فرآوری نمونه کانسنگ نیکل ذخایر لاتریتی بوانات استان فارس

توضیحات

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 بازیابی 84/06 % 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.