Nghiên cứu công nghệ luyện Sten Niken từ quặng niken Bản Phúc.

- NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LUYỆN STEN NIKEN TỪ QUẶNG NIKEN BẢN PHÚC Chuyên ngành: Khoa học và kỹ thuật vật liệu LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.
- 10 I.1- Giới thiệu sơ lƣợc về mỏ niken Bản Phúc.
- Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.
- Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nước ngoài.
- Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nước.
- Mục tiêu, nội dung nghiên cứu.
- 16 II- ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ VẬT TƢ THIẾT BỊ PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU.
- Đối tƣợng nghiên cứu.
- 17 II.2- Phƣơng pháp nghiên cứu.
- 19 II.3- Nguyên vật liệu, thiết bị nghiên cứu và các phƣơng pháp phân tích.
- Nguyên liệu dùng cho quá trình nấu luyện.
- 20 2.3.2- Thiết bị nghiên cứu thực nghiệm.
- 30 III- QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
- 31 III.1- Nghiên cứu tuyển nổi tinh quặng nhằm nâng cao hàm lƣợng niken.
- 31 III.2- Nghiên cứu các quá trình đuổi lƣu huỳnh từ tinh quặng.
- 34 3.2.2- Nghiên cứu quá trình nung thiêu oxy hoá.
- 38 III.3- Nghiên cứu các quá trình nấu luyện tinh quặng niken Bản Phúc sau thiêu.
- 42 3.3.1- Bản chất của quá trình nấu luyện tinh quặng ra Sten.
- 42 3.3.2 Thực nghiệm nấu luyện tinh quặng ra Sten.
- Quá trình tinh luyện.
- 69 4 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- Vị trí vùng mỏ niken Bản Phúc trên bản đồ Hình 1.2.
- Sơ đồ quy trình công nghệ điều chế niken bằng phương pháp cacbonyl hoá Hình 2.1.
- Kết quả phân tích EDX mẫu quặng đặc xít Hình 2.2- Kết quả phân tích X-Ray mẫu quặng đặc xít nguyên khai Hình 2.3.
- Ảnh quá trình dựng lò điện hồ quang công suất 150 KVA phòng công nghệ kim loại Hình 2.6.
- Kết quả phân tích X-Ray tinh quặng thiêu không cấp gió Hình 3.5.
- Kết quả phân tích X-Ray tinh quặng thiêu có thổi gió………………….34 Hình 3.6.
- Mối liên hệ giữa hàm lượng S của tinh quặng và thời gian thiêu Hình 3.7.
- Giản đồ trạng thái hệ sulfua Cu – S Hình 3.10.
- Giản đồ trạng thái hệ sulfua Ni –S Hình 3.11 - Độ sệt của xỉ hệ CaO – Fe2O3 – SiO2 có  5% Al2O3 ở 1300oCpoa Hình 3.12.
- Ảnh nấu luyện tinh quặng ra Sten trong lò Tamman công suất 20kW Hình 3.13.
- Mối liên hệ giữa Ni và Cu trong sten Hình 3.14.
- Xỉ hệ CaF2-CaO-FeOx-SiO2 ở nhiệt độ 1400oC Hình 3.15.
- Ảnh Sten niken Hình 3.16.
- Ảnh nấu chảy Sten Niken Hình 3.17.
- Thổi oxy trong quá trình tinh luyện Sten Niken Hình 3.18.
- Ra liệu sau quá trình tinh luyện Sten Niken Hình 3.19.
- Tinh quặng nguyên khai Bảng 3.2.
- Tinh quặng sau khi tuyển Bảng 3.3.
- Thiêu tinh quặng trong điều kiện tự cháy và có thổi gió………………..32 Bảng 3.4.
- Thành phần tinh quặng sử dụng để nấu luyện ra Sten………………….39 Bảng 3.7.
- Tỷ lệ các chất trợ dung sử dụng cho nấu luyện tinh quặng……………..42 Bảng 3.8.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu Sten từ TQ Bảng 3.10.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu Sten từ TQ Bảng 3.11.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu xỉ sau nấu luyện TQ 3 theo chế độ xỉ Bảng 3.12.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu xỉ từ TQ 3 theo chế độ xỉ Bảng 3.13.
- Hiệu suất thu hồi kim loại sau nấu luyện ra Sten Bảng 3.14.
- Thành phần Sten sau nấu luyện trong lò hồ quang 15KVA…………...47 Bảng 3.15.
- Thành phần xỉ sau nấu luyện trong lò hồ quang 15KVA Bảng 3.16.
- Thành phần Sten sau nấu luyện trong lò hồ quang 15KVA ( Phối liệu có bổ sung 10% huỳnh thạch Bảng 3.17.
- Thành phần xỉ Sten sau nấu luyện trong lò hồ quang 15KVA( Phối liệu có bổ sung 10% huỳnh thạch Bảng 3.18.
- Phối liệu tinh luyện Sten Niken Bảng 3.19.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu Sten từ mẻ tinh luyện…………….56 Bảng 3.20.
- Kết quả phân tích SEM-EDX mẫu xỉ từ mẻ tinh luyện LUẬN VĂN THẠC SỸ “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LUYỆN STEN NIKEN TỪ QUẶNG NIKEN BẢN PHÚC” LỜI MỞ ĐẦU Từ lâu người ta đã coi Niken là kim loại có tầm quan trọng chiến lược trong kế hoạch phát triển các ngành công nghiệp phục vụ kinh tế và đời sống xã hội.
- Trong khi đó nước ta lại có một số điểm quặng niken có giá trị, cụ thể Mỏ niken Bản Phúc – Sơn la có trữ lượng quặng tương đối dồi dào.
- Đây là tiền đề rất quan trọng để chúng ta có thể bắt tay vào nghiên cứu cơ sở khoa học và công nghệ luyện kim niken phù hợp với điều kiện của nước ta nhằm góp phần chuẩn bị cho việc xây dựng và phát triển ngành luyện kim hoàn toàn mới này.
- Trong đó Mỏ niken Bản Phúc là đáng kể hơn cả.
- Trên Bản đồ Mỏ niken Bản Phúc nằm tại xã Tạ Khoa, huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn la.
- Trên hình 1.2 biểu diễn mặt cắt đặc trưng của khu mỏ có chứa các mạch quặng niken.
- Theo tiêu chuẩn đánh giá chung, nguồn quặng đặc xít của Mỏ Bản Phúc – Sơn la có giá trị về mặt công nghiệp, có thể khai thác và chế biến ở mức độ công nghiệp vừa và nhỏ.
- Riêng Mỏ niken Bản phúc đang được một công ty liên doanh với nước ngoài (tên chính thức : Công ty TNHH Mỏ niken Bản Phúc ) xây dựng nhà máy khai thác và tuyển tinh quặng để xuất khẩu.
- Bản thân việc xuất khẩu tinh quặng cũng gặp rất nhiều khó khăn do nhà nước hạn chế bằng hạn ngạch, các Quặng xâm tán Quặng đặc xít Hình 1.2- Mặt cắt đặc trƣng của khu mỏ chứa mạch quặng 12 thủ tục phức tạp, chi phí vận chuyển quá lớn làm giảm hiệu quả kinh tế.
- Nhất là trong thời kỳ suy thoái kinh tế như hiện nay, giá niken đang bị xuống thấp thì sự tác động liên hoàn của các yếu tố trên đã khiến cho giá thành tinh quặng sau tuyển tăng cao.
- Nếu chỉ đơn thuần xuất khẩu tinh quặng thì sẽ không có lãi.
- Do đó Công ty Mỏ niken Bản Phúc đang phải tạm dừng các công việc kiến thiết xây dựng nhà máy khai thác và chế biến tuyển tinh quặng để chờ đợi tình hình biến động thị trường theo chiều hướng thuận lợi và sáng sủa hơn.
- Hiển nhiên một vấn đề rất lớn được đặt ra là nếu chúng ta nghiên cứu thành công công nghệ chế biến, xử lý quặng để sản xuất ra niken kim loại và áp dụng thành công vào thực tiễn sản xuất ở ngay tại Việt nam thì chúng ta có thể bao tiêu toàn bộ lượng tinh quặng do công ty Mỏ niken Bản phúc khai thác và chế biến ra.
- Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.2.1.
- Tình hình nghiên cứu và triển khai ở nƣớc ngoài Quặng niken chỉ có ở một số nước trên thế giới, phổ biến ở dạng hợp chất đa kim sunfua niken và kim loại nặng ( sắt, đồng.
- Các mỏ quặng niken có trữ lượng lớn thường do các tập đoàn sản xuất lớn nắm giữ, khai thác và chế biến thành niken kim loại và các sản phẩm kèm theo.
- Sơ đồ đặc trưng cho quá trình công nghệ xử lý quặng đa kim sunfua chứa niken theo phương pháp cacbonyl hoá phổ biến trên thế giới mô tả ở hình 1.3: Đối với các loại quặng sunfua niken - sắt ( hoặc các nguyên tố kim loại nặng khác ) cũng được xử lý theo quy trình cacbonyl hoá như trên ở hình 1.3.
- Có thể thấy rằng quá trình điều chế niken theo sơ đồ cacbonyl hoá nêu trên khá phức tạp, bao gồm một số công đoạn đòi hỏi đầu tư cơ bản rất lớn với những trang thiết bị chuyên dụng công nghệ cao cho quá trình cacbonyl hoá, vận hành trong các điều kiện bảo 13 vệ nghiêm ngặt vì tetracacbonyl niken là hợp chất cực độc ( tương tự như axit xianhydric HCN.
- Rõ ràng công nghệ này phức tạp, đòi hỏi đầu tư cơ bản rất lớn, phải đóng tại địa điểm cách xa dân cư để tránh thảm hoạ có thể xảy ra khi rò rỉ khí tetracacbonil niken hoặc monoxit cacbon.
- Đồng thời công nghệ này chỉ áp dụng cho các nhà máy chế biến lượng quặng với trữ lượng lớn hàng chục triệu tấn.
- Cho nên công nghệ này không khả thi khi áp dụng ở Việt nam và đó cũng là lý do công ty Mỏ Bản phúc liên doanh với Niudilân chỉ đầu tư giới hạn ở việc khai thác và chế biến làm giàu tinh quặng để bán ra nước ngoài.
- Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nƣớc Mặc dù nguồn quặng Bản Phúc – Sơn la đã được đánh giá có giá trị công nghiệp nhưng việc áp dụng công nghệ cacbonyl hoá lại không khả thi, cho nên cần phải nghiên cứu tìm ra được hướng đi mới thích hợp với điều kiện của nước ta để phát triển ngành công nghiệp chế biến nguồn quặng này.
- Hiện nay ở nước ta chưa 1-Quặng đa kim sunfua Cu-Ni 2-Tuyển nổi (1) thu tinh quặng chứa  10.
- Cu + Ni ) 3-Thiêu ôxy hoá (2) để đuổi S 4a-Nấu chảy (3) thu đƣợc hỗn hợp Cu2S + Ni2S3 Với hàm lƣợng 16%(Cu+Ni) 4b-Nấu chảy sản phẩm (4) có cấp oxy thu đƣợc hỗn hợp  80%( Cu+Ni ) 5-Nghiền nhỏ và oxy hoá thành (CuO+NiO) 6-Khử (6) bằng khí than (56%H2+25%CO), to=350oC thành mixmetal 7- Carbonyl hoá niken bằng CO ở 50-80oC tạo ra tetracarbonyl Ni(CO)4 8- Nhiệt phân Ni(CO)4 ở 200oC thu đƣợc bột Niken có độ sạch 99.99% Hình 1.3- Sơ đồ quy trình công nghệ điều chế niken bằng phƣơng pháp cacbonyl hoá [1] 9- Nấu chảy bột niken (8) trong khí bảo vệ, đúc thỏi rồi cán thành niken tấm thƣơng phẩm độ sạch 99.9% 14 có bất cứ công trình nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này vì tính phức tạp của quá trình công nghệ như đã nêu ở trên.
- Về vấn đề hoạt động của Mỏ niken Bản Phúc – Sơn la, Công ty Mỏ Bản Phúc – Niudilân đang chuẩn bị tiến hành khai thác và chế biến ra tinh quặng với mục đích bán ra nước ngoài.
- Tuy nhiên họ đang gặp nhiều khó khăn trở ngại vì bán tinh quặng thô là đi ngược lại Chính sách kinh tế mới của nước ta, đó là: khuyến khích xử lý chuyên sâu các loại quặng thành sản phẩm kim loại cụ thể để tránh việc khai thác tràn lan làm cạn kiệt nguồn tài nguyên, gây thất thoát lãng phí, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế, tạo nhiều công ăn việc làm, đầu tư sản xuất có chiều sâu.
- Bản thân việc xuất khẩu tinh quặng cũng sẽ phải đối mặt với rất nhiều khó khăn do nhà nước hạn chế bằng hạn ngạch, các thủ tục phức tạp, thuế xuất khẩu cao ( lên đến 20.
- Do đó nếu chúng ta nghiên cứu thành công công nghệ chế biến, xử lý quặng tại chỗ để sản xuất ra niken kim loại thì có thể bao tiêu toàn bộ lượng tinh quặng từ công ty khai thác Mỏ Bản phúc - Niudilân.
- Trong 2 năm 2006-2007 Viện khoa học và công nghệ Việt nam đã giao cho Phòng công nghệ kim loại dưới sự chủ trì của Viện khoa học vật liệu thực hiện đề tài cấp Viện khoa học và công nghệ việt nam: “Nghiên cứu xử lý và tái sử dụng bã thải rắn trong công nghiệp mạ crôm, niken” [2].
- Từ các kết quả nghiên cứu đề tài, Phòng công nghệ kim loại đã đề ra công nghệ điều chế niken kim loại từ bã thải và áp dụng thành công vào thực tiễn sản xuất.
- Kết thúc đề tài này, Phòng công nghệ kim loại đã công bố 5 công trình trên tạp chí hoá học của Viện Khoa học và công nghệ Việt nam và các tạp chí khoa học công nghệ chuyên ngành khác, đã đăng ký bằng sáng chế và đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng sáng chế độc quyền số 7859 ngày .
- Ngoài ra Phòng công nghệ kim loại đã được Tiến sĩ Mikiya Tanaca Nhật bản mời sang thuyết trình các kết quả nghiên cứu công nghệ trên tại Viện EMTech thuộc Viện AIST của Nhật bản vào đầu tháng 3/2008 theo chương trình trao đổi khách mời giữa hai bên.
- Sản phẩm niken kim loại do Phòng công nghệ kim loại điều chế có chất lượng cao, 15 được thị trường chấp nhận và đã ký được một số hợp đồng cung cấp cho các nhà máy luyện kim của Việt nam.
- Bản chất của quy trình công nghệ này là sự kết hợp chặt chẽ giữa công nghệ hoá công và công nghệ điện phân bao gồm những giải pháp kỹ thuật mới như sau : 1- Hoà tách bã thải bằng axit sunfuric nhằm thu hồi các ion kim loại ở dạng hợp chất sunfat hoà tan.
- 5- Điện phân thu hồi kim loại niken có độ sach cao ( từ 98% đến 99.9.
- Quy trình công nghệ điều chế niken từ bã thải mạ điện với các giải pháp kỹ thuật nêu trên cho phép triển khai áp dụng thuận lợi trong điều kiện nước ta với các trang thiết bị hoàn toàn tự chế tạo.
- Những kết quả nghiên cứu này hoàn toàn có thể áp dụng vào việc nghiên cứu phát triển công nghệ điều chế niken trực tiếp từ quặng niken nguyên khai.
- Xuất phát từ mong muốn được tiếp tục triển khai phát triển công nghệ mới điều chế niken từ quặng, trong năm 2008 Phòng công nghệ kim loại đã liên hệ làm việc với Công ty TNHH Mỏ niken Bản Phúc.
- Số quặng này đã được Phòng Công nghệ kim loại nhận tại khu Mỏ Bản Phúc và đã chuyển về Viện KHVL.
- Với mục đích hoàn thiện công nghệ điều chế Niken Từ 16 quặng phục vụ cho các dự án lớn của phòng công nghệ kim loại nói riêng và của quốc gia nói chung cá nhân học viên xin đăng ký đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu công nghệ luyện Sten Niken từ quặng Niken Bản Phúc”.
- Mục tiêu, nội dung nghiên cứu 1.3.1.
- Mục tiêu của đề tài - Xây dựng quy trình công nghệ và các thông số kỹ thuật cơ bản về quá trình nấu luyện Sten Niken trong lò điện hồ quang.
- Sten Niken được nấu luyện ra có hàm lượng Niken cao từ 20-25% tiến tới nghiên cứu công nghệ luyện Sten Niken chất lượng cao có hàm lượng từ 35-45%.
- Nội dung thực hiện đề tài - Nghiên cứu tuyển nổi tinh quặng nhằm nâng cao hàm lượng Niken, nếu được thì dùng nấu luyện trực tiếp.
- Nghiên cứu quy trình thiêu oxy hoá tinh quặng và hoả luyện để đuổi lưu huỳnh.
- Nghiên cứu quá trình nấu luyện Sten Niken trong lò Tamman và lò điện hồ quang.
- Nghiên cứu quá trình tinh luyện Sten Niken nhằm nâng cao hàm lượng Niken trong Sten để phục vụ cho các quá trình tiếp theo.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt