cộng hòa x hội chủ nghĩa việt nam Bộ công thơng Viện khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim Báo cáo tổng kết đề tài NGHIấN CU KH NNG THU HI NIKEN TRONG QUNG M CRễMIT C NH-THANH HểA Chủ nhiệm đề tài: KS. Vũ tân cơ 6854 15/5/2008 thành phố H NI 2007 Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 1 NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN 1. Vũ Tân Cơ Kỹ sư Tuyển khoáng 2. Chu Văn Hoàn Kỹ sư Tuyển khoáng 3. Vũ Văn Hà Kỹ sư Tuyển khoáng 4. Nguyễn Bảo Linh Kỹ sư Tuyển khoáng 5. Đặng Xuân Tuyên Kỹ sư Tuyển khoáng 6. Nguyễn Đức Minh Kỹ sư Hóa 7. Trần Đức Dũng Kỹ thuật viên Tuyển khoáng Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 2 MỤC LỤC Chương 1 7 TỔNG QUAN 7 1.1. Vài nét về khoáng vật và quặng niken 7 1.2. Các ứng dụng chủ yếu của niken. 8 1.3. Những phương pháp tuyển quặng niken 9 1.4. Sơ lược về Mỏ Crômit Cổ Định Thanh Hoá 11 1.5. Yêu cầu về chất lượng quặng tinh niken 13 Chương 2 14 CHUẨN BỊ MẪU NGHIÊN CỨU 14 2.1. Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu: 14 2.2. Mẫu nghiên cứu 14 2.2.1. Gia công mẫu. 14 2.3. Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu: 15 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu: 15 2.3.2. Kết qủa nghiên cứu: 16 2.3.3. Nhận xét kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu. 19 Chương 3 20 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20 3.1. Chế độ nghiền quặng 20 3.1.1. Thời gian nghiền. 20 3.1.2. Xác định chế độ nghiền 21 3.2. Thăm dò các phương án công nghệ. 23 3.2.1. Sơ đồ nung hoàn nguyên - tuyển từ. 23 3.2.2. Sơ đồ nung sunfua hóa – tuyển nổi 25 3.2.2.1. Xác định chất sunfua hóa 26 3.2.2.2. Xác định thời gian nung 27 3.2.2.2. Xác định chế độ nhiệt 29 3.2.3. Sơ đồ nung thiên tích – tuyển nổi. 30 3.2.3.1. Chế độ thuốc tuyển cho khâu tuyển nổi 30 3.2.3.2. Nghiên cứu thăm dò một số chế độ nung. 31 3.2.4 Thăm dò các khả năng hòa tách bằng axit. 33 3.2.5. Thăm dò các sơ đồ tuyển 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 1. Kết luận. 38 2. Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 3 Danh mục bảng biểu Bảng 1. Thành phần quặng tinh từ quặng đồng - niken của một số nơi trên thế giới 13 Bảng 2. Thành phần hóa học chủ yếu của mẫu nghiên cứu 14 Bảng 3: Bảng thành phần khoáng vật theo cấp hạt 16 Bảng 4: Kết quả nghiên cứu thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu. 17 Bảng 5. Kết quả phân tích ICP mẫu nghiên cứu 18 Bảng 6: Kết quả nghiên cứu độ mịn phụ thuộc thời gian nghiền. 20 Bảng 7: Kết quả nghiên cứu độ mịn nghiền tối ưu 22 Bảng 8: Kết quả thu hồi niken bằng phương pháp nung hoàn nguyên kết hợp với tuyển từ 24 Bảng 9: Kết quả xác định các chất sunfua hóa. 27 Bảng 10. Kết quả xác định thời gian nung 28 Bảng 11. Kết quả xác định chế độ nhiệt cho khâu nung sunfua hóa. 29 Bảng 12. Kết quả xác định chủng loại thuốc tập hợp. 31 Bảng 13. Kết quả tuyển nổi mẫu TT1 32 Bảng 14. Kết quả tuyển nổi mẫu TT2 32 Bảng 15. Kết quả tuyển nổi mẫu TT3 32 Bảng 16. Kết quả tuyển nổi mẫu TT4 33 Bảng 17. Kết quả tuyển nổi mẫu TT5 33 Bảng 18. Kết quả thí nghiệm hòa tách niken từ quặng crômit mỏ Cổ Định Thanh Hóa. 34 Bảng 19. Kết quả thí nghiệm theo sơ đồ hình 12 35 Bảng 20. Kết quả phân tích ICP quặng tinh niken sơ đồ 1 35 Bảng 21. Kết quả thí nghiệm theo sơ đồ hình 13 37 Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 4 Danh mục hình vẽ Hình 1: Sử dụng niken trong các ngành công nghiệp khác nhau tại Mỹ 8 Hình 2: Sơ đồ gia công mẫu 15 Hình 3. Đường đặc tính độ hạt mẫu nghiên cứu 17 Hình 4: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa độ mịn và thời gian nghiền 21 Hình 5: Sơ đồ thí nghiệm xác định chế độ nghiền 21 Hình 6: Ảnh hưởng của độ mịn nghiền tới chỉ tiêu tuyển. 23 Hình 7. Sơ đồ thí nghiệm nung từ hóa – tuyển từ 24 Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hàm lượng và thực thu niken trong quặng tinh niken 25 Hình 9. Sơ đồ thí nghiệm nung sunfua hóa – tuyển nổi 26 Hình 10. Ảnh hưởng của thời gian nung đến hàm lượng và thực thu niken trong quặng tinh 28 Hình 11. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hàm lượng và thực thu niken trong quặng tinh 30 Hình 12. Sơ đồ công nghệ nghiên cứu khả năng thu hồi niken từ quặng mỏ crômit Cổ Định – Thanh Hóa (sơ đồ 1). 36 Hình 13. Sơ đồ công nghệ nghiên cứu khả năng thu hồi niken từ quặng mỏ crômit Cổ Định – Thanh Hóa (sơ đồ 2). 37 Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 5 MỞ ĐẦU Từ lâu niken đã là kim loại có vai trò quan trọng và được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành kỹ thuật khác nhau như chế tạo máy, hàng không, kỹ thuật tên lửa, chế tạo ôtô, máy hoá, kỹ thuật điện, chế tạo dụng cụ, công nghiệp hoá học, dệt, dụng cụ gia đình, thực phẩm… Khoảng 65% niken tiêu thụ ở phương Tây được dùng làm thép không rỉ, 12% được dùng làm "siêu hợp kim", 23% còn lại được dùng trong luy ện thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc và bảng kim loại Nền công nghiệp nước ta đang trên đà phát triển mạnh, niken ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Toàn bộ các sản phẩm có thể chế biến từ quặng niken đều phải nhập khẩu với tổng giá trị khoảng 14,5 triệu USD năm 2005. Trữ lượ ng khoáng sản niken của nước ta khá nhỏ và tập trung chủ yếu ở tỉnh Sơn La: Mỏ niken Bản Phúc (có khoảng 400.000 tấn niken và 50.000 tấn đồng, với hàm lượng Ni = 0.53 %, hàm lượng Cu = 0.7 – 1.63 %). Ngoài ra theo kết quả điều tra thăm dò địa chất, nước ta còn có khoảng 3.1 triệu tấn niken tồn tại ở mỏ Crômit Cổ Định – Thanh Hóa. Tuy nhiên với công nghệ hiện tại đang áp dụng sản xuất ở mỏ Crômit Cổ Đị nh Thanh Hóa mới chỉ thu hồi được quặng tinh crôm, chưa thu hồi được các nguyên tố có ích đi kèm là niken, côban gây lãng phí và làm giảm hiệu quả sử dụng tài nguyên. Hiện nay nguồn cung cấp niken đã không đủ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ đang có xu hướng gia tăng. Dự trữ niken năm 2004 đã giảm hơn 20 %, xuống chỉ còn 76 ngàn tấn, giá niken đến tháng 6 năm 2007 đã lên tới trên dưới 50.000 USD/tấn so với mức giá bình quân 8.800 USD/tấn củ a năm 2003. Để nâng cao giá trị kinh tế, tiềm năng của tài nguyên và đáp ứng nhu cầu về chất lượng của nguyên liệu niken cho luyện kim, việc nghiên cứu các hướng công nghệ tuyển, các khả năng thu hồi quặng tinh chứa niken đạt chất lượng tiêu Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 6 chuẩn cung cấp cho luyện kim nhằm thu hồi niken một cách có hiệu quả đối với quặng mỏ Crômit Cổ Định trong bối cảnh hiện nay là hết sức cần thiết. Đề tài “Nghiên cứu khả năng thu hồi niken trong quặng mỏ Crômit Cổ Định Thanh Hóa” do Viện Khoa học và công nghệ Mỏ - Luyện kim thực hiện nhằm giải quyết hướng đi cho vấn đề trên. Đề tài được triển khai tại Phòng Nghiên cứ u công nghệ Tuyển khoáng Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim. Phân tích hóa các sản phẩm trong quá trình nghiên cứu do phòng Phân tích hóa lý Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim đảm nhiệm. Phân tích đối chứng tiến hành tại Trung tâm phân tích và thí nghiệm địa chất, Cục Địa chất Việt Nam. Các phân tích trọng sa, thạch học và rơnghen được phân tích tại Viện Địa chất Khoáng sản, Trung tâm phân tích và thí nghiệm địa chất và trung tâm vật liệu mới Trường đại họ c Khoa học tự nhiên Hà Nội. Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 7 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Vài nét về khoáng vật và quặng niken. Trong tự nhiên có tới 55 khoáng vật chứa niken, đại đa số các khoáng vật niken được tạo thành ở nhiệt độ và áp suất cao, đồng thời chúng còn được tạo thành trong quá trình nguội dần của magma. Các mỏ niken thường chứa một trong hai loại quặng: Quặng sunfua magma, thành phần chính là pentlandit (Ni,Fe) 9 S 8 và quặng laterit, thành phần chính của quặng có chứa niken là limônit (Fe,Ni)O(OH) và garnierit (niken silicat ngậm nước (Ni,Mg) 6 (Si 4 O 10 )(OH) 8 .4H 2 O). Tùy thuộc vào quá trình thành tạo, các quặng sunfua niken được chia ra làm các loại sau: - Các loại quặng xâm nhiễm: Đây là loại phổ biến nhất trong các loại quặng sunfua niken. Các khoáng vật sunfua trong các loại quặng này được phân bố giữa các lớp ôlêvin, secpentin hóa và pirôxen. - Các loại quặng hình dăm: Đây là các loại quặng giầu, hàm lượng niken từ 2 đến 25%. Quặng phân bố ở các nếp gẫy của secpentin, philit…và nằm trong các khối sunfua hạt mịn, bao gồm các khoáng pyrôtin, pentlandit, chancôpyrit. - Các loại quặng đặc xít: Các loại quặng đặc xít gần liền với quặng hình dăm ở phần dưới của thân quặng, chúng gồm chủ yếu là pyrôtin, pentlandit và chancôpyrit. Các loại quặng niken silicat: Đây là đất đá rời và bùn phong hóa siêu basic. Đặc trưng của loại này là hàm lượng niken không cao, thường nhỏ hơn 1% nhưng có trữ lượng rất lớn. Các khoáng vật chính của chúng là: Garnierit, ((Ni,Mg) 6 (Si 4 O 10 )(OH) 8 ), nepuit, pherigaluarit. Tỷ lệ niken:côban trong các quặng này từ 20-30:1. Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 8 1.2. Các ứng dụng chủ yếu của niken. Niken có nhiều tính chất đặc biệt: Cứng nhưng lại dẻo, dễ cán kéo và rèn nên dễ gia công thành nhiều dạng khác nhau như tấm mỏng, băng, ống… do có nhiệt độ nóng chảy cao, nên được dùng rộng rãi trong kỹ thuật nhiệt độ cao. Niken không bị ôxi hoá khi để lâu trong không khí ở nhiệt độ cao đến 500 0 C và có độ bền chống ăn mòn và độ bền cơ cao hơn các kim loại màu khác. Hợp kim niken có nhiều tính chất quý: Bền, dẻo, chịu axit, chịu nhiệt, điện trở cao nên được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: Chế tạo máy, hàng không, kỹ thuật tên lửa, chế tạo ôtô, máy hoá, kỹ thuật điện, chế tạo dụng cụ, công nghiệp hoá học, dệt, dụng cụ gia đình, thực phẩm…. Hình 1: Sử dụng niken trong các ngành công nghiệp khác nhau tại Mỹ. Giao thông 36% Chế tạo máy 6% CN dầu khí 6% CN khác 10% CN đồ gia dụng 6% Xây dựng 10% Thiết bị điện 12% Hoá chất 14% Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 9 Thép không rỉ thường chứa 6 - 8% Ni (18 - 20% Cr) dùng làm vật liệu chống ăn mòn và chống axit trong công nghiệp đóng tàu, thiết bị hoá học. Hợp kim chịu nóng niken với crôm (niken là thành phần chủ yếu) là vật liệu vô cùng quan trọng, được dùng để chế tạo cánh động cơ phản lực, ống chịu nóng và nhiều chi tiết của máy bay phản lực và tuốc bin khí. Nicrôm là hợp kim chứa 75 - 85% Ni, 10 - 20% Cr và một ít sắt dùng làm dây nung, hợp kim này có điện trở cao và không bị ôxi hóa ở nhiệt độ cao. Hợp kim pecmaloi là hợp kim niken với sắt có độ thẩm từ lớn, được dùng trong kỹ thuật điện. Niken còn được dùng (làm chất phủ bảo vệ) để bảo vệ các kim loại màu khác khỏi bị ăn mòn bằng cách mạ. Một số lượng lớn niken dùng để chế tạo acquy kiềm có dung lượng cao và bền. Ngoài ra niken còn được dùng làm chất xúc tác thay cho platin đắt tiền. 1.3. Những phương pháp tuyển quặ ng niken. Hiện nay công nghệ tuyển khoáng mới chỉ tuyển các loại quặng sunfua niken mà chủ yếu là sunfua đồng – niken và một phần nhỏ quặng arsen chứa niken. Các phương pháp tuyển quặng niken silicat đang được tiếp tục nghiên cứu, vẫn chưa được ứng dụng ở sản xuất. Phần lớn quặng niken có hàm lượng lớn hơn 1% niken và tất cả những quặng có hàm lượng niken lớn hơn 3% đều được đư a vào luyện kim mà không qua công đoạn làm giàu sơ bộ. Những quặng có hàm lượng từ 1 đến 3%, đôi khi có hàm lượng lớn hơn nữa, chỉ được làm giàu trong trường hợp chúng có chứa một lượng nhất định đồng nào đó[7]. *) Công nghệ tuyển các loại quặng sunfua chứa niken: Tính nổi của các khoáng vật sunfua niken gần với tính nổi của pyrit. Khi dùng các thuốc tập hợp có gốc mạch các bon dài thì tính nổi của chúng tốt hơn so v ới khi dùng các thuốc tập hợp có gốc mạch các bon ngắn. Tính nổi của pentlandit cao hơn so với pyrôtin, mặt khác tính nổi của chúng phụ thuộc nhiều vào mức độ thay đổi đồng hình của niken trong các khoáng vật bởi sắt và côban và còn phụ thuộc vào mức độ ôxy hóa của chúng. Pentlandit và pyrôtin bị ôxy [...]... Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng thu hồi quặng tinh niken có hàm lượng > 1.2 % phục vụ cho luyện kim 2.2 Mẫu nghiên cứu Do đặc điểm tồn tại của nike, trong quá trình tuyển niken đã đi vào quặng thải nên mẫu nghiên cứu được lấy tại bãi thải của mỏ Crômit Cổ Định Thanh Hóa Mẫu có khối lượng 250 kg và có các thành phần khoáng vật cơ bản như sau: Crômit, gơtit, hydroxit sắt, clorit, olevin,... khỏi các khoáng vật sắt là rất khó, bằng phương pháp tuyển cơ học chỉ có thể thu hồi chúng cùng với các khoáng sắt là có khả năng hơn cả, ngoài ra một phần niken cũng nằm trong các khoáng silicat chứa niken nên có thể thu hồi chúng bằng cách nung hoàn nguyên kết hợp với tuyển từ Các thí nghiệm nghiên cứu khả năng thu hồi niken bằng phương pháp nung hoàn nguyên kết hợp với tuyển từ được thực hiện theo... tuyển 50 1.2 Hàm lượng Ni Thực thu niken, % 40 1.0 0.8 30 0.6 20 Thực thu Ni 10 0.4 0.2 0 81.47 85.45 89.12 0.0 91.87 Độ mịn nghiền, % cấp -0,074 mm 3.2 Thăm dò các phương án công nghệ 3.2.1 Sơ đồ nung hoàn nguyên - tuyển từ Một phần niken có trong quặng mỏ crômit Cổ Định xâm tán mịn trong các khoáng vật chứa sắt nên khả năng thu hồi niken bằng cách tách chúng ra khỏi các khoáng vật sắt là rất khó, bằng... suất quặng nguyên 450000 t/năm; Hàm lượng quặng đầu 3% Cr2O3; Hàm lượng quặng tinh ≥ 46% Cr2O3; Năng suất quặng tinh 20 000 t/năm; Thực thu tuyển khoáng 70% Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm 2007 13 Báo cáo tổng kết đề tài 1.5 Yêu cầu về chất lượng quặng tinh niken Một trong những tính chất đặc biệt khi tuyển các loại quặng niken là quặng tinh niken nhận được có hàm lượng niken thấp đáng kể Quặng. .. cách hợp lý Một trong các hướng công nghệ là nung sunfua hóa quặng đầu, niken trong thiêu phẩm chủ yếu ở dạng sunfua Sau khi nghiền thiêu phẩm sử dụng phương pháp tuyển nổi để thu hồi niken trong sản phẩm bọt Đối với mẫu nghiên cứu quặng crômit Cổ Định Thanh Hóa, đã tiến hành nghiên cứu với các chế độ sau: - Chất sunfua hóa - Thời gian nung - Nhiệt độ nung Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ Luyện kim Năm... như crômit, các khoáng vật silicat niken như: Nepuit, willemseit, nimit, nikelalumit… Niken với hàm lượng thấp và chủ yếu nằm ở hai dạng chính là: Xâm tán mịn trong các khoáng vật sắt và trong các silicat niken Như vậy để thu hồi niken cần thiết phải có các giải pháp tách các khoáng vật chứa sắt và các khoáng chứa niken ra khỏi tập hợp các khoáng vật như fenspat, thạch anh, amfibol, clorit và các khoáng... sunfua niken có hàm lượng niken từ 10 – 15 % được coi là rất giầu, những loại quặng tinh như vậy rất hiếm khi nhận được Thông thường hàm lượng niken trong quặng tinh sunfua niken thay đổi từ 3 – 6 % Đối với quặng niken silicat hiện nay với hàm lượng từ 0.7 % trở lên đã được cung cấp cho thủy luyện để thu hồi niken Bảng 1 Thành phần quặng tinh từ quặng đồng - niken của một số nơi trên thế giới Tên quặng. .. 8500C quặng tinh nhận được có hàm lượng 1.17 % Ni, ứng với thực thu 17.28% 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 750 1.4 Hàm lượng Ni 1.2 1.0 0.8 0.6 Thực thu Ni 0.4 Hàm lượng Ni, (%) Thực thu niken, (%) Hình 8 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hàm lượng và thực thu niken trong quặng tinh niken 0.2 850 0.0 950 Nhiệt độ nung, (t0C) 3.2.2 Sơ đồ nung sunfua hóa – tuyển nổi Để có thể thu hồi niken trong các loại quặng. .. sắt 1.4 Sơ lược về Mỏ Crômit Cổ Định Thanh Hoá Mỏ Crômit Cổ Định Thanh Hoá thu c địa phận của hai huyện Nông Cống và Triệu Sơn, cách thành phố Thanh Hoá khoảng 18 km, cách cảng Lê Môn 15 km Năm 1927 người Pháp phát hiện ra mỏ Crômit và tiến hành khai thác từ năm 1930÷1940 Năm 1956 mỏ được thành lập, năm 1957 đoàn Địa Chất số 2 đã tiến hành thăm dò và đánh giá trữ lượng toàn mỏ Những năm tiếp theo là năm... luyện) để xử lý, thu hồi niken có hiệu quả Đại đa số các dự án tính cho khai thác chế biến quặng niken với hàm lượng 0.75-1.5% niken sử dụng công nghệ thủy luyện autoclav Các dự án mới nhất năm 2006 dự kiến khai thác, chế biến quặng niken nghèo với hàm lượng đến 0.5% niken và đều sử dụng công nghệ thủy luyện mới như Activox, PLASTON, CESL … Các khoáng vật chứa niken trong các quặng niken laterit thường . nhằm thu hồi niken một cách có hiệu quả đối với quặng mỏ Crômit Cổ Định trong bối cảnh hiện nay là hết sức cần thiết. Đề tài Nghiên cứu khả năng thu hồi niken trong quặng mỏ Crômit Cổ Định Thanh. thực thu niken trong quặng tinh 30 Hình 12. Sơ đồ công nghệ nghiên cứu khả năng thu hồi niken từ quặng mỏ crômit Cổ Định – Thanh Hóa (sơ đồ 1). 36 Hình 13. Sơ đồ công nghệ nghiên cứu khả năng. tấn niken tồn tại ở mỏ Crômit Cổ Định – Thanh Hóa. Tuy nhiên với công nghệ hiện tại đang áp dụng sản xuất ở mỏ Crômit Cổ Đị nh Thanh Hóa mới chỉ thu hồi được quặng tinh crôm, chưa thu hồi được