенно при малых (2—3%) содержаниях карбонила в парогазовой смеси.
Цель изобретения – повышение производительности процесса. Это достигается путем введения в парогазовую смесь кислородсодержащих газов в количестве, отвечающем содержанию кислорода не более 0,6% от объема парогазовой смеси на входе в реакционное пространство. Процесс ведут в интервале температур никеля 130—230°С при скорости подачи парогазовой смеси 1000—10000 м3/м3
реакционного объема в час, занятого движущейся дробью никеля.
Проведенные исследования показывают, что присутствии указанных количеств кислорода скорость гетерогенного разложения карбонила никеля на никеле возрастает в 2—8 раз в зависимости от условий и содержания кислорода (степень ускорения реакции выше в области более высоких температур и более низких концентраций карбонила). Указанный эффект объясняется тем, что в присутствии кислорода облегчается и ускоряется протекание начальных стадий выделения фазы никеля на нагретой поверхности благодаря тому, что легко образующиеся поверхностные окислы никеля служат центрами кристаллизации никеля. Уж при 0,05 об. % кислорода достигается двукратное ускорение процесса; меньшие концентрации кислорода также оказывают благоприятное влияние на процесс, но незначительное. Верхний предел концентрации кислорода определяется необходимостью исключения разложения карбонила никеля в объеме с образованием порошка, особенно при концентрациях карбонила выше 20 об. %.
При использовании добавки кислорода с концентрацией до 0,6 об. % отлагающийся на дроби никель прочно сцепляется с нижележащими слоями; содержание кислорода в нем не превышает 0,1%, в среднем 0,03—0,05%.
Большей скорости реакции гетерогенного разложения карбонила никеля должна соответствовать большая объемная скорость потока парогазовой смеси, подаваемой в заполненное нагретой никелевой дробью реакционное пространство. Если в известном процессе она составляет 400—600, то в предлагаемом процессе она равна 1000—10000 м3/м3 реакционного объема в час. Этим обеспечивается не только введение большего количества кар- 5 бонила никеля, отвечающего повышенной производительности процесса, но и снижение внешнедиффузионных ограничений, вызываемых большей скоростью реакции.
Интервал температур проведения процесса может быть несколько расширен по сравнению с принятым в известном способе в сторону более низких температур; в зависимости от начальной концентрации карбонила никеля процесс эффективно ведут при температурах 130—230°С.
В зависимости от того, в каких конкретных случаях применяется предлагаемый способ, возможны различные варианты его осуществления.
При разложении паров чистого карбонила никеля в смеси с чистой окисью углерода в основном карбонильном цикле отходящая из реактора окись углерода направляется на синтез карбонила никеля. В этом случае содержание кислорода в ней должно быть минимальным (по регламенту действующего производства не более 0,2 об. %, в связи с чем разложение карбонила целесообразно вести при концентрациях кислорода в подаваемой 30 парогазовой смеси 0,05—0,2%.
При разложении паров карбонила никеля, содержащихся в сдувках карбонильного производства, отходящая окись углерода не является оборотной и содержание кислорода 35 в ней не лимитируется. В этом случае целесообразно разлагать карбонил никеля в присутствии 0,2—0,6% кислорода, причем проще и дешевле вводить в парогазовую смесь не чистый кислород, а эквивалентное количество воздуха. Следовательно, создается возможность экономичной переработки газовых сдувок карбонил-процесса и существенного повышения извлечения никеля.
Пример 1. В реакционную камеру, заполненную нагреваемой до 200°С дробью никеля, подают парогазовую смесь с 15 об. % пара карбонила никеля с чистой окисью углерода и с 0,15 об. % кислорода при скорости потока 9000 м^м3 реакционного объема в час. Скорость отложения никеля на поверхности дроби составляет 0,01 г\см2.мин. Содержание кислорода в полученном металле 0,035%.
В отсутствие кислорода в парогазовой смеси скорость отложения никеля на дроби 0,003 г/см2. мин, т. е. в 3 раза меньше, чем в предлагаемом способе.
Пример 2. Удельная производительность реактора для получения дроби никеля из газовых сдувок, содержащих 2% карбонила никеля в смеси окиси углерода с азотом, при начальной температуре никеля 230°С и объемной скорости газа 600 час~1 составляет 30 кг/м3 • час при степени извлечения никеля из карбонила в металл 95%. При введении в парогазовую смесь 0,5 об. % кислорода и повышении скорости подачи газа до 3300 м3\м3 реакционного объема в час удельная производительность реактора возрастает до 165 кг\м3• час, т. е. в 5,5 раза. Степень извлечения никеля из газа в металл при этом не уменьшается.
Предмет изобретения
Способ получения компактного никеля путем термического разложения паров карбонила никеля, разбавленного окисью углерода, на поверхности нагретого гранулированного никеля, движущегося в объеме реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, в парогазовую смесь вводят кислородсодержащие газы в количестве, содержащем кислорода не более 0,6% от объема смеси на входе в реакционное, пространство, и ведут процесс при скорости подачи парогазовой смеси 1000-10000 м3/м3 реакционного объема в час, занятого движущимися гранулами никеля, и температуре никеля 130—.230° С.