Teknolojia bora ya uchakataji wa madini ya nikeli na molibdenamu

Uwanja wa Kiufundi
Ubunifu huu unahusiana na uwanja wa teknolojia ya usindikaji madini, na hasa unahusu teknolojia bora ya uboreshaji wa madini kwa ajili ya madini changamano, magumu kuyeyuka ya nikeli na molibdeni ya mfululizo wa shale nyeusi.

Sanaa ya Mandhari
Madini ya nikeli–molibdenamu yameenea sana katika mikoa ya Guizhou, Hunan, Hubei na mingine. Mkanda wa metallogeniki una urefu wa kilomita 180 na upana wa takriban kilomita 40 na una akiba za kushangaza. Matokeo ya uchunguzi kutoka Idara ya Uchunguzi wa Jiolojia ya Madini Yasiyo ya Chuma ya Hunan yanaonyesha kwamba katika eneo la Zhangjiajie la Hunan pekee, akiba ya metali ya nikeli inafikia tani milioni 3 na akiba ya metali ya molibdenamu takriban tani milioni 2. Madini haya ni rasilimali maalum ya madini mengi changamano, yenye metali adimu na za thamani kama vile Ni, Mo, V, W, dhahabu tele, fedha, metali za kundi la platinamu, na metali za ardhi adimu. Kutokana na muundo na muundo wake maalum, nikeli na molibdenamu katika madini haya hupatikana hasa katika sulfidi ya kaboni isiyo na umbo la kawaida na yenye chembe ndogo ndogo. Hali tata ya kuwepo kwa elementi na sifa zinazofanana za kiunganishi kati ya madini tofauti hufanya uchimbaji na uongezaji wa thamani kuwa mgumu.

Hadi sasa, utafiti juu ya uboreshaji wa madini ya nikeli–molibdenamu nje ya China karibu haujawepo. Ni hati miliki ya kampuni ya Kanada Ateba nambari PN6026965 pekee inayoeleza kwamba uelea wa madini mchanganyiko kutoka mfululizo wa shale nyeusi ni mgumu sana na mbinu za kawaida haziwezi kuyashughulikia kwa ufanisi. Walitumia teknolojia ya usambazaji wa kusimamishwa na utulivu wa ufanisi mkubwa kuchakata madini hayo kwa mafanikio fulani. Nchini China, miaka mingi ya utafiti imefanywa juu ya uboreshaji wa madini ya nikeli–molibdenamu, lakini bado hakuna suluhisho la kiufundi lenye ufanisi lililotengenezwa. Taasisi nyingi za utafiti zimefanya mfululizo wa tafiti kuhusu madini haya, na hitimisho linaonyesha kwamba chini ya hali za kawaida za kusaga na kuelea, viwango vya nikeli na molibdenamu vya bidhaa ya povu na mabaki havitofautiani sana. Hata pale mkusanyiko wa kiwango fulani unapopatikana, kiwango cha urejeshaji ni cha chini sana. Baadaye, baadhi ya watafiti walijaribu mbinu za awali za uchakataji kama vile ukusanyaji wa awali kwa mvuto, ufunguaji wa uteuzi, na nyinginezo, lakini hakukuwa na maendeleo makubwa yaliyopatikana, na bidhaa zilizorejeshwa bado hazikuweza kukidhi mahitaji ya malighafi bora ya metallurgy katika mchakato mchanganyiko wa uchimbaji na metallurgy.

Muhtasari wa uvumbuzi
Lengo la uvumbuzi huu ni kutatua matatizo ya ugumu wa kuondoa kaboni ya kikaboni kutoka kwa madini ya nikeli–molibdenamu na kiwango cha chini cha madini pamoja na urejeshaji mdogo wa bidhaa zinazopatikana kwa teknolojia za sasa za uchimbaji, na kutoa teknolojia inayoweza kuondoa kaboni ya kikaboni kwa ufanisi na kurejesha nikeli na molibdenamu kwa ufanisi kwa njia ya flotation.

Suluhisho la kiufundi la uvumbuzi huu linajumuisha hatua zifuatazo:

a. Vunja na kusaga madini hadi unene wa –0.074 mm ukichukua 50%–90%, ikiwezekana 85%.
b. Matibabu ya awali kwa uwanja mkali wa kimwili kwa ajili ya kuondoa kaboni: Ongeza maji safi ili kurekebisha msongamano wa pulpa hadi 10%–50%, ikiwezekana 30%; tengeneza awali pulpa kwa kutumia mojawapo ya nyanja tatu kali za kimwili (nyanja ya joto, ultrasound, au microwave), kisha iweze kwa ajili ya kuondoa kaboni.
c. Uimarishaji na uchochezi wa pulpa: Rekebisha msongamano wa pulpa iliyotayarishwa awali kuwa 20%–50%, ikiwezekana 30%; ongeza 10–1000 g/t sulfati ya shaba, 10–6000 g/t asidi oksaliki, sodiamu kabonati, au amoniumu bikarbonati kama vichochezi, vinavyotumika peke yake au kwa mchanganyiko; kisha ongeza 50–2000 g/t sodiamu sulfidi.
d. Ueleaaji wa kukusanya madini ya nikeli–molibdeni: Ongeza 10–2000 g/t kerosini au 10–800 g/t xanthate kama kikusanyaji, na 10–200 g/t mafuta No. 2 kama kichocheo cha povu, kisha fua ili kupata tena nikeli na molibdenamu; kerosini na xanthate zinaweza kutumika peke yake au kwa mchanganyiko.

Wakati madini ghafi yana kiwango kikubwa cha matope, hatua ya kuondoa matope kwa meza inayotetemeka hufanywa baada ya kusaga na kabla ya matibabu ya awali kwa uwanja mkali wa kimwili; ikiwa kiwango cha matope ni kidogo, hatua hii inaweza kuachwa.

Uchakataji wa awali wa uwanja wa joto unahusu kupasha pulpa joto hadi 80–100 °C na kuitia kwa dakika 10–30, kisha kuiacha kwa dakika 5–20 kabla ya kumwaga kiowevu kilichopo juu. Inapendekezwa pulpu ipashwe hadi 100 °C, ichemke kwa dakika 20, iache kwa dakika 20, kisha kiowevu cha juu kichujwe.

Matibabu ya awali ya sauti ya juu huhusu kutibu kiini cha jino katika uwanja wa sauti ya juu wenye mzunguko wa 20–100 kHz, mashinikizo ya sauti zaidi ya 2 W/cm², na nguvu ya 90–3000 W kwa dakika 5–120, kisha kuachwa kwa dakika 5–20 kabla ya kuchuja supernatant. Inapendekezwa, pulpu itibiwe kwa sauti kali ya ultrasound yenye mzunguko wa 50 kHz, ukali wa sauti wa 10 W/cm², na nguvu ya 400 W kwa dakika 20, ikaruhusiwa kukaa kwa dakika 8, na kioevu cha juu hutolewa.

Utagaji wa awali kwa microwave unahusu kutibu pulpu kwa mionzi ya microwave yenye mzunguko wa 3×10⁹–3×10¹² Hz na nguvu ya 30–5000 W kwa dakika 5–120. Inapendekezwa pulpi itibiwe kwa mionzi ya microwave yenye mzunguko wa 2450 MHz na nguvu ya 2000 W kwa dakika 10, kisha iache kwa dakika 10, na kioevu kilichotenganishwa hutolewa.

Uondoaji kaboni kwa njia ya kuelea husaidia kusambaza laini ya mbao kwa kutumia sodiamu heksametafosfeti kiasi cha gramu 10–1000 kwa tani, na kuongeza chokaa kiasi cha gramu 100–10000 kwa tani ili kupunguza kiwango cha nikeli na molibdenamu, na kisha kuelea kwa kutumia 10–1000 g/t kerosini kwa ajili ya kuondoa kaboni. Inapendekezwa kipimo cha sodiamu heksametafosfati kiwe 100 g/t, kipimo cha chokaa kiwe 2000 g/t, na kipimo cha kerosini kiwe 500 g/t.

Wakati vichochezi vinapotumika peke yake, kipimo kinachopendekezwa cha sulfate ya shaba ni 300 g/t, asidi ya oksaliki 800 g/t, karboniati ya sodiamu 1000 g/t, na bikarbonati ya amoniumu 800 g/t.

Vichocheo vinne vinapendekezwa kuongezwa kulingana na mojawapo ya mchanganyiko sita zifuatazo: asidi ya oksaliki + sulfati ya shaba; sodium carbonate + copper sulfate; ammonium bicarbonate + copper sulfate; oxalic acid + sodium carbonate + copper sulfate; oxalic acid + ammonium bicarbonate + copper sulfate; oxalic acid + sodium carbonate + ammonium bicarbonate + copper sulfate.

Keroseni inapendekezwa kuwa keroseni iliyochanganywa kwa njia ya emulsion au keroseni iliyosulfonishwa, ikiongezwa kwa 700 g/t; xanthati inapendekezwa kuwa xanthati yenye atomi 3–6 za kaboni, ikiongezwa kwa 280 g/t; mafuta ya No. 2 inapendekezwa kuongezwa kwa 60 g/t.

Faida za uvumbuzi
Kwa kutumia suluhisho la kiufundi la uvumbuzi huu kutibu madini duni ya nikeli na molibdeni yenye 0.5–2% Ni na Mo, Kikolezo kikubwa cha nikeli–molibdenamu chenye kiwango cha jumla cha 5–8% na urejeshaji wa zaidi ya 75% kinaweza kupatikana, ambacho kinakidhi kikamilifu mahitaji ya malighafi ya metallurgy katika mchakato mchanganyiko wa uchimbaji faida na metallurgy. Hii inatatua kwa ufanisi matatizo ya sasa ya ugumu wa kuondoa kaboni ya kikaboni na urejeshaji mdogo wa nikeli-molibdenamu kutoka kwa madini ya nikeli-molibdenamu ya mfululizo wa shale nyeusi isiyoyeyuka, na inatoa mbinu mpya kwa matumizi bora ya rasilimali za madini ya nikeli-molibdenamu ya daraja la chini na la kati nchini China.

Maelezo mafupi ya mchoro
Mchoro 1 ni mchoro wa mtiririko wa mchakato wa uvumbuzi huu.

Maelezo ya kina ya mifano
Maelezo zaidi yafuatayo yanatolewa kwa kurejelea mifano. Mifano hii imekusudiwa kuonyesha vizuri uvumbuzi huu na siyo kupunguza wigo wake.

Mfano 1: Uondoaji kaboni kwa matibabu ya joto na uelea
Madini ya nikeli–molibdeni ya mfululizo wa shale nyeusi sugu yaliyojumuisha 0.8% Ni na 0.5% Mo yalivunjwa na kusagwa hadi chini ya 0.074 mm, yakichukua 85%. Maji safi yaliingizwa ili kurekebisha msongamano wa pulp hadi 30%, na pulp ilipashwa joto hadi 100 °C na kuchemshwa kwa dakika 20. Baada ya kusimama kwa dakika 20, maji yaliyokuwa juu yalimwagwa. Lindi lilizidishwa hadi 30%, na 100 g/t sodiamu heksametafosfeti iliongezwa kama kichanganyaji, 2000 g/t chokaa ili kupunguza Ni na Mo, na 500 g/t keroseni kama kikusanyaji, pamoja na 60 g/t mafuta ya nambari 2 kama kichochea povu; uelea wa kuondoa kaboni ulifanywa katika mashine ya uelea yenye hewa. Kisha 800 g/t asidi ya oksaliki na 500 g/t sodiamu sulfidi ziliongezwa kama vichocheo, na 700 g/t keroseni iliyochanganywa na 280 g/t amili zantati zilitumika kwa ajili ya ukusanyaji wa Ni–Mo kwa njia ya flotation. Kupitia jaribio la mzunguko-funge la kiwango kidogo lililojumuisha hatua moja ya uchujaji wa awali na hatua mbili za uondoaji, kilipatikana kioevu cha mkusanyiko cha jumla cha Ni–Mo chenye viwango vya Ni na Mo zaidi ya 5% na 6%, mtawalia, na viwango vya urejeshaji zaidi ya 75%. Matokeo yanaonyeshwa katika Jedwali 1.

Mfano wa 2: Uondoaji wa kaboni na uelea kwa matibabu ya awali ya ultrasound yenye nguvu
Madini ya nikeli–molibdeni ya mfululizo wa shale nyeusi sugu yenye 0.8% Ni na 0.5% Mo yalivunjwa na kusagwa hadi chini ya 0.074 mm, yakichukua 85%. Maji safi yaliingizwa ili kurekebisha msongamano wa laini hadi 30%, na laini ilitibiwa katika uwanja wa mawimbi ya sauti ya juu (ultrasonic) kwa mzunguko wa 50 kHz, ukali wa sauti wa 10 W/cm², na nguvu ya 400 W kwa dakika 20. Baada ya kusimama kwa dakika 8, maji yaliyokuwa juu yalimwagwa. Loti ilikolezwa hadi 30%, na 100 g/t sodiamu heksametafosfeti iliongezwa kama kisambazaji, 2000 g/t chokaa kupunguza Ni na Mo, 500 g/t petroli kama kikusanyaji, na 60 g/t mafuta ya nambari 2 kama kichochezi povu; uelea wa kuondoa kaboni ulifanywa katika mashine ya uelea yenye hewa. Kisha 800 g/t asidi ya oksali na 500 g/t sodiamu sulfidi ziliongezwa kama vichocheo, na 700 g/t keroseni iliyochanganywa na 280 g/t amili ksanati zilitumika kwa ajili ya ukusanyaji wa Ni–Mo kwa njia ya flotation. Kupitia jaribio dogo la mzunguko uliofungwa lenye hatua moja ya kusafisha kwa jumla na hatua mbili za kuondoa uchafu, kiasi kikubwa cha nikeli–Mo concentrate kwa jumla yenye viwango vya Ni na Mo vya 5.68% na 7.88%, mtawalia, na urejeshaji wa 77.53% kwa Ni na 76.72% kwa Mo ulipatikana.

Mfano 3: Uondoaji kaboni na uelea wa awali kwa microwave
Madini ya nikeli–molibdeni ya mfululizo wa shale nyeusi isiyoyeyuka yenye 0.8% Ni na 0.5% Mo yalivunjwa na kusagwa hadi chini ya 0.074 mm, yakichukua 85%. Maji safi yaliwekwa ili kurekebisha msongamano wa laini hadi 30%, na laini ilitibiwa kwa mionzi ya microwave kwa masafa ya 2450 MHz na nguvu ya 2000 W kwa dakika 10. Baada ya kusimama kwa dakika 10, maji yaliyokuwa juu yaliwekwa kando. Lindi lilizolewa hadi uzito wa 30%, na 100 g/t ya sodiamu heksametafosfeti iliongezwa kama kichanganyaji, 2000 g/t chokaa kupunguza Ni na Mo, 500 g/t petroli kama kikusanyaji, na 60 g/t mafuta ya nambari 2 kama kichochezi povu; uelea wa kuondoa kaboni ulifanywa katika mashine ya uelea yenye hewa. Kisha 800 g/t asidi ya oksali na 500 g/t sodiamu sulfidi ziliongezwa kama vichocheo, na 700 g/t keroseni iliyochanganywa na 280 g/t amili kisantheti zilitumika kwa ajili ya ukusanyaji wa Ni–Mo kwa njia ya flotation. Kupitia jaribio dogo la mzunguko uliofungwa lililojumuisha hatua moja ya kusafisha kwa jumla na hatua mbili za kusafisha kwa kina, kiasi kikubwa cha nikeli–Mo concentrate kwa jumla yenye viwango vya Ni na Mo vya 6.52% na 7.95%, mtawalia, na urejeshaji wa 86.47% kwa Ni na 88.32% kwa Mo ulipatikana.

Mfano 4
Vichocheo vilivyotumika: 500 g/t asidi oksaliki + 300 g/t sulfati ya shaba. Hatua nyingine zilikuwa sawa na katika Mfano 1. Data za majaribio zinaonyeshwa katika Jedwali 1.

Mfano 5
Vichocheo vilivyotumika: 800 g/t amoniumu bikarbonati + 300 g/t sulfati ya shaba. Hatua zingine zilikuwa sawa na katika Mfano 1. Data za majaribio zinaonyeshwa katika Jedwali 1.

Mfano wa 6
Vichocheo vilivyotumika: 500 g/t asidi oksaliki + 500 g/t amoniumu bikarbonati + 300 g/t sulfati ya shaba. Hatua nyingine zilikuwa sawa na katika Mfano 1. Data za majaribio zinaonyeshwa katika Jedwali 1.

Mfano 7
Kichocheo kilichotumika: 1000 g/t sodiamu kabonati (peke yake). Hatua nyingine zilikuwa sawa na katika Mfano 1. Data za majaribio zinaonyeshwa katika Jedwali 1.

Jedwali 1 Takwimu za majaribio za uondoaji kaboni kwa matibabu ya joto – urejeshaji kwa njia ya kupeperusha wa madini ya Ni–Mo