ដំណើរការ និងបច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃរ៉ែនីកែល
នីកែល គឺជាលោហៈយុទ្ធសាស្ត្រដែលមានតួនាទីកាន់តែសំខាន់នៅក្នុងឧស្សាហកម្មទំនើបៗជាច្រើន។ ក្រៅពីត្រូវបានប្រើសម្រាប់ផលិតដែកអ៊ីណុក នីកែលក៏ជាគ្រឿងផ្សំសំខាន់ក្នុងការអភិវឌ្ឍអាគុយរថយន្តអគ្គិសនី យ៉ាន់ស្ព័រពិសេសសម្រាប់ឧស្សាហកម្មអាកាសចរណ៍ និងសូម្បីតែការស្រោបដោយអគ្គិសនី។ នៅពេលដែលតម្រូវការសកលកើនឡើង ដំណើរការ និងបច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃរ៉ែនីកែលកំពុងវិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សដើម្បីផលិតផលិតផលដែលមានថ្នាក់ជាក់លាក់ ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និង ផលប៉ះពាល់បរិស្ថាន ដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន ។ អត្ថបទនេះពិភាក្សាអំពីដំណាក់កាលទូទៅ និងបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់ៗក្នុង ការកែច្នៃរ៉ែ នីកែល ចាប់ពីការជីកយករ៉ែរហូតដល់ការចម្រាញ់។
ប្រភេទរ៉ែនីកែល៖ ឡាតេរីត និង ស៊ុលហ្វីត
ជាទូទៅ រ៉ែនីកែលត្រូវបានបែងចែកជាពីរប្រភេទសំខាន់ៗ៖ រ៉ែនីកែលឡាតេរីត និងរ៉ែនីកែលស៊ុលហ្វីត។ រ៉ែឡាតេរីតត្រូវបានបង្កើតឡើងពីការរលាយនៃថ្មអ៊ុលត្រាម៉ាហ្វីកនៅតំបន់ត្រូពិច ហើយជាធម្មតាត្រូវបានគេរកឃើញនៅជិតផ្ទៃ។ ឡាតេរីតជារឿយៗមានផ្ទុកនីកែលនៅក្នុងសារធាតុរ៉ែដូចជាលីម៉ូនីត និងសាប្រូលីត។ ទន្ទឹមនឹងនេះ រ៉ែស៊ុលហ្វីតត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមរយៈដំណើរការម៉ាម៉ាទិច ហើយមានផ្ទុកនីកែលនៅក្នុងសារធាតុរ៉ែស៊ុលហ្វីតដូចជាប៉ែនឡង់ឌីត។ ភាពខុសគ្នានៃ លក្ខណៈរ៉ែទាំងនេះកំណត់យ៉ាងសំខាន់នូវវិធីសាស្ត្រដំណើរការ ដែលប្រើ។
ជាទូទៅ រ៉ែស៊ុលហ្វីតងាយស្រួលក្នុងការបង្កើនជាតិរ៉ែតាមរយៈដំណើរការអណ្តែត ខណៈពេលដែលរ៉ែបាយអមានការលំបាកជាង ពីព្រោះនីកែលត្រូវបានខ្ចាត់ខ្ចាយនៅក្នុងម៉ាទ្រីសនៃរ៉ែអុកស៊ីដ/អ៊ីដ្រូអុកស៊ីត ដូច្នេះរ៉ែជាច្រើនត្រូវបានដំណើរការដោយវិធី pyrometallurgical (ការរលាយ) ឬផ្លូវអ៊ីដ្រូមេតាល់សម្ពាធខ្ពស់។
ដំណាក់កាលដំបូង៖ ការជីកយករ៉ែ និងការរៀបចំរ៉ែ
ដំណើរការកែច្នៃ នីកែល ចាប់ផ្តើមដោយការជីកយករ៉ែ ទាំងដោយប្រើវិធីសាស្ត្រជីកយករ៉ែក្នុងរណ្តៅបើកចំហ ឬក្រោមដី អាស្រ័យលើជម្រៅ និងប្រភេទនៃកំណក។ បន្ទាប់ពីការជីកយករ៉ែ រ៉ែត្រូវបានដឹកជញ្ជូនទៅកាន់កន្លែងកែច្នៃដើម្បីឆ្លងកាត់ជំហានរៀបចំ ដែលជាទូទៅរួមមាន៖
១. ការកំទេច៖ ការកាត់បន្ថយទំហំរ៉ែ ដើម្បីធ្វើឱ្យវាកាន់តែងាយស្រួលក្នុងការដោះស្រាយ និងកែច្នៃ។
២. ការកិន៖ ផលិតទំហំភាគល្អិតល្អន់ ដើម្បីបង្កើនការបញ្ចេញសារធាតុរ៉ែដ៏មានតម្លៃ។
៣. ការត្រួតពិនិត្យ និងការចាត់ថ្នាក់៖ ការបំបែកទំហំភាគល្អិតតាមតម្រូវការនៃដំណើរការបន្ទាប់។
៤. ការសម្ងួត៖ ជាពិសេសសម្រាប់រ៉ែបាយអដែលមានមាតិកាទឹកខ្ពស់ ការសម្ងួតគឺមានសារៈសំខាន់មុនពេលដំណើរការគីមីវិទ្យា។
ដំណាក់កាលរៀបចំប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់ប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់។ ទំហំភាគល្អិត មាតិកាសំណើម និងភាពដូចគ្នានៃរ៉ែនឹងកំណត់ការប្រើប្រាស់ថាមពល និងអត្រានៃការស្តារនីកែល។
បច្ចេកវិទ្យា កែច្នៃរ៉ែ នីកែលស៊ុលហ្វីត
ចំពោះរ៉ែនីកែលស៊ុលហ្វីត ផ្លូវកែច្នៃទូទៅបំផុតគឺការរួមបញ្ចូលគ្នានៃកំហាប់រ៉ែ និងការរលាយ។
១. ការអណ្តែត (ការអណ្តែតពពុះ)
អណ្តែតទឹក គឺជាដំណើរការនៃការបំបែកសារធាតុរ៉ែដោយផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទៃរបស់វា។ រ៉ែដែលបានកិនត្រូវបានលាយជាមួយទឹក សារធាតុប្រតិកម្មគីមី និងខ្យល់។ សារធាតុរ៉ែស៊ុលហ្វីតជាធម្មតាក្លាយទៅជាមិនជ្រាបទឹកបន្ទាប់ពីបន្ថែមឧបករណ៍ប្រមូល ដូច្នេះពួកវាជាប់នឹងពពុះខ្យល់ ហើយឡើងជាពពុះ។ ពពុះនេះត្រូវបានទាញយកមកវិញជាសារធាតុប្រមូលផ្តុំដែលសម្បូរទៅដោយនីកែល ខណៈពេលដែលសារធាតុដែលនៅសល់ក្លាយជាកាកសំណល់។
អត្ថប្រយោជន៍នៃការអណ្តែតគឺថាវាអាចបង្កើនមាតិកានីកែលយ៉ាងច្រើនមុនពេលចូលដល់ដំណាក់កាលរលាយ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយបន្ទុកថាមពលនៅក្នុងដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់។
២. ការរលាយ និងការបំលែង
បន្ទាប់មក នីកែលប្រមូលផ្តុំត្រូវបានរលាយក្នុងឡដើម្បីផលិតនីកែលម៉ាត់—ដំណាក់កាលស៊ុលហ្វីតរាវដែលមាននីកែល ទង់ដែង និងដែក។ ជំហានបន្ទាប់គឺការបំប្លែងដើម្បីកត់សុីដែក និងស្ពាន់ធ័រ ដោយធ្វើឱ្យម៉ាត់កាន់តែសម្បូរនីកែល។ ផលិតផលចុងក្រោយអាចត្រូវបានកែច្នៃបន្ថែមទៀតទៅជានីកែលសុទ្ធ ឬផលិតផលកម្រិតមធ្យមដូចជានីកែលស៊ុលហ្វាតសម្រាប់អាគុយ។
៣. ការចម្រាញ់កម្រិតខ្ពស់
ការចម្រាញ់អាចធ្វើឡើងតាមរយៈដំណើរការអេឡិចត្រូលីស ឬដំណើរការអ៊ីដ្រូមេតាឡូជី។ នៅក្នុងរោងចក្រមួយចំនួន ម៉ាត់ត្រូវបានរំលាយ និងបំបែកដោយប្រើបច្ចេកទេសរំលាយជ្រើសរើស ការស្រង់ចេញសារធាតុរំលាយ និងបច្ចេកទេសទឹកភ្លៀង ដើម្បីផលិតផលិតផលដែលមានគុណភាពខ្ពស់។
បច្ចេកវិទ្យា កែច្នៃរ៉ែ នីកែលឡាតេរីត
រ៉ែថ្មបាយក្រៀមមានចំនួនច្រើននៃទុនបំរុងនីកែលរបស់ពិភពលោក ជាពិសេសនៅតំបន់ត្រូពិច។ ដំណើរការរបស់វាមានភាពស្មុគស្មាញជាង ហើយជាទូទៅត្រូវបានបែងចែកជាពីរផ្លូវសំខាន់ៗ៖ pyrometallurgy និង hydrometallurgy។
១. គីមីលោហធាតុពីរ៉ូមេតាល់៖ RKEF សម្រាប់ Ferronickel ឬ NPI
បច្ចេកវិទ្យាមួយក្នុងចំណោមបច្ចេកវិទ្យាទូទៅបំផុតសម្រាប់ឡឥដ្ឋគឺឡដុតអគ្គិសនីឡដុតបង្វិល (RKEF)។ ដំណើរការនេះត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ដើម្បីផលិត ferronickel ឬ Nickel Pig Iron (NPI) ដែលជាវត្ថុធាតុដើមសម្រាប់ឧស្សាហកម្មដែកអ៊ីណុក។
ដំណាក់កាលរួមមាន៖
– ការសម្ងួត និងការដុតកំបោរក្នុងឡដុតបង្វិល៖ កាត់បន្ថយសំណើម និងយកសារធាតុងាយនឹងឆេះចេញ។ រ៉ែត្រូវបានកំដៅពេលលាយជាមួយសារធាតុកាត់បន្ថយ (ជាធម្មតាធ្យូងថ្ម) និងលំហូរជាក់លាក់មួយ។
– ការរលាយក្នុងឡអគ្គិសនី៖ រ៉ែដែលបានដុតត្រូវបានរលាយនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដើម្បីបំបែកលោហៈ (ល្បាយដែក-នីកែល) ចេញពីស្លក។
– ការចម្រាញ់ផលិតផល៖ លោហៈរលាយត្រូវបានចាក់ ឬកែច្នៃទៅជាផលិតផលតាមលក្ខណៈបច្ចេកទេស។
គុណសម្បត្តិរបស់ RKEF គឺស្ថេរភាពបច្ចេកវិទ្យា និងភាពស័ក្តិសមនៃផលិតផលសម្រាប់ដែកអ៊ីណុក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដំណើរការនេះត្រូវការថាមពលច្រើន ហើយជាទូទៅវាល្អប្រសើរជាងសម្រាប់រ៉ែ saprolite ដែលមានមាតិកានីកែលខ្ពស់។
២. អ៊ីដ្រូមេតាលួរី៖ HPAL សម្រាប់ទឹកភ្លៀងអ៊ីដ្រូស៊ីតចម្រុះ (MHP)
ចំពោះរ៉ែលីម៉ូនីត—ដែលជាធម្មតាមានកម្រិតទាបជាង ប៉ុន្តែមានច្រើន—បច្ចេកវិទ្យាអ៊ីដ្រូមេតាលួរហ្គារីជ៍ជារឿយៗជាជម្រើស ជាពិសេស HPAL (High Pressure Acid Leach)។
នៅក្នុង HPAL រ៉ែត្រូវបានលាយជាមួយអាស៊ីត (ជាធម្មតាអាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិក) ហើយត្រូវបានកែច្នៃនៅក្នុងឡដុតស្វ័យប្រវត្តិនៅសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធខ្ពស់។ នីកែល និងកូបាល់រលាយក្នុងដំណោះស្រាយ ហើយបន្ទាប់មកត្រូវបានបំបែកចេញពីសំណល់រឹង។ នីកែល និងកូបាល់អាចត្រូវបានตกตะกอนទៅជាផលិតផលកម្រិតមធ្យមដូចជា៖
– MHP (ល្បាយអ៊ីដ្រូស៊ីតចម្រុះ)៖ ល្បាយអ៊ីដ្រូស៊ីតចម្រុះនីកែល-កូបាល់។
– MSP (ល្បាយស៊ុលហ្វីតចម្រុះ)៖ ល្បាយស៊ុលហ្វីតចម្រុះ។
ផលិតផល MHP ឬ MSP បន្ទាប់មកអាចត្រូវបានចម្រាញ់បន្ថែមទៀតទៅជានីកែលស៊ុលហ្វាត និងកូបាល់ស៊ុលហ្វាតសម្រាប់ជាវត្ថុធាតុដើមថ្ម។
គុណសម្បត្តិរបស់ HPAL គឺថាវាអាច កែច្នៃ រ៉ែថ្នាក់ទាប និងផលិតផលិតផលដែលសមស្របសម្រាប់ខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់ថ្ម។ បញ្ហាប្រឈមរួមមានតម្រូវការសម្រាប់សម្ភារៈឧបករណ៍ធន់នឹងការច្រេះ ការគ្រប់គ្រងសំណល់ ភាពស្មុគស្មាញនៃប្រតិបត្តិការ និងការប្រើប្រាស់សារធាតុប្រតិកម្ម។
៣. ការហូរច្រោះបរិយាកាស និងដំណើរការជំនួស
ក្រៅពី HPAL ក៏មានការលាងជម្រះក្នុងបរិយាកាសនៅសម្ពាធទាបជាង ដែលជាធម្មតាមានអត្រារំលាយយឺតជាង ប៉ុន្តែអាចសាមញ្ញជាង។ លើសពីនេះ ការស្រាវជ្រាវក៏កំពុងអភិវឌ្ឍទៅជាការប្រើប្រាស់ការលាងជីវសាស្រ្ត (ដោយប្រើអតិសុខុមប្រាណ) និងដំណើរការផ្សំរវាងលោហៈធាតុ និងលោហៈធាតុ ដើម្បីកែលម្អសេដ្ឋកិច្ច។
ផលិតផលកម្រិតមធ្យម និងផលិតផលចុងក្រោយ៖ ពី NPI ដល់នីកែលស៊ុលហ្វាត
ផលិតផលកែច្នៃនីកែលមិនមែនតែងតែជានីកែលសុទ្ធនោះទេ។ អាស្រ័យលើតម្រូវការឧស្សាហកម្ម ផលិតផលកែច្នៃអាចរួមមាន៖
– NPI និង ferronickel៖ ជាទូទៅសម្រាប់ដែកអ៊ីណុក។
– នីកែលម៉ាត់៖ ផលិតផលកម្រិតមធ្យមពីរោងចក្ររំលាយដែកដែលអាចចម្រាញ់បន្ថែមទៀត។
– MHP/MSP៖ ផលិតផលកម្រិតមធ្យមសម្រាប់ចម្រាញ់នីកែល-កូបាល់ ជាពិសេសសម្រាប់អាគុយ។
– នីកែលស៊ុលហ្វាត (NiSO₄)៖ វត្ថុធាតុដើមសំខាន់សម្រាប់កាតូតអាគុយ។
– នីកែលលោហៈសុទ្ធ៖ សម្រាប់យ៉ាន់ស្ព័រពិសេស និងកម្មវិធីវិស្វកម្មផ្សេងៗទៀត។
ជម្រើសនៃផ្លូវដំណើរការត្រូវបានកំណត់ដោយប្រភេទរ៉ែ ភាពអាចរកបានថាមពល ថ្លៃដើមសារធាតុប្រតិកម្ម ហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធ បទប្បញ្ញត្តិបរិស្ថាន និងផលិតផលគោលដៅ។
ទិដ្ឋភាពបរិស្ថាន និងប្រសិទ្ធភាពថាមពល
ការកែច្នៃនីកែលបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបរិស្ថានដែលតម្រូវឱ្យមានការគ្រប់គ្រងយ៉ាងម៉ត់ចត់ រួមទាំងការបំភាយឧស្ម័នពី pyrometallurgy ការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ ការប្រើប្រាស់អាស៊ីតក្នុង hydrometallurgy និងការគ្រប់គ្រងកាកសំណល់ និង slag។ បច្ចេកវិទ្យាទំនើបមានគោលបំណងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពថាមពល ប្រើប្រាស់កំដៅខ្ជះខ្ជាយ ព្យាបាលទឹកចរាចរ និងធ្វើឱ្យសំណល់មានស្ថេរភាពសម្រាប់សុវត្ថិភាពរយៈពេលវែង។
នៅក្នុងប្រទេសមួយចំនួន ការអនុវត្តស្តង់ដារបរិស្ថានលើកទឹកចិត្តឧស្សាហកម្មឱ្យប្រើប្រាស់ប្រភពថាមពលស្អាតជាងមុន កាត់បន្ថយការបំភាយឧស្ម័នកាបូន និងធានាបាននូវការអនុវត្តការជីកយករ៉ែ និងការចាក់ដីឡើងវិញដែលមានទំនួលខុសត្រូវជាងមុន។
Penutup
ការកែច្នៃ និងបច្ចេកវិទ្យារ៉ែនីកែលត្រូវបានជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដោយប្រភេទរ៉ែដែលកំពុងត្រូវបានកែច្នៃ និងផលិតផលចុងក្រោយដែលចង់បាន។ រ៉ែស៊ុលហ្វីតច្រើនតែត្រូវបានកែច្នៃតាមរយៈការអណ្តែត និងការរលាយ ដើម្បីផលិតនីកែលសុទ្ធ ឬផលិតផលគីមី។ ទន្ទឹមនឹងនេះ រ៉ែបាយអត្រូវបានកែច្នៃជាញឹកញាប់តាមរយៈ RKEF (ការកែច្នៃអុកស៊ីដដែកចម្រាញ់) ដើម្បីផលិត ferronickel/NPI ឬ HPAL ដើម្បីផលិត MHP/MSP ដែលសមស្របសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ថ្ម។ ជាមួយនឹងតម្រូវការនីកែលកើនឡើងសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរថាមពល ការច្នៃប្រឌិតថ្មីក្នុងបច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃ និងការអនុវត្តនិរន្តរភាពប្រសើរឡើង គឺជាកត្តាសំខាន់ៗក្នុងការធ្វើឱ្យឧស្សាហកម្មនីកែលរីកចម្រើន ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយផលប៉ះពាល់បរិស្ថានរបស់វា។
