Nghiên cứu định hướng công nghiệp hòa tách Niken từ quặng chứa Niken của mỏ Cromit Cổ Định - Thanh Hóa - Việt Nam

Việt Nam chưa sản xuất được niken kim loại dùng cho các ngành công nghiệp nhưng lại có nguồn quặng chứa niken đáng kể. Mỏ cromit Cổ Định - Thanh Hóa thuộc loại lớn trong khu vực nhưng việc khai thác mới dừng ở việc chế biến thô, chưa tận thu được các nguyên tố có ích đi kèm như niken, coban. Sản phẩm của mỏ là tinh quặng cromit với hàm lượng crom oxyt 43,0 ÷ 46,0% Cr2O3 chủ yếu để xuất khẩu. Đề tài cấp Nhà Nước KC - 02.17/06 - 10: “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ tuyển và sử dụng hợp lý quặng cromit và các khoáng sản đi kèm trong mỏ cromit Cổ Định - Thanh Hóa” với mục tiêu xác lập qui trình công nghệ để thu hồi các kim loại quí trong quặng crômit Cổ Định làm căn cứ khoa học khi triển khai lập các dự án khai thác chế biến tổng hợp loại quặng này.

Quặng niken dạng oxyt có hàm lượng niken thấp, khó tuyển và chứa nhiều tạp chất. Đối với loại quặng niken dạng oxyt hiện nay ở nước ngoài có ba phương pháp công nghệ chính được áp dụng trong công nghiệp: Phương pháp hỏa - thủy luyện, phương pháp hỏa luyện (Fero niken hoặc sten), phương pháp thủy luyện hòa tách trong axit dưới áp suất cao (PAL). Một số phương pháp khác đang được nghiên cứu tuy nhiên mới ở quy mô nhỏ.

Mẫu nghiên cứu là quặng cromit Cổ Định Thanh Hóa sau khi tuyển cromit phần thải có hàm lượng 0,7%Ni và bằng phương pháp tuyển thu hồi được tinh quặng niken chứa 1,2%Ni.

1. Nghiên cứu quá trình hòa tách trực tiếp: Mẫu quặng đầu và tinh quặng niken có khối lượng 100 g, cỡ hạt 0,074 mm được hòa tách trực tiếp trong dung dịch axit sunfuric ở điều kiện áp xuất khí quyển. Đánh giá hiệu quả quá trình hòa tách qua kết quả phân tích hàm lượng niken còn lại trong bã. Đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố nhiệt độ, thời
gian, tỷ lệ L/R và nồng độ dung dịch hòa tách.

2. Nghiên cứu quá trình hòa tách theo phương pháp cột: Mẫu quặng niken có khối lượng 200g, có độ hạt -1mm nguyên khai được nạp vào cột hòa tách theo nguyên tắc dưới to trên nhỏ. Tiến hành hòa tách bằng 600 ml dung dịch H2SO4 có nồng độ thay đổi từ 12% đến 17%, tốc độ chảy 25 ml/giờ, thời gian từ 10 ngày đến 18 ngày. Dung dịch hòa tách được bơm hồi lưu lên đầu cột. Phân tích hàm lượng niken còn lại trong bã có thể tính được hiệu suất thu hồi niken hòa tách.

3. Nghiên cứu quá trình hỏa thiêu hoàn nguyên: Mẫu quặng niken có khối lượng 100 g, cỡ hạt < 2 mm được phối liệu với than và trợ dung được thiêu hoàn nguyên theo hướng nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu hoàn nguyên, thời gian thiêu, tỷ lệ than trong phối liệu, tỷ lệ trợ dung. Để đánh giá hiệu quả của quá trình thiêu, mẫu sau khi thiêu hoàn nguyên được nghiên đến 0,074 mm và tiến hành hòa tách trong dung dịch amoniăc NH3 với sự có mặt khí CO2 và sục khí. Đánh giá hiệu quả quá trình thiêu qua phân tích hàm lượng niken còn lại trong bã.

Kết luận

1. Đã tiến hành thực nghiệm và khảo sát những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hòa tách trực tiếp bằng axit sunfuric. Các kết quả nghiên cứu cho thấy không nên tiến hành thu hồi niken từ quặng bằng phương pháp này vì hiệu suất thu hồi thấp, lượng tạp chất trong dung dịch hòa tách lớn.
2. Đã tiến hành thí nghiệm thu hồi niken bằng phương pháp hòa tách cột. Kết quả cho thấy không thể thu hồi niken bằng phương pháp này vì hiệu suất thu hồi thấp.
3. Đã tiến hành thực nghiệm và khảo sát những yếu tố ảnh hưởng tới công đoạn thiêu hoàn nguyên và hòa tách thiêu phẩm theo phương pháp Caron và đã thu được các thông số hợp lý. Các kết quả cho thấy hiệu suất chuyển niken từ quặng vào dung dịch đạt 86%.
4. Đã đưa ra sơ đồ công nghệ hòa tách niken từ quặng như hình 1.
 

Hình 1: Sơ đồ công nghệ hòa tách niken theo Caron