Kết quả nghiên cứu khẳng định khả năng và hiệu quả tuyển tận thu niken bằng phương pháp nung sunfua hóa tuyển nổi cho quặng thải mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa hoàn toàn hiện thực
Nickel recovering from Co Dinh ore waste by thermal sulfuzation
Nguyễn Văn Chiến, Trần Thị Hiến
Viện KH&CN Mỏ – Luyện kim
Tóm tắt
Kết quả nghiên cứu tuyển thu hồi niken trong quặng thải mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa bằng phương pháp nung sunfua hóa (tuyển nổi đã thu được quặng tinh niken có hàm lượng 1,21% Ni, thực thu 67,44% Ni tạo điều kiện cho các khâu xử lý luyện kim tiếp sau.
Abstract
A refined ore containing 1,21%Ni has been recovered from the Co Dinh ore waste by thermal sulfuration. The real revenue was of 67,44%Ni.
1. Mở đầu
Hiện nay, công nghiệp nước ta trên đà phát triển mạnh, niken ngày càng 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.Trữ lượng khoáng sản niken của nước ta khá nhỏ và tập trung chủ yếu ở tỉnh Sơn La (mỏ niken Bản Phúc). Ngoài ra, theo kết quả điều tra thăm dò địa chất, nước ta còn có khoảng hơn ba triệu tấn niken, khoảng 283 ngàn tấn côban tồn tại ở mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa [1, 2]. Tuy nhiên, với công nghệ đang áp dụng sản xuất ở mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa mới chỉ thu hồi được quặng tinh crôm, chưa tận thu được các nguyên tố có ích đi kèm là niken, côban [3]. Để nâng cao giá trị kinh tế, tận thu tài nguyên, tránh lãng phí, tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên một cách hợp lý, việc nghiên cứu thu hồi niken từ quặng thải mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa đạt chất lượng quặng tinh cung cấp cho luyện kim với hàm lượng <1,2%Ni trong bối cảnh hiện nay là hết sức cần thiết.
2. Thực nghiệm
Các kết quả nghiên cứu và phân tích cho thấy thành phần khoáng vật chính của mẫu nghiên cứu gồm gơtit, limônit, antigorit, thạch anh, amfi- bol, fenspat, v.v… Khoáng vật chủ yếu là sét – kaolinit. Ngoài ra còn gặp các khoáng vật khác 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 trong các khoáng vật chứa sắt và trong các khoáng silicat chứa 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 sét – kaolinit…
Để có thể tận thu niken trong quặng thải mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa nhất thiết phải sử dụng công nghệ tiền xử lý. Bài viết này chỉ đề cập đến kết quả nghiên cứu nung sunfua hóa (tiền xử lý) – tuyển nổi, niken trong thiêu phẩm chủ yếu tồn tại ở dạng sunfua. Sau khi nghiền thiêu phẩm đã sử dụng phương pháp tuyển nổi để thu hồi niken trong sản phẩm bọt.
3. Kết quả và thảo luận
Nghiên cứu tuyển thu hồi niken trong quặng thải có chứa hàm lượng 0,64% niken mỏ crômit Cổ Định, Thanh Hóa bằng phương pháp nung sunfua hóa tuyển nổi thu được kết quả sau đây:
3.1. Chế độ tiền xử lý
Để nung sunfua hóa các loại quặng ôxyt, hỗn hợp olevin, laterit chứa niken… người ta thường dùng các chất sunfua hóa khác nhau, đối với mẫu nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với các chất sunfua hóa như: pyrit (FeS2), sunfat natri (Na2SO4), thạch cao (CaSO4) [4, 5].
Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ rõ các quá trình sunfua hóa trải qua 3 thời kỳ:
– Thời kỳ ủ mầm pha sunfua hóa;
– Thời kỳ mầm phát triển theo các cạnh, gờ;
– Thời kỳ phát triển thẳng đứng so với bề mặt của lớp sunfua tạo ra.
Vào thời kỳ đầu tiên, trên bề mặt hạt khoáng cần sunfua hóa tạo ra màng sunfua dầy đặc, bao gồm các tinh thể định hướng vô trật tự với độ lớn khoảng chục A0. Cuối thời kỳ này có những hạt tạo ra các tinh thể có mạng liên kết định hướng chặt chẽ với mạng tinh thể có trong hạt khoáng. Tiếp đó, các hạt tinh thể tiếp tục lan theo các cạnh ra toàn bề mặt rồi phát triển thành lớp sun- fua bền chắc từ bề mặt hạt khoáng [6].
Chế độ sunfua hóa như sau:
– Chất sunfua hóa: pyrit (FeS2) 10% (khối lượng quặng đầu)
– Thời gian nung: 1 giờ 30 phút
– Nhiệt độ nung: 800°C.
Sau khi nghiền thiêu phẩm, dùng phương pháp tuyển nổi và sử dụng các thuốc tuyển: Na2CO3, Na2SiO3, Na2S; CuSO4, xantat; dầu thông và kết quả được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm chế độ tiền xử lý
|
Chế độ tiền xử lý |
Tên sản phẩm | Thu hoạch, % | Hàm lượng Ni, % | Thực thu Ni, % |
| Pyrit: (FeS2) 10% Thời gian nung: 1,5 giờ Nhiệt độ nung: 800°C |
Quặng tinh | 33,11 | 1,12 | 58,86 |
| Quặng tinh | 66,89 | 0,39 | 41,14 | |
| Quặng tinh | 100,00 | 0,63 | 100,00 |
