Раванд ва технологияи коркарди маъдани никел
Никел як металли стратегӣ буда, дар соҳаҳои гуногуни муосир нақши рӯзафзун дорад. Ғайр аз истифода барои истеҳсоли пӯлоди зангногир, никел инчунин як ҷузъи калидӣ дар таҳияи батареяҳои мошинҳои барқӣ, хӯлаҳои махсус барои саноати кайҳонӣ ва ҳатто электроплит мебошад. Бо афзоиши талаботи ҷаҳонӣ, равандҳо ва технологияҳои коркарди маъдани никел барои истеҳсоли маҳсулот бо синфҳои мушаххас, самаранокии баланд ва таъсири назоратшаванда ба муҳити зист босуръат таҳаввул меёбанд. Дар ин мақола марҳилаҳои умумӣ ва технологияҳои калидӣ дар коркарди маъдани никел, аз истихроҷ то тозакунӣ, баррасӣ мешаванд.
Намудҳои маъдани никел: латерит ва сулфид
Умуман, маъдани никел ба ду навъи асосӣ тақсим мешавад: маъдани никелии латерит ва маъдани сулфиди никел. Маъдани латерит аз фарсоиши сангҳои ултрамафикӣ дар минтақаҳои тропикӣ ба вуҷуд меояд ва одатан дар наздикии сатҳ пайдо мешавад. Латерит аксар вақт никелро дар маъданҳо ба монанди лимонит ва сапролит дар бар мегирад. Дар айни замон, маъдани сулфид тавассути равандҳои магматикӣ ба вуҷуд меояд ва никелро дар маъданҳои сулфидӣ ба монанди пентландит дар бар мегирад. Тафовут дар ин хусусиятҳои маъданӣ усули коркарди истифодашударо ба таври назаррас муайян мекунанд.
Маъданҳои сулфидӣ одатан тавассути равандҳои флотатсия ғанӣ гардонидан осонтаранд, дар ҳоле ки маъданҳои латеритӣ душвортаранд, зеро никел дар матритсаи минералҳои оксид/гидроксид пароканда аст, аз ин рӯ бисёре аз онҳо бо роҳҳои пирометаллургӣ (гудозиш) ё гидрометаллургии фишори баланд коркард мешаванд.
Марҳилаҳои ибтидоӣ: Истихроҷ ва омодасозии маъдан
Раванди коркарди никел бо истихроҷ оғоз мешавад, ки вобаста ба умқ ва намуди кон, бо истифода аз усулҳои истихроҷи кушода ё зеризаминӣ анҷом дода мешавад. Пас аз истихроҷ, маъдан барои анҷом додани марҳилаҳои омодасозӣ, ки одатан инҳоро дар бар мегиранд, ба корхонаи коркард интиқол дода мешавад.
1. Майдакунӣ: Кам кардани андозаи маъдан барои осонтар кардани коркард ва коркарди он.
2. Ордкунӣ: Барои зиёд кардани ихроҷи маъданҳои қиматбаҳо андозаи зарраҳои майдаро ба вуҷуд меорад.
3. Интихоб ва тасниф: Ҷудо кардани андозаи зарраҳо мувофиқи ниёзҳои раванди навбатӣ.
4. Хушккунӣ: Хусусан барои маъдани латерит, ки миқдори зиёди об дорад, пеш аз раванди пирометаллургӣ хушккунӣ муҳим аст.
Марҳилаи омодасозӣ ба самаранокии равандҳои минбаъда таъсири назаррас мерасонад. Андозаи зарраҳо, миқдори намӣ ва якхелагии маъдан истеъмоли энергия ва суръати барқароршавии никелро муайян мекунанд.
Технологияи коркарди маъдани никел сулфид
Барои маъданҳои сулфиди никел, роҳи маъмултарини коркард омезиши консентратсияи маъдан ва гудохтакунӣ мебошад.
1. Флотатсия (Флотатсияи кафкӣ)
Флотатсия раванди ҷудо кардани маъданҳо дар асоси хосиятҳои сатҳии онҳо мебошад. Маъдани майдакардашуда бо об, реагентҳои кимиёвӣ ва ҳаво омехта карда мешавад. Маъданҳои сулфид одатан пас аз илова кардани коллектор гидрофобӣ мешаванд, аз ин рӯ онҳо ба ҳубобчаҳои ҳаво часпида, ҳамчун кафк боло мераванд. Ин кафк ҳамчун консентрати бой аз никел барқарор карда мешавад, дар ҳоле ки маводи боқимонда ба партовҳо табдил меёбад.
Бартарии флотатсия дар он аст, ки он метавонад пеш аз ворид шудан ба марҳилаи гудозиш миқдори никелро ба таври назаррас афзоиш диҳад ва бо ин васила бори энергияро дар раванди баъдӣ кам кунад.
2. Гудозиш ва табдилдиҳӣ
Сипас консентрати никел дар кӯра барои истеҳсоли матти никелӣ - фазаи моеъи сулфидӣ, ки никел, мис ва оҳанро дар бар мегирад, гудохта мешавад. Қадами навбатӣ табдил додани он ба оксидшавии оҳан ва сулфур мебошад, ки матро аз никел бойтар мекунад. Маҳсулоти ниҳоӣ метавонад минбаъд ба никели холис ё маҳсулоти миёнаравӣ, ба монанди сулфати никел барои батареяҳо, коркард шавад.
3. Такмили коркард
Тозакуниро тавассути электролиз ё равандҳои гидрометаллургӣ анҷом додан мумкин аст. Дар баъзе корхонаҳо, мат бо истифода аз усулҳои ҳалкунии интихобӣ, истихроҷи ҳалкунанда ва боришот барои истеҳсоли маҳсулоти баландсифат ҳал ва ҷудо карда мешавад.
Технологияи коркарди маъдани никелии латеритӣ
Маъданҳои латерит қисми назарраси захираҳои никели ҷаҳонро, бахусус дар минтақаҳои тропикӣ, ташкил медиҳанд. Коркарди онҳо мураккабтар аст ва умуман ба ду роҳи асосӣ тақсим мешавад: пирометаллургия ва гидрометаллургия.
1. Пирометаллургия: RKEF барои Ферроникел ё NPI
Яке аз технологияҳои маъмултарини истеҳсоли латерит кӯраи барқии гардишкунанда (RKEF) мебошад. Ин раванд аксар вақт барои истеҳсоли ферроникел ё оҳани никелии чуянӣ (NPI), ашёи хом барои саноати пӯлоди зангногир, истифода мешавад.
Марҳилаҳо инҳоро дар бар мегиранд:
– Хушккунӣ ва калсийкунӣ дар кӯраи чархзананда: Миқдори намиро кам мекунад ва моддаҳои бухоршавандаро хориҷ мекунад. Маъдан ҳангоми омехта бо редуктант (одатан ангишт) ва флюси мушаххас гарм карда мешавад.
– Гудозиш дар кӯраи барқӣ: Маъдани калсиншуда дар ҳарорати баланд гудохта мешавад, то металл (омехтаи оҳану никел)-ро аз шлак ҷудо кунад.
– Тозакунии маҳсулот: Металли гудохта мувофиқи мушаххасот ба маҳсулот рехта ё коркард карда мешавад.
Бартариҳои RKEF устувории технологӣ ва мутобиқати маҳсулот барои пӯлоди зангногир мебошанд. Аммо, ин раванд энергияи назаррасро талаб мекунад ва умуман барои маъданҳои сапролит бо миқдори нисбатан баланди никел оптималӣтар аст.
2. Гидрометаллургия: HPAL барои гидроксиди омехтаи пресипитат (MHP)
Барои маъдани лимонит, ки одатан дараҷаи пасттар дорад, вале фаровон аст, аксар вақт технологияи гидрометаллургӣ, бахусус HPAL (Личи кислотаи фишори баланд), интихоб аст.
Дар HPAL, маъдан бо кислота (одатан кислотаи сулфат) омехта карда мешавад ва дар автоклав дар ҳарорат ва фишори баланд коркард мешавад. Никел ва кобалт дар маҳлул ҳал мешаванд ва сипас аз боқимондаҳои сахт ҷудо карда мешаванд. Сипас никел ва кобалт метавонанд ба маҳсулоти миёнаравӣ, ба монанди:
– MHP (Пешпартоии омехтаи гидроксид): Пӯшиши омехтаи гидроксиди никел-кобалт.
– MSP (Чошидани сулфиди омехта): Чошидани сулфиди омехта.
Сипас, маҳсулоти MHP ё MSP-ро метавон барои истеҳсоли ашёи хоми батарея ба сулфати никел ва сулфати кобалт табдил дод.
Бартарии HPAL дар он аст, ки он метавонад маъдани пастсифатро коркард кунад ва маҳсулоти мувофиқ барои занҷири таъминоти батареяро истеҳсол кунад. Мушкилот ниёз ба маводҳои таҷҳизоти ба зангзанӣ тобовар, идоракунии боқимондаҳо, мураккабии амалиётӣ ва истеъмоли реагентҳоро дар бар мегиранд.
3. Шусташавии атмосфера ва равандҳои алтернативӣ
Илова бар HPAL, инчунин шустагарӣ бо истифода аз атмосфера дар фишорҳои пасттар вуҷуд дорад, ки одатан суръати ҳалшавии сусттар дорад, аммо метавонад соддатар бошад. Ғайр аз ин, таҳқиқот инчунин дар самти истифодаи биошустагарӣ (бо истифода аз микроорганизмҳо) ва равандҳои якҷояи пирометаллургӣ ва гидрометаллургӣ барои беҳтар кардани иқтисодиёт рушд мекунанд.
Маҳсулоти миёнаравӣ ва ниҳоӣ: Аз NPI то никел сулфат
Маҳсулоти коркарди никел на ҳамеша никели холис мебошанд. Вобаста аз ниёзҳои саноат, маҳсулоти коркардшуда метавонанд инҳоро дар бар гиранд:
– NPI ва ферроникел: Умуман барои пӯлоди зангногир.
– Мати никелӣ: Маҳсулоти миёнаравӣ аз корхонаи гудозиш, ки метавонад минбаъд такмил дода шавад.
– MHP/MSP: Маҳсулоти миёнаравӣ барои коркарди никел-кобалт, махсусан барои батареяҳо.
– Никел сулфат (NiSO₄): Ашёи хоми муҳим барои катодҳои батареяҳо.
– Никели металли холис: Барои хӯлаҳои махсус ва дигар барномаҳои муҳандисӣ.
Интихоби масири раванд аз рӯи намуди маъдан, мавҷудияти энергия, арзиши реагентҳо, инфрасохтор, қоидаҳои экологӣ ва маҳсулоти мақсаднок муайян карда мешавад.
Ҷанбаҳои экологӣ ва самаранокии энергетикӣ
Коркарди никел мушкилоти экологӣ эҷод мекунад, ки идоракунии ҷиддиро талаб мекунанд, аз ҷумла партовҳои газ аз пирометаллургия, истеъмоли баланди энергия, истифодаи кислотаҳо дар гидрометаллургия ва идоракунии партовҳо ва шлакҳо. Технологияи муосир барои беҳтар кардани самаранокии энергия, истифодаи гармии партов, тоза кардани оби гардиш ва устувор кардани боқимондаҳо барои бехатарии дарозмуддат нигаронида шудааст.
Дар баъзе кишварҳо, татбиқи стандартҳои экологӣ саноатро барои истифодаи манбаъҳои тозаи энергия, кам кардани партовҳои карбон ва таъмини амалияҳои масъулиятноктари истихроҷи маъдан ва барқарорсозии онҳо ташвиқ мекунад.
Penutup
Коркард ва технологияи маъдани никел аз намуди маъдани коркардшаванда ва маҳсулоти ниҳоии дилхоҳ таъсири калон мерасонад. Маъданҳои сулфидӣ одатан тавассути флотатсия ва гудохта коркард мешаванд, то маҳсулоти никелии мат ва дар ниҳоят холис ё кимиёвӣ истеҳсол карда шаванд. Дар айни замон, маъданҳои латерит аксар вақт тавассути RKEF (Коркарди оксиди оҳани тозашуда) барои истеҳсоли ферроникел/NPI ё HPAL барои истеҳсоли MHP/MSP, ки барои истифодаи батарея мувофиқ аст, коркард карда мешаванд. Бо афзоиши талабот ба никел барои гузариши энергия, навоварӣ дар технологияи коркард ва амалияҳои беҳтаршудаи устуворӣ омилҳои калидӣ барои рушди саноати никел дар баробари кам кардани таъсири он ба муҳити зист мебошанд.
