عنوان پایان‌نامه
فرآوری نمونه کانسنگ نیکل ذخایر لاتریتی بوانات استان فارس
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن -فرآوری موادمعدنی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2395;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59348
- تاریخ دفاع
- ۲۲ اسفند ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهدی صدیق
- استاد راهنما
- محمد نوع پرست, سیدضیاء الدین شفائی تنکابنی
- چکیده
- فلز نیکل به دلیل داشتن خواص ویژه، کاربردهایی دارد که مهم‌ترین آن ساختن آلیاژهای مختلف فولادی است. البته زمانی ساختن باتری‌های نیکل-کادمیوم نیز از کاربردهای مهم آن محسوب می‌شد. در حالت کلی، ذخایر نیکل به دو نوع سولفیدی و لاتریتی تقسیم می‌شوند. با وجود اینکه بیش از 70 % از ذخایر نیکل جهان به صورت لاتریتی هستند، ولی در حال حاضر بیشتر نیکل دنیا از ذخایر سولفیدی به دست می‌آید که علت آن راحتی فرآوری نیکل به دلیل داشتن کانی مستقل سولفیدی است. البته با توجه به رو به اتمام بودن این ذخایر، توجه به لاتریت‌ها بیشتر شده است. اما مشکل اصلی لاتریت‌ها، جانشینی نیکل به جای آهن و منیزیم موجود در کانی‌های موجود در ذخیره است. در واقع، نیکل در لاتریت‌ها پراکنده است که به راحتی نمی‌توان از روش‌های فیزیکی به منظور فرآوری استفاده کرد. نمونه مورد بررسی در این پروژه، نوعی خاک لاتریتی است که توسط سازمان زمین شناسی کشور از بوانات استان فارس برداشت شده است. پس از انجام یک سری مطالعات اولیه شامل کانی‌شناسی، مشخصات شیمیایی و فیزیکی روش‌های مختلف فرآوری مورد آزمایش قرار گرفت. در این آزمایش‌ها، روش‌های فیزیکی تأثیر قابل قبولی بر جدایش از خود نشان ندادند. ولی روش لیچینگ قابلیت انتقال 70 تا 80 درصد از نیکل اولیه را به محلول از خود نشان داد. مطالعات اولیه نشان داد که چگالی واقعی نمونه، g/cm3 2/41 است. نتایج XRD نیز از حضور عمده سه کانی کوارتز، هماتیت و سرپانتین حکایت دارد. نتایج تجزیه شیمیایی نیز نشان داد که عیار SiO2، Fe2O3، MgO و CaO به ترتیب 48/91، 16/40، 12/66 و 4/24 درصد است. جذب اتمی نیز عیار نیکل را 0/38 % تعیین کرد. در مطالعات کانی‌شناسی میکروسکوپی نیز کانی مستقلی از نیکل تشخیص داده نشد. ولی کانی‌های هماتیت، سرپانتین و کوارتز به وضوح مشاهده شدند. البته مقدار اندکی کم‌تر از 0/5 % نیز مگنتیت مشاهده شد. همچنین مقادیری کانی کربناته نظیر کلسیت و دولومیت نیز تشخیص داده شد. علاوه بر این، مشخص شد که در ابعاد ریزتر از µm 150 بسیاری از کانی‌ها از یکدیگر آزاد می‌شوند. همچنین زمان خردایش تر در آسیای میله‌ای جهت رسیدن به چنین ابعادی 5 دقیقه به دست آمد. آزمایش با استفاده از جدایش مغناطیسی تـر شدت بالا، در بهترین شرایط عیار نیکل را به 0/50 % با بازیابی 52/36 % رساند. جدایش با مایع سنگین نیز با وجود توفیق در جدایش کانی‌های سبک و سنگین از یکدیگر، قادر به جدایش قابل قبولی از نیکل نبود و ضمناً نشان داد که نیکل علاوه بر هماتیت در ساختار کانی دیگری احتمالاً سرپانتین نیز حضور داشته باشد. نرمه‌گیری با هیدروسیکلون نیز باعث افزایش عیار تا 0/47 % در بخش نرمه و انتقال 20/21 % از نیکل موجود به این بخش شد. بنابراین حذف نرمه سبب اتلاف مقدار قابل توجهی از نیکل خواهد شد. حذف ذرات درشت‌تر از mm 1 با استفاده از سرند در خروجی سنگ شکن نیـز مـوجب افـزایش عیار نیکل تا 0/43 % و بازیابی84/06% در زیر سرند شد. استفاده از تکلیس در دمای ? 900 و سپس جدایش مغناطیسی شدت بالای تر نشان داد که عیار نیکل می‌تواند تا 0/50 % و بازیابی 64/52 % افزایش یابد که در مقایسه با روش‌های قبلی اصلاً مناسب نیست و صرفاً هزینه‌های بالایی را تحمیل می‌نماید. اما لیچینگ در اسید سولفوریک در فشار جو نشان داد که این روش قادر است بیش از 70 % از نیکل را بسته به شرایط لیچینگ وارد محلول کند. همچنین غلظت یون‌های نیکل در محلول حاصل نیز می‌تواند بیش از ppm 440 باشد. البته با این روش مقدار بالایی نیز از منیزیم بین 76 تا 92 درصد حل و وارد محلول می‌شود که در مراحل بعدی باید جهت حذف آن چاره‌ای اندیشیده شود. لازم به ذکر است که با استفاده از کلسیم هیدروکسید [Ca(OH)2] می‌توان مقدار زیادی از منیزیم محلول را حذف نمود. با توجه به شرایط لیچینگ، بین 8/5 تا 25 درصد از آهن وارد محلول می‌شود. همچنین مطمئن‌ترین زمان نیز جهت انحلال حداکثری نیکل، زمان 5 تا 6 ساعت حاصل شد. در انتها براساس نتایج آزمایش‌های لیچینگ، فلوشیت کلی آزمایشگاهی ارائه شد.
- Abstract
- Due to the specific characteristics of nickel, abroad application for this metal can be considered. One of the most important applications of nickel is building different types of steal alloys. Previously nickel was actively used for Ni-Cd batteries. Generally, nickel deposits can be categorized into two groups: sulfidic and lateritic. Although more than 70% of nickel deposits are in laterite form. But regarding to the simple processing of sulfidic ores, the processing of these deposits is more common. During the past years, laterite type has taken more attention. The most important problem related to mineral processing of laterites is substitution of Fe and Mg by Ni. In other word, nickel takes the disseminate form in laterites which makes its processing difficult. The case study of this research was a kind of laterite soils which were took from Bavanat, Fars province by GSI. After a series of mineralogy studies, chemical and physical characteristics, different mineral processing methods were tested. In these studies, no more acceptable results obtained except leaching that shows 70- 80% of nickel could be leached. The results of introductory tests revealed that the specific gravity of the sample is equal to 2.41 g/cm3. XRD results showed the existence of quartz, hematite and serpentine. Chemical analysis also indicated that the grade of SiO2, Fe2O3, MgO and CaO are 48.91%, 16.40%, 12.66% and 4.24%, respectively. The grade of Ni was 0.38% by AAS method. Microscopicmineralogy studies did not show any independent minerals for nickel. Although hematite, serpentine and quartz be observed clearly. Of course, less than 0.5% magnetite also existed. It should be noted, carbonate minerals such as calcite and dolomite was detected. Therefore, most of these minerals were separated from each other at <150 µm. The required time for wet milling in laboratory rod mill was about 5 minutes. The studies showed that wet HGMS method could increase the grade of nickel to 0.5% with 52.36% recovery. Separation by heavy liquid was able to separate heavy and light minerals, but did not achieve acceptable results for nickel. Also, this method showed that nickel can be found in structure of serpentine beside of hematite. Desliming by hydrocyclone increased the grade of nickel to 47% in overflow with 20.21% recovery. Therefore, deslimingcould cause a large amount of nickel moving to waste stream. Removing of particles with >1 mm by sieve in output of crusher increases the grade of nickel to 0.43% with 84.06% recovery. Utilizing calcination method in 900 ? and then separation with magnetic separator the grade of nickel reaches to 0.5% with 64.52% recovery. This process in comparison with previous methods that increase the cost of process is not suitable. But atmospheric leaching in sulfuric acid solution showed that more than 70% of Ni could be leached. In addition, the concentration of nickel ions in solution could be more than 440 ppm. Using this method leaches high amount of Mg (76-92%) which should be regarded in further steps. These ions could be removed by using Ca(OH)2. Considering to the leaching methods conditions, 8.5-25% of Iron could be leached. Minimum time leaching for maximum leaching of nickel is 5-6 hours. Finally, the suggested flowsheet for leaching process was presented.
