Химийн хэрэглээнд зориулсан никель металлын боловсруулалт
Никель бол орчин үеийн үйлдвэрлэлийн чухал металл бөгөөд зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэхээс эхлээд янз бүрийн химийн урвалыг хурдасгах хүртэлх өргөн хэрэглээтэй. Никельийг химийн хэрэглээнд ашиглахаасаа өмнө хэд хэдэн нарийн төвөгтэй, өндөр технологийн боловсруулалтын процессыг дамжин өнгөрөх ёстой. Энэ нийтлэлд никель металл боловсруулах үйл явц, олборлолтоос эхлээд химийн хэрэглээ хүртэлх талаар дэлгэрэнгүй ярих болно.
1. Уул уурхай ба ашигт малтмал олборлолт
Никелийн боловсруулалтын эхний алхам бол никелийн хүдрээс металлыг гаргаж авах явдал юм. Никель нь латерит ба сульфид гэсэн хоёр үндсэн төрлийн хүдрээс олддог. Хүдрийн төрөл бүр өөр өөр олборлолтын арга шаарддаг.
Латерит хүдэр
Латерит хүдэр нь ихэвчлэн халуун орны болон субтропикийн бүс нутагт байдаг бөгөөд магни, төмрөөр баялаг чулуулгийн элэгдлийн үр дүнд үүсдэг. Латерит хүдэр дэх никель нь ихэвчлэн лимонит, гарниерит зэрэг исэлдсэн эрдэс бодисуудтай холбоотой байдаг. Латеритээс никелийг гаргаж авахад ихэвчлэн пирометаллургийн болон гидрометаллургийн аргуудыг ашигладаг.
– Пирометаллурги: Латерит хүдрийг өндөр температурт халааж, никель хайлуулж, тунадасжуулахыг хэлнэ. Энэ үйл явц нь ихэвчлэн цахилгаан зуух ашиглахыг шаарддаг.
– Гидрометаллурги: Өндөр даралттай хүчиллэг уусгах (HPAL) процессыг багтаасан бөгөөд энэ нь хүдрээс никелийг уусгахын тулд өндөр даралттай давсны эсвэл хүхрийн хүчил ашиглахыг хэлнэ. Дараа нь никелийг тунадасжуулах эсвэл уусгагчаар гаргаж авах аргаар ялгадаг.
Сульфидын хүдэр
Сульфидын хүдэр нь хүйтэн уур амьсгалд илүү түгээмэл байдаг бөгөөд ихэвчлэн пентландит эрдэс хэлбэрээр никель агуулдаг. Сульфидын хүдрээс никель гаргаж авахад ашигладаг процесс нь:
– Шатаах: Сульфидын хүдрийн ихэнх хэсгийг исэл болгон хувиргахын тулд агаарт шатаадаг.
– Уусгах: Дараа нь шатсан хүдрийг никель болон бусад үнэт эрдэс бодисыг уусгахын тулд уусгана. Уусгах ажлыг ихэвчлэн хүхрийн хүчил ашиглан хийдэг.
– Цэвэршүүлэлт: Никель агуулсан уусмалыг дараа нь цэвэр никель гаргаж авахын тулд электролиз эсвэл химийн тунадасжуулалт гэх мэт янз бүрийн цэвэршүүлэх аргаар боловсруулдаг.
2. Никель цэвэршүүлэх
Хүдрээс гаргаж авсан никель нь шууд цэвэршдэггүй бөгөөд хольцыг зайлуулж, өндөр цэвэршилттэй никель авахын тулд цаашид боловсруулалт шаарддаг. Никель цэвэршүүлэх зарим аргуудад дараахь зүйлс орно.
Электролиз
Электролизийн процесс нь электролитийн элементэд явагддаг бөгөөд катод дахь никель давсны уусмалаас никель металлыг тунадасжуулдаг. Электролиз нь ихэвчлэн 99,9%-иас дээш цэвэршилттэй никель үйлдвэрлэх өндөр үр дүнтэй арга юм.
Гидрометаллургиар цэвэршүүлэх
Гидрометаллургийн процессыг никелийг цэвэршүүлэхэд ашиглаж болно. Энэ технологи нь ихэвчлэн никелийн хольцыг зайлуулахын тулд уусгагч болон бусад химийн бодисуудыг ашигладаг.
– Уусгагчийг ялгах: Никелийг уусгах уусмалаас уусгагчийг ялгах аргаар гаргаж авдаг бөгөөд никелийг органик фаз руу шилжүүлж, дараа нь тэр фазаас тунадасжуулдаг.
– Химийн ангижруулалт: Энэ арга нь бусад металл агуулсан уусмалаас никелийг ялгахад ангижруулагч ашигладаг.
3. Химийн хэрэглээнд зориулсан никель боловсруулах үйл явц
Цэвэршүүлсэн никель нь дараа нь янз бүрийн химийн хэрэглээнд тохиромжтой хэлбэрт хувирдаг. Энэ үе шатны гол үйл явцуудад никелийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх, цаашдын боловсруулалт орно.
Никелийн нэгдлийн үйлдвэрлэл
Никель нь никель сульфат (NiSO4), никель хлорид (NiCl2), никель карбонат (NiCO3) зэрэг янз бүрийн химийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Эдгээр нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх ерөнхий дараалал нь дараах байдалтай байна.
– Уусалт: Цэвэр никель эсвэл никелийн ислийг тохиромжтой хүчилд (жишээлбэл, никель сульфатын хүхрийн хүчил) уусгана.
– Хур тунадасжилт: Дараа нь ууссан никелийн уусмалыг тунадасжуулагч бодисоор боловсруулж тодорхой нэгдэл үүсгэдэг. Жишээлбэл, никель карбонат хийхийн тулд натрийн карбонатыг никель сульфатын уусмалд нэмж болно.
– Цэвэршүүлэлт ба баяжуулалт: Үүссэн никелийн нэгдлийг цэвэр бүтээгдэхүүн гарган авахын тулд шүүж, угааж, хатаана. Заримдаа никелийн бүтээгдэхүүний цэвэршүүлэлтийг сайжруулахын тулд дахин талстжуулах, бүсийн цэвэршүүлэлт зэрэг технологийг ашигладаг.
Катализаторын никель боловсруулалт
Никель нь мөн устөрөгчжүүлэлт болон метаны шинэчлэл зэрэг олон үйлдвэрлэлийн химийн урвалд катализатор болгон ашиглагддаг. Үр ашигтай катализатор үйлдвэрлэхийн тулд никелийг тулгуур материалтай хольж, цаашид боловсруулах шаардлагатай:
– Хур тунадас: Никелийн гадаргуугийн талбай болон түүний каталитик идэвхийг нэмэгдүүлэхийн тулд никель нь хөнгөнцагаан эсвэл цахиурын исэл зэрэг тулгуур материал дээр хуримтлагддаг.
– Бууруулах: Дараа нь хуримтлагдсан никелийг идэвхтэй металлын хэлбэрт оруулахын тулд бууруулах болно.
– Идэвхжүүлэх: Никель катализаторыг оновчтой ашиглалтын нөхцөлд хүрэхийн тулд хэрэглэхийн өмнө ихэвчлэн дулааны идэвхжүүлэлт шаарддаг.
4. Байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөл ба менежментийн хүчин чармайлт
Никелийн боловсруулалтын үйл явц нь зохих ёсоор зохицуулах ёстой хэд хэдэн байгаль орчинд нөлөөлдөг. Никелийн олборлолт болон цэвэршүүлэлт нь ихэвчлэн хүлэмжийн хийн ялгаруулалт, хортой хаягдал, эрчим хүчний хэрэглээг ихэсгэдэг. Тиймээс салбар нь байгаль орчныг хамгаалах янз бүрийн арга хэмжээг авсан бөгөөд үүнд:
– Хог хаягдлын менежмент: Боловсруулах процессоос гарч буй хатуу болон шингэн хог хаягдлыг зохицуулах нь хөрс, усны бохирдлоос зайлсхийхэд маш чухал юм.
– Эрчим хүчний үр ашиг: Боловсруулах процессын нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулахын тулд эрчим хүч хэмнэх технологи болон сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах.
– Рекабро: Байгалийн экосистемийг сэргээхийн тулд үйл ажиллагаа дууссаны дараа уул уурхайн талбайг нөхөн сэргээх.
Дүгнэлт
Никелийн металл боловсруулалт нь олборлолт, олборлолтоос эхлээд цэвэршүүлэлт, эцэст нь химийн хэрэглээнд бэлэн бүтээгдэхүүн болгон хувиргах хүртэл янз бүрийн үе шатуудыг хамарсан нарийн төвөгтэй үйл явц юм. Үе шат бүр нь бүтээгдэхүүний чанар, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг хянахын тулд тусгай технологи, мэдлэг шаарддаг. Зөв инноваци, техниктэй бол никелийг үр ашигтай, байгаль орчинд ээлтэй боловсруулж, янз бүрийн химийн үйлдвэрлэл болон орчин үеийн амьдралд зайлшгүй шаардлагатай бусад хэрэглээг дэмжих боломжтой.
