chế biến quặng niken

chế biến quặng niken: Tổng quan

Chế biến quặng niken là một hoạt động luyện kim phức tạp cần thiết để sản xuất niken cần thiết cho thép không gỉ, pin, và các hợp kim khác nhau. Các kỹ thuật cụ thể được sử dụng chủ yếu được xác định bởi khoáng vật học của quặng, cụ thể là liệu nó có sunfua hoặc đá ong (Oxit). Trong khi quặng sunfua được xử lý bằng phương pháp nghiền thông thường, mài, và tuyển nổi theo sau là phương pháp luyện kim, Quặng đá ong đòi hỏi các tuyến thủy luyện hoặc hỏa luyện sử dụng nhiều năng lượng hơn do cấp độ thấp hơn và cấu trúc khoáng sản phức tạp. Bài viết này phác thảo các quy trình chính cho cả hai loại quặng, trình bày những phân tích so sánh, giải quyết các câu hỏi phổ biến, và kiểm tra các trường hợp hoạt động trong thế giới thực.

1. Chế biến quặng sunfua
Quặng sunfua (VÍ DỤ., pentlandit) thường có cấp độ cao hơn và tuân theo sự tập trung về thể chất. Dòng tiêu chuẩn bao gồm:

• lễ rước lễ: Nghiền, nghiền giải phóng khoáng chất chứa niken.
• Sự tập trung: Tuyển nổi bọt tách niken sunfua khỏi gangue, sản xuất tinh quặng niken (10-20% TRONG).
• luyện kim: Chất cô đặc được nấu chảy trong đèn flash hoặc lò điện để tạo ra chất mờ (hỗn hợp niken và đồng sunfua).
• tinh chế: Lớp mờ được tinh chỉnh hơn nữa thông qua việc chuyển đổi (tương tự như đồng), tiếp theo là quá trình tinh chế điện phân hoặc cacbonyl (Quá trình thứ hai) để sản xuất kim loại niken có độ tinh khiết cao.

2. Chế biến quặng Laterit
Quặng đá ong là các trầm tích gần bề mặt được hình thành do phong hóa. Chúng không thể được nâng cấp bằng phương tiện vật lý và được xử lý thông qua hai đường dẫn chính:

• Con đường luyện kim (sắt thép): Quặng được sấy khô và nung, sau đó nung chảy trong lò hồ quang điện ở nhiệt độ cao (~1600°C) sản xuất ferronickel (20-40% TRONG), sử dụng trực tiếp trong sản xuất thép.
• Tuyến đường thủy luyện (Lọc axit áp suất cao - HPAL): Quặng được lọc bằng axit sulfuric dưới áp suất và nhiệt độ cao (~250°C). Niken và coban được hòa tan, sau đó được thu hồi từ dung dịch thông qua kết tủa hoặc chiết bằng dung môi/điện hóa (SX-EW) để sản xuất sulfua hoặc hydroxit hỗn hợp niken/coban.

Phân tích so sánh: Sunfua vs. chế biến đá ong

Tính năng	Chế biến quặng sunfua	chế biến quặng đá ong (Ví dụ HPAL)
Cấp thức ăn	Tương đối cao (1-3% TRONG)	Thấp (1-2% TRONG)
Quy trình chính	nồng độ tuyển nổi, luyện kim	Lọc axit trực tiếp dưới áp lực
cường độ năng lượng	Vừa phải	Rất cao
Chi phí vốn	thấp hơn	Cao hơn đáng kể
Trọng tâm môi trường	Thu giữ SO₂ từ quá trình nấu chảy	Quản lý chất thải, trung hòa
Sản phẩm chính	Tinh chế kim loại, Ni sunfat	Sản phẩm hydroxit hỗn hợp (Ni+Co), kim loại tinh chế

Sự lựa chọn giữa các tuyến đường này về cơ bản là kinh tế, điều khiển bởi loại quặng, Tỉ lệ, chi phí năng lượng, và các quy định về môi trường.

Nghiên cứu trường hợp thực tế: Hoạt động Goro Niken

Một ví dụ nổi bật về xử lý đá ong là Hoạt động khai thác Goro Niken ở New Caledonia, được điều hành bởi Prony Resources New Caledonia. Đây là một trong những nhà máy thủy luyện lớn nhất thế giới sử dụng công nghệ HPAL.

• Thử thách: Chế biến quặng đá ong limonitic cấp thấp.
• Giải pháp: Nhà máy Goro sử dụng HPAL trong đó quặng được nghiền và lọc bằng axit sulfuric trong nồi hấp. Niken và coban được hòa tan.
• Sự hồi phục: Dung dịch trải qua nhiều giai đoạn tinh chế bằng cách sử dụng công nghệ kết tủa và SX-EW.
• sản phẩm: Nó sản xuất oxit niken như một sản phẩm cuối cùng cho thị trường pin.
  Dự án đã phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật đáng kể liên quan đến kiểm soát ăn mòn và quản lý chất thải kể từ khi bắt đầu nhưng lại là một ứng dụng quan trọng của công nghệ HPAL đối với trữ lượng đá ong lớn.

Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)

Q1: Tại sao chế biến đá ong thường đắt hơn chế biến sunfua?
Đá ong yêu cầu xử lý khối lượng lớn vật liệu cấp thấp không thể nâng cấp về mặt vật lý. Quá trình HPAL đòi hỏi vật liệu chống ăn mòn đắt tiền (VÍ DỤ., nồi hấp lót titan), đầu vào năng lượng cao để sưởi ấm và áp suất, và các mạch thu hồi hóa chất phức tạp với mức tiêu thụ thuốc thử cao.

Q2: Coban đóng vai trò gì trong chế biến quặng niken?
Coban là một sản phẩm đồng thời có giá trị được tìm thấy ở cả hai loại quặng nhưng đặc biệt có ý nghĩa trong đá ong. Trong các hoạt động của HPAL như Goro hay liên doanh Moa Bay ở Cuba, thu hồi coban là không thể thiếu đối với kinh tế dự án. Cả hai kim loại đều được đồng lọc và thu hồi thông qua các bước SX-EW hoặc kết tủa tương tự nhau.

Q3: là gì "gang niken" (NPI) và nó phù hợp ở đâu?
Gang niken là sản phẩm ferronickel cấp thấp được sản xuất chủ yếu từ quặng đá ong sử dụng lò cao biến tính hoặc lò quay-lò điện (RKEF) công nghệ chủ yếu ở Trung Quốc. Nó đại diện cho một giải pháp thay thế luyện kim có chi phí thấp hơn so với sản xuất ferronickel thông thường để cung cấp cho các nhà máy thép không gỉ.

Q4: Axit sulfuric quan trọng như thế nào đối với sản xuất niken?
Axit sulfuric rất quan trọng vì vừa là thuốc thử vừa là sản phẩm phụ. Đây là tác nhân lọc chính trong các hoạt động của HPAL—thường chiếm 25% chi phí vận hành—đòi hỏi phải có nhà máy axit tại chỗ hoặc chuỗi cung ứng an toàn. Ngược lại, luyện tập tinh sunfua tạo ra một lượng lớn khí SO₂ cần được thu giữ để tạo ra axit sunfuric như một yêu cầu cấp thiết về môi trường.

Tóm lại, Khai thác niken vẫn là một ngành công nghiệp hai con đường được xác định bởi địa chất. Trong khi quá trình xử lý sunfua tuân theo các nguyên tắc xử lý khoáng chất đã được thiết lập tốt, quá trình xử lý đá ong đẩy ranh giới của hóa học nhiệt độ cao dưới áp lực. Những tiến bộ công nghệ tiếp tục tập trung vào việc giảm lượng tiêu thụ năng lượng của đá ong đồng thời cải thiện tỷ lệ thu hồi trong tất cả các hoạt động