FI119380B - Menetelmä nikkelirikasteiden muodostamiseksi ja käsittelemiseksi - Google Patents

Description

119380

MENETEU1& NIKKELI RIKAS TE IDEN MUODOSTAMISEKSI JA KÄSITTELEMISEKSI

Tekniikan tausta 5 Keksinnön kohteena on menetelmä sulfidisten, magnesiumsili-kaatteja sisältävien nikkelirikasteiden muodostamiseksi ja käsittelemiseksi .

Tällaista rikastustekniikkaa käsitellään yleisesti esimerkiksi julkaisussa Gaudin, A.M. "Flotation", McGraw Hill, New York, 10 (1932).

Nykyisin hyödynnetään sekä pyro- että hydrometallurgisissa prosesseissa rikastettavuudeltaan ja prosessoitavuudeltaan entistä huonompilaatuisista nikkelimineralisaatioista peräisin olevia rikasteita. Magnesiumoksidia (MgO) sisältävien sili-15 kaattien läsnäoloon nikkelimineralisaatioissa liittyy hyvin usein prosessointiongelmia. Nämä silikaatit heikentävät metallien saanteja ja myös niiden pitoisuuksia rikasteissa.

. Rikastusteknillisesti vaikeiden ja helposti rikasteeseen ri- • · · kastuvien, erityisesti magnesiumsilikaatteja sisältävien sivu-20 kivimineraalien, kuten talkin (Mg3 (OH) 2Si4Oio) , kloriitin « * *···] ((Mg,Al,Fe)i2(Si,Al) 802o(OH)i6) ja serpentiniittimineraalien (Mg3Si20s(OH)4) , mutta myös ns. paisuvien silikaattien, kuten pyroauriittien (Mg6Fe3+2 (C03) (OH) 16H20) , hydrotalkiitin (Mg6Al2 (C03) OHi64H20) , iowaiitin (Mg4Fe3+(OH) 80C12-4H20) , wooda- 25 liitin (Mg6Cr2 (OH) i6Cl24H20) ja stiktiitin :Y; (Mg6Cr2 (C03) (OH) i64H20) , johdosta on erittäin vaikea saada eri- • ♦ tyisesti pyrometallurgisen, mutta myös hydrometallurgi sen kä- • · · .·. sittelyn, kannalta riittävän puhtaita rikasteita, joiden MgO- • ♦ · : pitoisuus on riittävän matala.

··» • · • » • · · | . 30 Tällaisille raaka-aineille on vaikea löytää rikastusteknilli- • · . . sesti olosuhteita, joissa saataisiin suoraan prosessoimalla • · · 1 *· laadullisesti riittävän hyviä rikasteita.

2 119380

Laadultaan epätyydyttävien rikasteiden rauta(Fe)-pitoisuudet ovat alhaisia ja MgO-pitoisuudet korkeita johtuen sivukivien korkeista MgO-pitoisuuksista. Erityisesti Fe/MgO-suhde on usein matala, kun rikasteet sisältävät vähän rautasulfideja, 5 kuten esimerkiksi pyrrotiittia (FeS) ja pyriittiä (FeS2,) tai rautaa sisältäviä arvomineraaleja, kuten pentlandiittia ((Fe,Ni)gSe) . Tämän kaltaiset mineralisaatiot sisältävät usein magnetiittia (Fe304) . Rikastusvaiheessa rikasteeseen saadaan arvometalli-magnetiittisekarakeita, joiden rautasisältö koos-10 tuu usein merkittävin osin magnetiitista. Matala Fe/MgO-suhde aiheuttaa vaikeuksia pyrometallurgisessa käsittelyssä, sillä jos sulatuksessa syntyvän kuonan MgO-pitoisuus on yli 11 %, kuonan viskositeetti nousee niin korkeaksi, että se vaikeuttaa kuonan poistamista uunista. Hydrometallurgisissa käsittelyssä 15 taas magnesiumsilikaatit kuluttavat runsaasti happoa, mikä on merkittävä kustannustekijä.

Vaahdottamalla rikastettaessa saadaan normaalisti riittävän monien kertausten avulla korkeapitoisista tai mineralogisesti selväpiirteisistä malmeista rikasteita, jotka ovat hyvin pro-20 sessoitavissa edelleen. Korkeapitoisilla tai mineralogisesti selväpiirteisillä malmeilla tarkoitetaan tässä malmeja, jotka Φ eivät oleellisesti sisällä, tai sisältävät vain vähän, vaikei- • · ·.*·· ta sivukivimineraaleja, erityisesti magnesiumsilikaatteja.

lmi'l Näillä rikasteilla Fe/MgO-suhde ei tuota ongelmia.

• · . 25 MgO-pitoisuutta rikasteessa on pyritty alentamaan suorittamal- • · · "· la rikasteille useita peräkkäisiä kertaus- ja pesuvaiheita • · *···* erilaisia painajakemikaaleja, kuten esimerkiksi karboksimetyy- liselluloosaa (CMC), käyttämällä.

• ♦ • * * • · # • · .1·. Jos hyödynnettävässä malmissa olevat arvomineraalit esiintyvät ··· . .

30 hienopirotteisina ja sekarakeisina, laadullisesti hyvää rikas- • · · "ί· tetta on vaikea saavuttaa taloudellisesti riittävän hyvällä ··· *...· saannilla. Puhtausasteeltaan hyvän rikasteen tuottaminen vaa- ·;·.! tii jauhamista hyvin hienoksi eli hyvin korkeaa puhtaaksijau- .·. : hatusastetta.

* «t * · 3 119380

Useimmiten rikaste on prosessointikelpoista, erityisesti su-latuskelpoista, jos malmissa on sulfidimineraaleja, jotka sisältävät rautaa, kuten esimerkiksi magneettikiisua (FeS), pyriittiä (FeS2), pentlandiittia ((Fe,Ni),Se) jne, ja näitä 5 sulfidimineraaleja saadaan rikasteeseen. Malmiesiintymässä olevat silikaatit voivat olla ominaisuuksiltaan myös sellaisia, että ne eivät rikastu helposti tai ovat rikasteesta kertausvaiheissa poistettavissa.

10 Mikäli arvomineraalipitoiset malmit eivät sisällä rautaa, kuten esimerkiksi milleriitti(NiS)-malmit, mutta sisältävät helposti rikastuvia magnesiumsilikaatteja, kuten talkkia ja serpentiiniä, pyrometallurgisen käsittelyn vaatimaa Fe/MgO suhteen arvoa rikasteelle on erittäin vaikea saavuttaa. Rau-15 ta täytyy tällöin saada täysin muista mineraaleista kuin ns.

arvomineraaleista, kuten esimerkiksi pyriitistä, pyrrotii-tista tai magnetiitista.

20 Keksinnön kuvaus

Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä. Muissa vaatimuksissa esitetään keksinnön eräitä edullisia ·.·.· toteutustapoja.

25 • · ;***: Keksinnön mukaisesti magnesiumsilikaattipartikkeleita irro- · · tetaan nikkelimineraalipartikkelien pinnoilta liuottamalla . happamassa pH:ssa. Näin magnesiumsilikaattia kulkeutuu vä- i t · ,···, hemmän nikkelimineraalipartikkelien mukana erityisesti, kun • · 30 edelleen rikastetaan vaahdottamalla. Irronneet partikkelit . voivat myös muodostaa agglomeraatteja vastakkaismerkkisten « · · silikaattipartikkelien kanssa tai hajota. Positiivisesti va- * · *···1 rautunut magnesiumsilikaattiaines voi sisältää erityisesti ·;··· serpentiiniä ja negatiivisesti varautunut erityisesti talk- 35 kia.

• · · • · · * · · • · • · • · • ·· • · 4 119380

Malmi on edullisesti jauhettu alueelle Dso = 10 μιη +/- 5 pm. Näin saadaan erityisesti vähennetyksi myös huonosti liukenevien silikaattien määrää.

5 Edullinen pH-alue on 3 - 6, erityisen edullinen 3,5 - 4,5.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan parantaa rikasteiden prosessoitavuutta. Näin voidaan hyödyntää taloudellisesti ja teknillisesti muutoin prosessoitavaksi soveltumatonta 10 tai huonosti soveltuvaa malmia tai rikastetta. Menetelmää käyttäen voidaan malmi rikastaa jo ensimmäisessä rikastus-vaiheessa paremmin soveltuvaksi jatkoprosessointiin tai rikastaa saatu rikaste uudelleen laadultaan paremmin prosessoitavaksi kelpaavaksi rikasteeksi.

15

Menetelmän avulla prosessoitavuutta voidaan parantaa suoraan prosessoimalla raaka-aineita magnesiumsilikaattien liukoisuutta hyödyntäen tai yhdistämällä mineralogioiltaan erilaisia malmeja tai erilaisista malmeista peräisin olevia mine-20 ralogioiltaan erilaisia rikasteita siten, että ne soveltuvat paremmin prosessointiin.

Rikasteiden laatuongelmat johtuvat mineraalien ominaisuuk- *,·,· sista. Sivukivimineraalit sisältävät usein kvartsin (Si02) • · J/.j 25 lisäksi erilaisia rauta- (Fe-), alumiini- (Ai-), mangaani- (Mn-) ja magnesiumyhdisteitä (Mg-), joihin usein liittyy • · · ·;··· emäksisiä hydroksideja (-0H) , karbonaatteja (-C03) ja sul- . .*. faatteja (-S0J ja mahdollisesti myös magnetiittia (Fe304) .

«t· ,···, Erityisen vaikeita sekä pyrometallurgian että hydrometallur- • · 30 gian kannalta ovat erilaiset magnesiumsilikaatit.

* t · *·;** Sivukivimineraalit ovat usein pehmeitä ja omaavat korkean • · *···' ominaispinta-alan ja suuren liukoisuuden. Ne ovat monesti * ·;··; myös helposti paisuvia eli vettä vastaanottavia, sähköisesti ...·| 35 voimakkaasti varautuneita ja näin helposti arvomineraalien ,·. mukaan rikastuvia. Mukaan rikastumista johtuu myös raken- • * · *· *· teellisistä seikoista ja sekarakeisuudesta arvomineraalien • · • t » *. *: kanssa. Voimakkaat flokkulaatio- ja adsorptioilmiöt arvomi- 5 119380 neraalien ja lisäksi toisten sivukivimineraalien, kuten eri silikaattien kesken, ovat niille ominaisia.

Monet näistä magnesiumia sisältävistä silikaateista, kuten 5 esimerkiksi serpentiini ja kloriitti, ovat luonnostaan hyd-rofiilisia, kun taas esimerkiksi talkki on hydrofobista. Nämä hydrofiiliset magnesiumoksidia sisältävät mineraalit voivat tulla mukaan rikasteeseen hyvin hienoina partikkeleina varsinaisten arvomineraalipartikkeleiden mukana. Ne voivat 10 olla sulkeumina arvomineraalipartikkeleissa ja kupariakti-voinnin yhteydessä ne voivat aktivoitua, kun kuparia lisätään aktivoimaan pentlandiitin hidasta vaahdottumista. Tämä puolestaan johtuu usein juuri siitä, että sähköisesti aktiiviset silikaatit ovat kiinnittyneet pentlandiittipartikke-15 leiden pinnoille.

Rikastusmenetelmänä voidaan keksinnön toteuttamisessa käyttää esimerkiksi pitkälle vietyä selektiivistä vaahdotusta, joka voi sisältää useita välituotejauhatuksia ja 20 luokituksia sekä kertausvaiheita. Jauhatuksessa voidaan käyttää erilaisia tunnettuja menetelmiä, kuten tanko- tai kuulajauhatusta.

M.· Keksinnön erään edullisen toteutuksen mukaisesti nyt on myös • · !.*·· 25 löydetty tavanomaisesta vaahdotuksessa käytettävästä raeko- φ · Φ koalueesta poikkeava, selvästi hienompi raekokoalue, D50 = 10 ·:·*; pm +/- 5 pm (D50 tarkoittaa että 50 %:lla partikkeleista on ; ·*. läpimitta pienempi kuin annettu arvo) . Lisäksi käytetään • · .···, edullisesti sopivia liuoskemiallisia olosuhteita ja rikas- • · • · · 30 teiden sisältämien mineraalien, erityisesti ns. harmemine-raalien, mineralogiasta johtuvia erityispiirteitä (pH, eri- » · t merkkinen varautuneisuus), joita hyödynnetään prosesssoinnin • * '···’ mahdollistamiseksi.

* • · · · · * · *:··· 35 Nyt keksityn menetelmän eräässä toteutustavassa muodostetaan .* , rikaste, jossa magnesiumsilikaattien määrä on saatu alenne- * · t • ·· * ’ tua niin alhaiseksi, että rikaste soveltuu prosessoitavaksi « · « 6 119380 lurgiseen jatkokäsittelyyn joko sellaisenaan tai seostamalla rikastetta parempilaatuisella rikasteella tai lisäämällä vielä rikasteen rautapitoisuutta esimerkiksi pyriitin avulla. Yleisesti pyrometallurgisesti käsiteltävän rikasteen 5 Fe/MgO-suhteen tulee olla tällöin vähintään noin 2,6. Mainittu Fe/MgO-suhteen raja on alaraja, ja käsiteltävyyden kannalta on parempi mitä korkeampi suhde on. Hydrometallur-gisen rikasteen osalta vastaavanlaista rajaa ei ole.

10 Rikasteen Fe/MgO-suhde voidaan määritellä myös siten, että pyrometallurgisessa käsittelyssä syntyvän kuonan MgO-pitoisuuden tulee olla enintään 11 %. Jos kuonan MgO- pitoisuus on korkeampi, kuonan viskositeetti on niin korkea, että kuonan poistaminen uunista tuottaa vaikeuksia siinä 15 lämpötilassa, jossa nikkelin pyrometallurginen käsittely muuten normaalisti tapahtuu. Lämpötilan nostaminen luonnollisesti parantaa kuonan juoksevuutta, mutta se taas ei ole taloudellisesti edullista ja vähentää laitteistojen kestoikää. Menetelmän mukaisesti syntyvää laadultaan selvästi 20 parempaa ja vähemmän MgOrta sisältävää nikkelirikastetta voidaan prosessoida helpommin joko pyrometallurgisesti (esim. sulatus) tai hydrometallurgisesti (esim. paineliuo-tus) .

• · · • « · ♦ « 1 • · *,2: 25 Rikasteen arvometallipitoisuutta korottavasta uudelleenri- ί#<#ϊ kastuksesta tuleva jäte on arvomineraalipitoisuudeltaan al- ·:1·· haista ja sisältää runsaasti sivukivimineraaleja ja haital- ; lisiä silikaatteja, kuten magnesiumsilikaatteja. Jätteen ··· .···. laadusta ja lähinnä sen sisältämistä harmemineraaleista * ♦ 30 (esim. serpentiini, talkki jne.) riippuen on mahdollista, . että sitä voidaan vielä käsitellä hydrometallurgisesti (eri- • · · • · ♦ *** tyisesti paineliuotuksella) ja saada aikaan taloudellisesti • · *···1 kannattava prosessi. Rikastamalla alkuperäisissä rikasteissa *:2: oleva hienojakoinen silikaattiaines merkittävässä määrin ri- *:··· 35 kastusjätteeseen oikeissa liuoskemiallisissa olosuhteissa on .1 , mahdollista saada aikaan prosessoitavuudeltaan korkeampilaa- • · · ; tuinen rikaste, joka soveltuu paremmin prosessointiin.

• · 1 • · · 2 * · 7 119380

Keksintö voidaan toteuttaa myös hyödyntämällä malmissa tai rikasteessa olevien tai niihin tarkoituksellisesti malmin tai rikasteen muodossa lisättävien silikaattimineraalien erilaista sähköistä varautuneisuutta. Tällöin erimerkkisesti 5 varautuneet silikaatit kumoavat toistensa vaikutuksen, joutuvat jätteeseen ja .rikasteen laatu paranee. Nikkelirikas-teissa yleisimmin esiintyvistä haitallisista silikaateista serpentiini ja amfiboli ovat zeta-potentiaaliltaan positiivisia (+merkkisiä) ja talkki sekä kloriitti puolestaan nega-10 tiivisia (-merkkisiä) laajalla pH-alueella. Arvomineraaleis-ta esimerkiksi pentlandiitin zeta-potentiaali on -merkkinen myöskin hyvin laajalla pH-alueella, mutta happamuuden kasvaessa pentlandiitin zeta-potentiaalin arvo pienenee lähestyen nollaa. Pentlandiitin pinnat ovat merkittävästi zeta-15 potentiaaliltaan voimakkaasti positiivisesti varautuneiden serpentiinipartikkeleiden peittämiä, ja pentlandiitin vaah-dottuminen on hidasta. Vaahdotuksen kinetiikka hidastuu ja pentlandiitin metallurginen saanti pienenee. Talkki puolestaan vaahdottuu aina helposti hydrofobisuutensa johdosta. 20 Näin voidaan yhdistellä erilaisia malmeja siten, että lietteeseen saadaan sopivasti vastakkaismerkkisiä silikaatteja.

Kun pH-alue on selvästi hapan, silikaattien erilaisia liu-ϊ,ϊ,ϊ koisuuksia voidaan hyödyntää myöskin rikasteiden laatua pa- 25 rannettaessa. Esimerkiksi serpentiini liukenee ja vähitellen hajoaa hapon vaikutuksesta happamissa olosuhteissa. Kun hap- ··· pamuustaso kasvaa, zeta-potentiaaliltaan positiiviset ser- . .·. pentiipartikkelit irtoavat pentlandiitin pinnoilta ja liit- • · · tyvät yhteen zeta-potentiaaliltaan negatiivisten talkkipar- • 1 30 tikkeleiden kanssa, ja nämä aglomeraatit joutuvat rikastus-jätteeseen. Serpentiinipartikkelit alkavat myös osittain ha- • 1 1 *·!·1 jota, kun ne liukenevat happamuuden kasvaessa. Näin esimer- kiksi serpentiiniä ja talkkia sisältävän rikasteen proses-·...! soitavuutta voidaan oleellisesti parantaa vähentämällä ri- 35 kasteessa olevien MgO-pi toi suutta nostavien magnesiumsili- • · ^ 4 kaattien, kuten serpentiinin ja talkin, määrää.

• · · • M • · » • · · • ·· • § δ 119380

Sellaisten rikasteiden prosessoitavuutta, jotka sisältävät happoihin liukenevia magnesiumsilikaatteja, kuten esimerkiksi serpentiiniä, voidaan parantaa nostamalla lietteen happa-muustasoa, jolloin happoihin liukenevat magnesiumsilikaatti-5 partikkelit irtoavat arvomineraalipartikkeleiden · pinnoilta ja alkavat hajota liukenemisen vaikutuksesta. Näin rikasteen prosessoitavuus paranee ja Fe/MgO-suhteen arvo nousee. Silikaatteja ei kuitenkaan välttämättä tarvitse liuottaa kokonaan, koska ne varauksestaan riippuen voivat helpommin pää-10 tyä jätteeseen

Helposti vaahdottuvia mutta vaikeasti liukenevia magnesium-silikaatteja, kuten talkkia ja kloriittia, sisältävän rikasteen puhdistaminen ja pitoisuuden nostaminen ei merkittäväs-15 ti ole mahdollista pelkästään happamuuden noston avulla, koska talkki ja kloriitti eivät juuri liukene tai liukenevat huonosti happoihin. Erityisesti tällöin edullista rikasteen arvometallipitoisuuden nostolle on riittävän hieno puhtaaksi jauhatusaste . Näin saadaan arvomineraalit tehokkaasti 20 erilleen silikaateista ja muista epäpuhtauksista.

Esimerkit #

Keksintöä kuvataan vielä oheisten esimerkkien avulla, joista f · ·,**: 25 ensimmäinen kuvaa erittäin korkean MgO-pitoisuuden omaavan : serpentiinipitoisesta nikkelimalmista rikastetun milleriit- ·;·*: tirikasteen NiS-laadun parantamista, toinen kuvaa yritystä . parantaa korkean talkkipitoisuuden omaavan nikkelimalmista • t · ,···, rikastetun pentlandiittirikasteen proses soi tavuuden tavan- • · 30 omaisesti ja kolmas esittää edellä kuvatun korkean talkkipi- . toisuuden omaavan pentlandiittirikasteen ja korkean serpen- • · * • · · tiinipitoisuuden omaavan milleriittirikasteen yhteisrikas- • · *···* tusta.

• · · * · • · ····· 35 Nikkelimalmien, joiden alkuperäiset milleriitti- ja talkki- ,* . rikasteet on rikastettu vaahdottamalla, alkukäsittelyt on • · · l suoritettu tavanomaisesti käyttämällä pitkälle vietyä selek- • · · *· " tiivistä vaahdotusta, jolloin esivaahdotuksen lisäksi suori- 9 119380 tetaan useita kertausvaahdotuksia, joissa käytetään silikaatteja painavia kemikaaleja, kuten karboksimetyylisellu-loosaa (CMC). Tarkoituksena on ollut tavanomaisia menetelmiä käyttäen vähentää rikasteeseen helposti vaahdottuvien magne-5 siumsilikaattien määrä niin pieneksi kuin mahdollista.

Esimerkki 1. Milleriittirikasteen NiS-prosessoitavuuden parantaminen 10 Kemialliset analyysit on esitetty taulukossa 1, mineralogi-set analyysit taulukossa 2 ja rikastustulokset taulukossa 3. Ni-saanti Ni-pitoisuuden funktiona on esitetty kuvassa 1.

Nikkelimalmista (0,558 % Ni, 2,8 % Pe ja 0,11 % pentlandiit-15 tia ja 0,13 % milleriittiä) , joka sisälsi 78,85 % serpentiiniä ja 1,19 % talkkia, on ensin vaahdotettu nikkelirikas-te (milleriittirikaste NiS). Rikaste sisälsi 12,4 % Ni (15,52 % pentlandiittia ja 12,07 % milleriittiä),7,08 % Fe ja 28,1 % MgO, joka muodostui rikasteessa olevasta serpen-20 tiinistä (47,36 %) ja talkista (2,62 %) .

Suoritetuissa kokeissa käsiteltiin vaahdottamalla tätä erittäin vaikeasti rikastettavaa serpentiini- ja talkkipitoista nikkelirikastetta, jonka magnesiumsilikaattisisältö oli pe-25 räisin pääosin serpentiinistä. Tarkoituksena oli saada kek-sinnön mukaisesti parannettua rikasteen prosessoitavuutta ·:*·· pyro- tai hydrometallurgista jatkoprosessointia varten mah- . dollisimman korkealla saannilla.

• · « ·«« ·« · • · * · ··* • · · • * · ··· • « · • « • · *·· * • · · · * • · • M·*· • m • • · • · · • · • · t · • · « « M • · 10 1 1 9380

Taulukko 1. Milleriittimalmin ja rikasteen kemialliset analyysit

Alkuaineet Milleriitti Milleriitti

Malmi -lirun Rikaste __%__%_ _Ni__0,552__12,4_ _Cu__0,018__0,076_ _Co__0,015__0,348_ _Fe__2,81__7,08_ _S__0,39__8,89_ _MgO__41,1__28,1_ _Si02_ 34,7_ 25,2_ 5

Taulukko 2. Milleriittimalmin ja rikasteen mineralogiset analyysit

Mineraalit Milleriitti Milleriitti

Malmi Rikaste __%__%_

Pentlandiitti__0,11__15,52_ . Heazlewoodiitti__0,07__0,85_

Milleriitti 0,13 12,7

Valleriitti 0,18 • · *···[ Pyrrotiitti___0,06_ _Pyriitti___1,32_ M.1 Magnetiitti 1,37 5,64 _Magnesiitti__7,69__9,69_ _Serpentiini__78,85__47,36_ : Talkki__1,19__2,62_

Kloriitti 4,24 1,12 • · · 1 ~ "1 1 1 " '1 * 1 10 • · • · • « · • · • · « • · · • »· • · 11 119380

Taulukko 3. Milleriittirikasteen rikastustulokset

Alku- Rikaste Esi- Esi- Kerrattu Kerrattu Jäte aine alkup. rikaste rikaste Rikaste rikaste ERI-4 ERI-4 KR4 KR4

Saanti Saanti %%%%%%

Ni 12,4 26,5 97,6 40,9__93,1 0,59

Co 0,35__0/7__97,0__1JL__91,9 0,02

Cu 0,08 0,1 79,6__0J.__ 62,6 0,02

Fe 7,08 10,4 55,3 11,9__39,1 7,6

Mg 10,9__8_j_6__26,2__2^2__4/L__22

MgO 16,9 14,3 26,2 3,65__4,1 36,5

Ca 0,2__CK2__39,4__0,13__16,9 0,26

Fe/ 0,42 0,73 3,22 0,208

MgO ______

Koska rikasteen sisältämä magnesiumsilikaatti on pääosin 5 (47,36 %) serpentiiniä, rikastus suoritettiin happamissa olosuhteissa pH 4:ssä (toimivin pH-alue 3-6), jossa serpen- tiinipartikkelit irtoavat arvomineraalien, kuten pentlandii- , .·. tin, pinnoilta ja ainakin osittain liukenevat pH-tasosta • · · riippuen ja siten menettävät vaahdottuvuutensa päätyen ri- • 1 e I..1 10 kastusjätteeseen. Tämä nähdään selvästi taulukosta 3. Nikke- *·1[ lipitoisuus on noussut neljän kertauksen jälkeen 12,4 %:sta »·«2 40,9 %:iin erittäin korkealla saantitasolla (93,1 %) . Ker- *·!.' taamaton esirikasteen pitoisuus on 26,5 % Ni ja saanti 97 %.

«·« ·...· Vastaavasti Fe pitoiuus nousi 7,08 %:sta esirikasteen 10,4 15 %:iin saannilla 55,3 % ja neljästi kerratun rikasteen pitoi-suus on 11,9 % Fe ja saanti 39 %. MgO-pitoisuus esirikas-teessä oli 14,3 % ja neljästi kerratussa rikasteessa 3,65 % ··· *. saannin ollessa ainoastaan 4,1 %. Fe/MgO-suhde kehittyi al- [ kuperäisen rikasteen 0,42:sta neljästi kerratun rikasteen ·»··· 20 3,22:een, Joka rikaste on esimerkiksi mahdollista sulattaa.

• · • · · • ·· • · · • 1 · • 2 2 • · 12 119380

Alkuperäisen rikasteen prosessoitavuutta on pystytty merkittävästi parantamaan, kun on hyödynnetty silikaattimineraalin serpentiinin liukoisuutta happamalla pH-alueella ja serpentiini on saatu irti arvomineraalin, tässä tapauksessa 5 pentlandiitin, pinnoilta. Näin rikasteesta on saatu esimerkiksi sulatuskelpoista.

Esimerkki 2. Talkkirikasteen prosessoitavuuden parantaminen tavanomaisesti (vertailuesimerkki) 10

Kemialliset analyysit on esitetty taulukossa 4, mineralogi-set analyysit taulukossa 5 ja rikastustulokset taulukossa 6. Ni-saanti Ni-pitoisuuden funktiona on esitetty kuvassa 2 esimerkin 3 yhteydessä.

15

Talkkimalmista (0,492 % Ni, 3,15 % Fe ja 0,95 % pentlandiit-tia ja 0,27 % violariittia), joka sisälsi 47,56 % serpentiiniä ja 19,56 % talkkia ja 3,45 % kloriittia, on ensin vaahdotettu nikkelirikaste. Rikaste sisälsi 6,8 % Ni, 3,85 % 20 pentlandiittia ja 3,91 % violariittia, 17,7 %Fe ja 18,07 %MgO:ta, joka muodostui rikasteessa olevasta serpentiinistä 3,31 %, talkista 32,59 % ja kloriitista 13,11 %.

Suoritetuissa kokeissa käsiteltiin vaahdottamalla tätä erit- • * 25 täin vaikeasti rikastettavaa serpentiini- ja talkkipitoista ··· nikkelirikastetta, jonka magnesiumsilikaattisisältö muodos- *;·*: tui pääosin talkista. Tarkoituksena oli parantaa rikasteen ; ;*j laatua ja soveltuvuutta pyro- tai hydrometallurgista jatko- ·♦· .**·. prosessointia varten mahdollisimman korkealla saannilla.

··· 30 ♦ 4 4 4 9 4 4 • 44 m * ··· ' · · 4 4 444 4 • ·*·· • · • · • • 4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 44 4 4 13 119380

Taulukko 4. Talkkimalmin ja rikasteen kemialliset analyysit

Alkuaineet Talkkimalmi Rikaste -lmm __%__%_ __Ni__0,492__6jJ_ __Cu__0, 028__0,29_ __Co__0,019__0,23_ __Fe__3,15__17,7_ _Mg__22,56__10,9_ _MgO__37,28__18,07_ _Ca___0,29_ _S__0,84__14,5_ _Fe/MqO__0,08__0,98__ 5 Taulukko 5. Mineraalijakautumat talkkimalmin, talkkirikas-teen sekä talkkirikasteen ja milleriittirikasteen seoksen osalta

Mineraali Talkki Talkkirikaste Talkki + milleriitti *«J.* Malmi Ai- Testi 3 Testi 4 • · I Γ^- *.**: -1 mm kup. Ri- Jäte Ri- Jäte % Ri- kaste % kaste % *:··· kaste KR2 KR2 : ___%__%___%__ ··« ...... '— " ;***; Pentlandiitti__0,95 3,85 26,44 6,42 26,02 0,54

Pentlandiitti_muut 0,02 6,90 1,68 2,08 0,33 0,13 . .·. Violariitti__0,27 3,91 12,94 2,48 36,43 0,13 • · · .....

.···, Heazlewoodiitti____0,24 0,00 0,06__ '*:** Milleriitti___0,03 11,11 2,52 5,94 0,34

Polydymiitti__0,00 0,03 2,73 0,57 2,71 0,03 *·** Gersdorf f iitti__0,01 0,06 0,07 0,02 0,05 0,03 : FeNi_sulfaatti 0,00 0,86 0,62 1,86 0,48 0,07 • · · — W ' —....... ....... 1 - —MPW - " • ♦ .·. : Kalkosiitti_______ • ·· — "' ......

Borniitti___0,00 0,00 0,00 0,01 __ 14 119380

Kalkopyriitti__0,01 0,83 0,79 0,10 0,39__

Valleriitti__0,00 0,44 0,28 0,26 1,96 0,35

Pyrrotiitti__0,81 12,39 9,69 6,54 15,25 1,87

Pyriitti__0,17 2,68 4,03 1,01 3,15 0,08

Sphalerite___0,02 0,04 0,01 0,03 0,01

Arsenopyriitti___0,05 0,00 0,01 0,03__

Magnetiitti__1,28 2,48 3,30 8,63 0,21 10,62

Kr omii t ti__0,03 0,22 0,08 0,27 0,01 0,38

Muskoviitti__0,24 0,08 0,00 0,04 0,00 0,02 Götiitti__0,06 2,42 0,57 3,86 0,04 4,79

Ilmeniitti__0,06 0,00 0,00 0,01___0, 01

Rutiili__0,00 0,00___0,01___

Magnesiitti__16,49 4,59 0,19 5,53 0,06 4,32

Dolomiitti__0,97___0,01 0,09___0,19

Kalsiitti__0,00 0,00 0,00 0,01___0,00

Serpentiini__47,56 3,31 0,52 44,29 0,04 52,73

Talkki__19,56 32,59 19,30 3,05 3,06 17,89

Kloriitti__3,45 13,11 2,57 7,39 0,30 2,98

Biotiitti__0,58 3,60 0,62 0,47 0,57 0,07

Kvartsi__0,06 0,04 0,01 0,03 0,01 0,02

Plagioklaasi__0,49 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 . K_maasälpä__0,02 0,00 0,02___0,00__

Tremoliitti 0,55 0,08 0,01 0,01 0,01 0,10 • · · 11 ..... ' .................... .. 1 -- *:./ Epidootti 0,02 0,02 0,01 * · ........

**** Titaniitti_ 0,00_____

Apatiitti__0,03____0,01___ :-.V Määrittelemätön 6,31 5,39 2,11 2,37 2,86 2,31 YHTEENSÄ_ 100 100 100' 100 100 100 • ♦

Rikastustuloksista nähdään suoraan (taulukko 6) , että arvo- :***: metallipitoisuudet ja Fe/MgO-suhde eivät parane. Ni- • · * ’. pitoisuus on lähes sama alkuperäisessä rikasteessa kuin uu- * · , 5 delleenrikastuksen jälkeen kuten nyöskin Fe/MgO-suhde. Talk ki ei juurikaan liukene eikä reagoi hapon kanssa tavanomai-:\i sesti vaahdotuksessa käytettävällä happamalla pH-alueella :*·.· pH:ssa 4 (toimivin pH-alue 3-6). Näin talkki erityisesti * · vaahdottuu rikasteeseen. Serpentiinipitoisuus muuttuu 3,31 15 119380 %:sta 0,52 %:iin, kloriittipitoisuus 13,11 %:sta 2,57 %:iin mutta talkkipitoisuus vain 32,59 %:sta 19,30 %:iin. Serpentiini ja kloriitti menevät jätteeseen happamalla alueella, mutta talkki vaahdottuu edelleen helposti rikasteen mukaan 5 (taulukko 5). Alkuperäisessä rikasteessa ei ole mitään talkkia (32,59 %) painavaa tai sitovaa happamissa olosuhteissa sähköiseltä varaukseltaan vastinmerkkista (+merkkistä) mineraalia, kuten serpentiiniä (3,31 %) , riittävästi. Näin rikasteen laatu ei ole parannettavissa perinteisellä tavalla 10 niin, että saannin menetys ei olisi merkittävä.

Taulukko 6. Talkkirikasteen rikastustulokset

Alku- Rikaste Esi- Esi- Jäte Jäte aine alkup. rikaste rikaste Saanti5 ERI-3 ERI-3

Saanti % % % % %

Ni 6,8__7,3 41,2__6^_9__58,820

Co 0,23 0,23 42,3 0,21__57,7

Cu 0,29 0,39 46,7 0,29__53,3

Fe 17,7 23,6 55,3 12,6 44,7 • · ·.. 1.......—- . ..----- - - -

Mg 10,9__3__22,4__6j_9__77,6

MgO 18,4 5,1 22,4 11,6__77,625 *"*: Ca 0,29__0_j_2__29__0^3__71

Fe/ 0,96 1,28 1,07

MgO

·· · - 30 • * *

Esimerkki 3. Talkkipitoisen pentlandiittirikasteen ja mille- ··· ·...· riittirikasteiden seoksen yhteisvaahdotus keksinnön mukai- ....: sella menetelmällä φ · • · . 35 Alkuperäisen talkkirikasteen vaahdottumista voidaan parantaa • « *. " lisäämällä siihen serpentiinipitoista milleriittirikastetta, • · ·.**: koska talkki on zeta-potentiaaliltaan negatiivinen (- merkkinen) ja serpentiini positiivinen (+merkkinen) happa- 119380 16 maila pH alueella (toimivin pH-alue 3-6). Serpentiinipartik-kelit saadaan irtoamaan kyseisellä pH-alueella jo heikommin negatiivisesti varautuneiden arvomineraalipartikkeliden, kuten pentlandiitin, pinnoilta ja sitomaan voimakkaammin nega-5 tiivisesti varautuneita talkkipartikkeleita. Kun serpen-tiinipartikkelit saadaan irtoamaan arvomineraalien pentlandiitin pinnoilta, arvomineraalien vaahdottuminen nopeutuu kineettisesti ja metallurginen saanti paranee. Rikasteen laatu ja saanti paranevat ja serpentiini-talkki 10 aglomeraatit menevät rikastusjätteeseen.

Milleriittirikasteen kemiallinen analyysi on esitetty taulukossa 1 ja mineraloginen analyysi taulukossa 2.

15 Talkkirikasteen kemiallinen analyysi on esitetty taulukossa 4 ja mineraloginen analyysi taulukossa 5.

Rikastustulokset milleriittirikasteen ja talkkirikasteen yh-teisvaahdotuksesta on esitetty taulukossa 7 ja kuvassa 2.

20 * · · • · ♦ ·· · • « • · · • ·· * · • · » • Φ • · *·· • · • ♦ · • · t • · • · • · · · • · ♦ • · · «·· • 1 · • · • ♦ • · · • · • · • · ♦ · · • 2 · r · • · · • ·· 2 • · 17 119380

Taulukko 7. Talkki- ja milleriittirikasteiden yhteisrikas-tuksen tulokset

Alku- Rikaste Esi- Esi- Kerrattu Kerrattu Jäte aine alkup. rikaste rikaste rikaste rikaste ERI-4 ERI-4 KR2 KR2

Saanti Saanti % % % % % %

Ni 6,8__15,5 97,5 22,6__88,1__0,59

Co 0,23 0,5__97,4 0,77__89,4__0,02

Cu 0,29 0,3__91,4 0,42__81,5__0,04

Fe 17,7 17,1 78,2 22,7__64,1__7,01

Mg 10,9 4,3__26,1 0,85__3j_2__17,7

MqO 18,1 7,1__26,1 1,41__3_^2__29,4

Ca 0,29 0,2__45,3 0,13__23,9__0,27

Fe/ 0,98 2,41 16,1 0,24

MgO ______ 5

Yhteisrikastus on tehty vaahdottamalla seosta, mikä sisälsi yhtä paljon talkki- (50 %) ja milleriittirikastetta (50 %) happamalla pH-alueella pH:ssa 4 (toimivin pH-alue 3-6).

t · !,1·· Talkkirikaste sisälsi 3,31 % serpentiiniä, 32,59 % talkkia :t": 10 ja 3,45 % kloriittia. Milleriittirikaste sisälsi puolestaan ·;··· 47,36 % serpentiiniä, 2,62 %talkkia ja 1,12 % kloriittia.

. .1. Yhteisrikastuksen tuloksista (taulukot 5 ja 7) nähdään, että *·· .···. rikasteen Ni-pitoisuus on kahdesti kerratun rikasteen (KR2) • · osalta 22,6 % saannilla 88,1 %. Esirikasteen osalta vastaa- . 15 vasti Ni-pitoisuus 15,5 % ja saanti 97,5 %. Fe pitoisuus • · » (KR2) on 22,7 % Fe ja MgO-pitoisuus (KR2) 1,41 % saannilla • · *·;·1 3,2 %. Fe/MgO-suhde on 16,1, mikä mahdollistaa rikasteen py- *:2: rometallurgisen käsittelyn esimerkiksi sulatuksen. Myös esi- ·;·· rikasteen Fe/MgO-suhde on 2,41 ja lähes sulatuskelpoista.

, 20 Näin sähköisesti erimerkkisesti varautuneet silikaatit • » · j (+merkkinen serpentiini ja -merkkinen talkki) ovat kumonneet • t · 2 '· " toistensa vaikutukset ja arvometallien vaahdotus on kineet- 18 119380 tisesti nopeutunut sekä rikastustulos selvästi parantunut ' myöskin aritmeettisesti laskettuna.

Näin menettelemällä eli hyödyntämällä silikaattien erimerk-5 kistä varautuneisuutta eri pH-olosuhteissa parantaa rikasteiden laatua ja soveltuvuutta niin pyro- kuin hydrometal-lurgiseenkin jatkoprosessointiin.

Taulukoista 5 ja 7 nähdään, että saatu rikaste on kaikin 10 puolin pyro- sekä hydrometallurgiseen jatkoprosessointiin soveltuvampi rikaste kuin alkuperäinen, taulukossa 5 esitetty rikaste. Pitoisuudet on esitetty painoprosentteina.

Taulukoista nähdään, että molemmat alkuperäisistä rikas-15 teista saadut rikasteet voidaan hyödyntää teknillisesti ja taloudellisesti mielekkäällä tavalla.

Näin prosessimetallurgisen käsittelytavan valinta on rikasteelle on yksinkertaista riippuen kulloisenkin metallurgisen 20 käsittelyn asettamista vaatimuksista.

• · · • · · »·· • ψ • · · • ·· • · ··· • · ·»· • · • · · • · · ·1· • · • · • · ··1 • 1 · • · · • · · • · • m • « ··« * • • · • · 1 1 • ·· • · · ··· • 1# * ·

Claims (6)

119380

1. Menetelmä sulfiäisten, magnesiumsilikaatteja sisältävien nikkelirikasteiden muodostamiseksi ja käsittelemiseksi, tun- 5 nettu siitä, että sulfiäisistä, magnesiumsilikaatteja sisältävistä jauhetuista nikkelimalmeista muodostetaan rikaste-liete ja että nikkelimineraalipartikkeleiden pinnoille adsorboituneita magnesiumsilikaattipartikkeleita irrotetaan pinnoilta liuottamalla happamassa pH:ssa. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan rikasteliete, joka sisältää sekä positiivisesti varautunutta magnesiumsilikaattiainesta että negatiivisesti varautunutta magnesiumsilikaattiainesta, jolloin 15 vastakkaisesti varautuneet magnesiumsilikaatit muodostavat agglomeraatteja.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että positiivisesti varautunut magnesiumsilikaattiaines si- 20 sältää serpentiiniä tai että negatiivisesti varautunut mag-nesiumsilikaattiaines sisältää talkkia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, *·· ·*·.· että irronneen magnesiumsilikaatin annetaan hajota. 25 • · ....· 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tun- e m nettu siitä, että rikasteen prosessoitavuutta edelleen pa- • e · *” rannetaan rikastusteknisesti vaahdotuksen avulla. • · • · • e ·

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tun- nettu siitä, että malmi on jauhettu raekokoalueelle D50 = 10 • e· ·*„.·* pm +/- 5 Mm. • » φ • • · • · · • ·· • · · • m · • M • · 119380