Завод по переработке никелевой руды: полное руководство по флотации сульфидов и обогащению
В связи с экспоненциальным ростом производства литий-ионных аккумуляторов (в частности, аккумуляторов на основе никель-марганец-кобальт) для электромобилей спрос на «никель класса 1» достиг рекордного уровня. В то время как латеритные никелевые руды (добываемые в основном в тропических регионах) поставляются в промышленность по производству нержавеющей стали с помощью энергоемкой пирометаллургии, именно сульфидные никелевые руды обеспечивают наиболее прямой, экономически эффективный и экологически устойчивый путь к получению высокочистых сульфатов никеля, необходимых производителям аккумуляторов.
Однако извлечение никеля из твердых сульфидных месторождений — это сложная металлургическая операция. Основной никелевый минерал, пентландит, почти всегда неразрывно связан с матрицей, содержащей медь (халькопирит) и огромное количество сульфида железа (пирротин). Если ваш завод по переработке никеля не сможет успешно удалить железо и извлечь никель, ваш концентрат будет сильно обесценен плавильнями или полностью отклонен.
Как всемирно признанный подрядчик EPC (проектирование, закупки и строительство), OreSolution специализируется на проектировании рентабельных линий по производству никелевой руды. Это всеобъемлющее техническое руководство разъясняет сложности флотации медно-никелевой руды, критическую «штрафную санкцию MgO» и способы решения страшной проблемы пирротина.
магнезия) При обогащении сульфидов никеля вашим главным врагом часто являются не другие металлы, а минералы пустой породы, в частности тальк, серпентин и хлорит. Эти минералы, богатые магнием (MgO), естественным образом всплывают. Если содержание MgO в конечном концентрате превышает 5–7 %, требуемая температура плавки резко повышается, что приводит к огромным финансовым потерям. Снижение содержания MgO является основным принципом современного проектирования никелевых заводов.
Часть 1: Полиметаллическое поле битвы — минералогия сульфидов никеля
Перед выбором шаровой мельницы или флотационного реагента необходимо провести комплексный минералогический анализ. Стандартное месторождение сульфида никеля представляет собой сложную полиметаллическую головоломку.
Часть 2: Измельчение — высвобождение пентландита
Цель дробильно-измельчительной схемы — освободить пентландит от пирротина и силикатного вмещающего горного порода. Однако никелевые минералы относительно мягкие по сравнению с кварцем и могут легко измельчаться до неутилизируемого «шлама».
- Цепь дробления: стандартными являются высокопроизводительные щековые дробилки и конусные дробилки. Многие современные никелевые заводы с высокой производительностью используют HPGR (высоконапорные измельчающие валки) для образования микротрещин в руде, что улучшает ее извлечение.
- Стратегия измельчения: из-за тесной связи пентландита и пирротина крайне важно использовать подход «поэтапного измельчения». Руда сначала измельчается в SAG-мельнице или первичной шаровой мельнице до относительно крупного размера (например, P80 = 75-100 микрон) для флотации легко извлекаемой меди и никеля. Затем грубый концентрат или хвосты отправляются во вторичную мельницу повторного измельчения для извлечения более мелких, сильно сцепленных частиц перед более чистой флотацией.
Часть 3: Архитектура флотации — массовая или дифференциальная
После извлечения руды начинается процесс флотации никеля. Поскольку медь и никель всплывают в схожих условиях, металлурги должны выбрать правильную архитектуру технологической схемы.
Этап разделения меди и никеля
При использовании массовой флотации получаемый концентрат представляет собой смесь меди и никеля. Для их разделения мы используем метод с использованием извести и цианида или метод нагрева.
- Путем резкого повышения pH с помощью извести и добавления небольшого количества цианида натрия (или экологически безопасных альтернатив) пентландит (никель) сильно подавлен.
- Халкопирит (медь) остается плавучим и собирается в пену, оставляя высококачественный никелевый концентрат на дне флотационных камер.
Часть 4: Победа над двумя врагами — пирротином и тальком
Высококачественная линия по производству никелевой руды определяется тем, как она обрабатывает примеси.
1. Подавление железа (пирротина)
Если пирротин остается на плаву, содержание никеля в руде снижается с 15 % до 5 %, что делает ее непригодной для продажи.
Решение: пирротин очень чувствителен к щелочной среде. Добавив известь (CaO) в флотационную суспензию, чтобы повысить pH до 9,5–10,5, поверхность пирротина быстро окисляется, что делает его гидрофильным (он тонет). Между тем, пентландит продолжает всплывать с помощью ксантатных коллекторов.
2. Подавление MgO (тальк/серпентин)
Как упомянуто в предупреждающем окне, естественно всплывающие силикаты магния (тальковый) испортят ваш концентрат. Поскольку они всплывают без каких-либо коллекторов, простое сокращение количества реагентов не поможет.
Решение: необходимо использовать мощные полимерные депрессанты. В суспензию добавляют CMC (карбоксиметилцеллюлозу) или гуаровую камедь. Эти крупные липкие молекулы избирательно покрывают частицы талька, делая их гидрофильными и вытесняя их в хвосты.
Часть 5: Обезвоживание концентратов
Конечный результат состоит из двух отдельных продуктов: медного концентрата и никелевого концентрата. Оба продукта представляют собой влажные шламы (содержание твердых веществ около 25-30%) и должны быть тщательно обезвожены перед отправкой на плавильные заводы.
Шламы независимо перекачиваются в массивные высокоэффективные сгустители, где флокулянты концентрируют твердые вещества до 60%+. Затем сгущенный шлам обрабатывается автоматизированными фильтр-прессами для получения сухих, штабелируемых фильтр-кеков с влажностью менее 10%, что минимизирует транспортные расходы и предотвращает опасности при транспортировке TML (предел транспортабельной влажности).
Часто задаваемые вопросы: устранение неисправностей на заводах по производству сульфида никеля
О: Вы всплываете слишком много пустой породы. Сначала проверьте уровень железа (Fe). Если уровень железа высокий, то подавление пирротина не работает — увеличьте дозировку извести, чтобы повысить pH. Во-вторых, проверьте уровень MgO. Если уровень MgO высокий, то тальк всплывает — вам нужно увеличить дозировку CMC или гуаровой камеди.
О: Это классическая металлургическая проблема. Во многих месторождениях небольшой процент никеля находится в «твердом растворе» непосредственно внутри железной решетки пирротина. Механическое измельчение и флотация не могут отделить его. Чтобы извлечь этот никель, отходы пирротина должны подвергаться биологическому выщелачиванию, окислению под давлением (POX) или обжигу. Это требует значительных капиталовложений в завод.
О: Флотация сульфида никеля, особенно на этапах очистки, требует очень глубокой, стабильной пены и точного контроля объема воздуха. Воздушные камеры (типы KYF/XCF) используют внешние нагнетатели, что позволяет операторам точно настраивать подачу воздуха независимо от скорости рабочего колеса. Такая точность имеет решающее значение для поддержания хрупкого баланса между всплывающим пентландитом и опускающимся пирротитом.
Вывод: проектирование с учетом доминирования аккумуляторов для электромобилей
Современный завод по переработке сульфида никеля — это пример крайней химической точности. Обращение с ним как с простым медеплавильным заводом приведет к получению концентрата, насыщенного MgO и железом, что уничтожит экономическую жизнеспособность рудника.
В OreSolution мы основываем наши EPC-проекты на результатах комплексных металлургических испытаний. От определения точной дозировки депрессанта CMC, необходимой для борьбы с вашими конкретными уровнями талька, до проектирования сложных контуров массовой флотации и повторного измельчения, мы поставляем готовые линии по производству никеля, которые соответствуют строгим требованиям к чистоте мирового рынка никеля класса 1.
Вы разрабатываете месторождение сульфидного никеля для обеспечения революции в области электромобилей? Свяжитесь с OreSolution сегодня, чтобы проконсультироваться с нашими старшими инженерами-технологами и начать проектирование вашего завода по флотации высокочистого никеля.