Nikel Cevherinin Zenginleştirilmesi

Jinping Baimazhai Nikel Madeni, Kenex Grubu’na aittir. Bu maden, düşük cevher içeriği ve yüksek nikel içeren pirhotit ile talk içeriği nedeniyle zordur işleme süreciyle tanınmaktadır.

2003 yılından itibaren, Orta Güney Üniversitesi, düşük tenörlü nikel cevheri için yüksek verimli zenginleştirme teknolojisi üzerine araştırma yürütmek üzere Kenex Grubu ile işbirliği yapmıştır. Sistematik proses mineralojisi araştırmalarına dayanarak ve cevherdeki değerli minerallerin ve gang minerallerinin özellikleri göz önünde bulundurularak, yüksek verimli reaktif sistemleri, kolayca yüzen gangın uzaklaştırılması ve bastırılması ile flotasyon prosesi yapısının optimizasyonu gibi konularda derinlemesine araştırmalar yapılmış ve bu çalışmalar sonucunda düşük tenörlü nikel cevheri için yeni flotasyon teknolojileri geliştirilmiştir. 2004 yılında, “çamur giderme-flotasyon yeni prosesi” endüstriyel uygulamaya konuldu ve 2008 yılında, “tam çamurlama ile geliştirilmiş flotasyon yeni prosesi” hayata geçirildi; bu sayede Jinping Baimazhai’den elde edilen, zenginleştirilmesi zor düşük tenörlü nikel cevherinin zenginleştirme teknik göstergeleri önemli ölçüde iyileştirildi ve kayda değer ekonomik ve sosyal faydalar sağlandı.

(1) Cevher Özellikleri Diğer sülfürlü nikel cevherleriyle karşılaştırıldığında, Yunnan Jinping Baimazhai nikel madeninin aşağıdaki özellikleri bulunmaktadır: ① Yararlı nikel mineralleri bunlar pirhotit ve nikel içeren pirhotittir; pirhotitteki nikel içeriği ,51’e kadar çıkmaktadır; ② Yararlı minerallerdeki nikel içeriği düşüktür; örneğin nikel içeren pirhotitte nikel oranı sadece 0,89%'dir, bu da yüksek kaliteli nikel konsantresi elde etmeyi zorlaştırmaktadır; ③ Boşta kalan mineraller klorit ve talk'tır. Talk içeriği 20%'nin üzerindedir ve bu durum nikel cevherinin flotasyonunu zorlaştırmaktadır.

(2) Mineral Bileşimi ve İçeriği: Cevher çoğunlukla seyrek dağınık ila orta derecede dağınık bir şekilde bulunur; bir kısmı ise yoğun masif bir formda görülür. İlki, metalik minerallerin dağınık bir dağılımına sahipken, ikincisi bronz-sarı bir renge ve metalik bir parlaklığa sahiptir. Cevherin mineral bileşimi nispeten karmaşıktır. Başlıca metalik mineral pirhotittir; bunu kalkopirit, nikel pirhotit, manyetit, pirit ve limonit izler. Ara sıra, sfalerit, galenit, molibdenit ve doğal gümüş de dağınık olarak bulunur. Tablo 5-8’de gösterildiği gibi, gang mineralleri başlıca klorit ve talk olup, bunları biyotit, serisit, kuvars, tremolit, aktinolit, kalsit ve serpantin izler.

Tablo 5-8 Ham cevherin mineral bileşimi ve içeriğine ilişkin analiz sonuçları              birim:%

(3) Nikelin faz analizi sonuçları: Nikel, esas olarak pirit ve pirhotit içinde bulunur. Özellikle pirhotitte… Nikel dağılım oranı ,5% kadar yüksek olduğundan, nikel geri kazanım oranını artırmak için nikel pirhotit ve nikel içeren pirhotitin geri kazanılması gerekmektedir. Tablo 5-9'da gösterildiği gibi.

Tablo 5-9 Ham nikel cevherinin faz analizi sonuçları              birim:%

(4) Başlıca Minerallerin Özellikleri ve Dağılımı Nikel pirit genellikle düzensiz taneler halinde bulunur; bunların bir kısmı ise eşeksenli tanelerdir. Genel olarak, cevherdeki nikel pirit kabaca dört farklı biçimde bulunur:

① Pirhotit bakımından zengin masif cevherin içine gömülü iri taneli agregalar. Bu agregalar genellikle ince gözenekler içerir. Tanecik boyutu, 0,6 mm’den daha büyükten 0,05 mm’ye kadar değişen ve tipik olarak 0,1–0,4 mm aralığında olan oldukça geniş bir yelpazeye sahiptir. Bu agregaların kenarlarını ve çatlaklarını dolduran kalkopirit bulunur.

② Pirhotit agregalarının kenarları ve çatlakları boyunca dağılmış subhedral veya anhedral granüller. Bu agregaların morfolojisi önemli ölçüde değişiklik gösterir; tane boyutları 0,02–0,15 mm arasında değişir ve bunlardan birkaçı 0,2 mm’den daha büyüktür. Bu nikel pirit formu bazen kalkopirit veya manyetitin kenarları boyunca dağılım gösterir. ③ Bazı pirhotit kristallerinin içinde, tipik olarak 0,02 mm'den küçük, bazı durumlarda ise 0,005 mm'den bile daha küçük olan ince, alev benzeri, tüy benzeri veya damlacık benzeri parçacıklar bulunur. Yerel olarak, bu pirhotit yönlü bir düzen sergileyebilir. Açıkça görülüyor ki, bu, pirhotit kafesinde başlangıçta izomorfik bir formda bulunan nikelin, katı çözelti ayrışması sonucu ayrılmasıyla oluşan bir üründür.

④ Gang mineralleri içinde düzensiz bir şekilde dağınık halde bulunan bu parçacıklar genellikle oldukça incedir ve çoğunlukla 0,01–0,06 mm boyutlarındadır. Yukarıda bahsedilen dört pirhotit türünden birinci ve ikinci türler en bol miktarda bulunur; mineral içeriği oranı yaklaşık olarak 30:65:4:1’dir. Bu nedenle, birinci ve ikinci formlarda bulunan pirhotit, nikel maden işleme.

(5) Teknik Yaklaşım: Jinping nikel cevherinde yüzdürme özelliği yüksek talkın içeriğinin fazla olması ve nikel içeriğinin düşük, pirhotitin oranının ise yüksek olması nedeniyle, yıllardır süren zenginleştirme üretiminde kalıcı bir çelişki mevcuttur: konsantre kalitesini düşürmeden nikel zenginleştirme verimini nasıl artırabiliriz? Bu durum, esas olarak talkın kolayca yüzdürülebilmesine rağmen bastırılmasının zor olması ve bunun sonucunda konsantrede nikel derecesinin düşük çıkmasından kaynaklanmaktadır; aynı zamanda, pirhotitin yüzdürülebilirliği zayıftır, bu da yüzdürülmesini zorlaştırır ve nikel flotasyon geri kazanım oranının düşük olmasına yol açar. Pirrhotit geri kazanılırsa, nikel konsantresi kalitesi daha da düşecektir. Bu sorunları çözmek için, talkın nikel konsantresine girmesini önlemek ve nikel içeren pirrhotitin geri kazanımını artırmak amacıyla teknik bir yaklaşım önerilmiştir; böylece nikel konsantresi kalitesini korurken nikel flotasyon geri kazanım oranı da iyileştirilecektir. Bu nedenle, proses mineralojisi alanındaki araştırmalara dayanarak, talkın yüzdürülmesi ve bastırılması, nikel içeren pirhotitin yüzdürülmesi, sülfür mineralleri ile magnezyum silikat minerallerinin yüzdürme yoluyla ayrılması, reaktiflerin verimli bir şekilde birleştirilmesi ve rasyonel bir şekilde eklenmesi ile proses yapısının optimizasyonu konularında sistematik bir çalışma yürütülmüştür. 2004 yılında yeni bir “çamur giderme-flotasyon prosesi” geliştirilmiştir. Talk çamurunun giderilmesi ve flotasyonu yoluyla, talkın nikel içeren sülfür minerallerinin flotasyonu üzerindeki etkisi etkili bir şekilde ortadan kaldırılmıştır. Nikel konsantresi kalitesi yaklaşık 3% seviyesinde tutulurken, nikel geri kazanım oranı 60%–65%“den 70%–75%”ye yükseltilmiştir. 2008 yılında, “düşük nikel içerikli cevher için tam çamurlu gelişmiş flotasyon prosesi” geliştirildi. Talkın seçici olarak engellenmesi yoluyla, talk çamur giderme ve flotasyon sırasında kaybedilen nikel geri kazanıldı ve nikel flotasyon geri kazanım oranı %–%’ye yükseltildi.

Bu süreçte uygulanan başlıca teknik önlemler şunlardır: ① Nikel sülfür minerallerinin flotasyonuna elverişli koşullar yaratmak amacıyla talkın çamurdan arındırılması ve flotasyonu. Talkın doğal yüzdürme özelliğinden yararlanarak uygun bir köpük oluşturucu seçilir ve talk, nikel sülfür cevheri flotasyon sürecine girmeden önce ön flotasyona tabi tutulur. Talk flotasyonu sırasında nikel kaybı 2%–4% aralığında kontrol edilebilir. ② Kalan talk ve kloritin flotasyonunu engellemek için magnezyum silikat mineralleri için etkili depresanlar seçilir. ③ Nikel pirhotit ve nikel içeren pirhotit gibi nikel içeren sülfür minerallerinin eşzamanlı flotasyonunu sağlamak için yüksek verimli bir kombine toplayıcı kullanılır. ④ Nikel flotasyon prosesi yapısı, magnezyum içeren silikat minerallerinin mümkün olduğunca erken ve zamanında atıklara girmesini sağlamak üzere optimize edilir. Bu işlemin temel parametreleri şunlardır: -74 μm öğütme inceliği 70% ile 75% arasında değişmektedir; çamur giderme flotasyonu; nikel kaba flotasyonu ve arındırma; nikel temizleme; ve nikel konsantresi elde etmek amacıyla bakır-nikel ayrıştırmasına yönelik bakır-nikel karışık konsantresi ve bakır konsantresi.