NL8204940A - Werkwijze ter bereiding van een ferronikkelconcentraat. - Google Patents

Description

pp?"............. . —-- -- .

. ' - « - 1 -

K 937 NET

WERKWIJZE TER BEREIDING VAN EEN FERRONIKKELCONCENTRAAT

De uitvinding hee£t betrekking op een werkwijze ter bereiding van een ferronikkelconcentraat door reductie van een lateritisch nikkel en ijzer houdend erts.

Commerciële winning van nikkel uit lateritische nikkel en 5 ijzer houdende ertsen wordt op grote schaal toegepast voor zover het daarbij gaat om ertsen met een nikkel gehalte van meer dan 1,5% gew. Moeilijker is echter de winning wanneer het nikkel-gehalte in het erts daar beneden ligt. Dit heeft in de praktijk veelal tot gevolg dat in mijnen waar men met een variërend 10 nikkelgehalte te maken heeft, de ertsen die minder dan 1,5% gew. nikkel bevatten terzijde worden gezet en alleen het rijkere erts wordt geëxploiteerd. Derhalve wordt gezocht naar methoden om nikkel toch te kunnen winnen op een geschikte wijze uit de bedoelde armere ertsen.

15 Het zou aantrekkelijk zijn het oxldische nikkel in het erts te reduceren tot nikkel of ferronikkel en het gewenste produkt van het overgrote deel van het nevengesteente te bevrijden met behulp van magnetische scheiding. Voorwaarde tot succes daartoe is evenwel dat de reductie moet worden uitgevoerd onder zodanige 20 omstandigheden dat deeltjesgroei van de metallische fase optreedt totdat een zodanige deeltjesgrootte is bereikt dat magnetische scheiding inderdaad doelmatig kan verlopen.

Gevonden werd nu dat de gewenste deeltjesgroei kan optreden wanneer de reductie wordt uitgevoerd 1° bij hoge temperaturen, 25 2° in aanwezigheid van een zwavelverbinding en 3° met een CO en C0£ houdend gasmengsel waarin de CO/CO^ verhouding tussen kritische grenzen ligt. Het reduceren met een gasmengsel houdt in dat de werkwijze is onderscheiden van het bekende segregatie-procédé dat stoelt op het principe van precipitatie van nikkel op 30 toegevoegde koolstofdeeltjes die in het procédé als reductie-middel, tezamen met metaalchloride-toeslagen worden ingebracht.

8204940 - 2 - 4

De uitvinding betreft een werkwijze ter bereiding van een ferronikkelconcentraat door reductie van een lateritisch erts, dat 0,25 tot 1,5% gew. nikkel en 10 tot 50% ijzer bevat, bij een temperatuur van 920 tot 1120°C in aanwezigheid van een zwavel-5 verbinding met een gasmengsel dat CO en CO2 bevat in een verhouding van 60:40 tot 100:0, waarna het reactieprodukt wordt vermalen en magnetisch gescheiden waarbij een magnetische fraktie wordt gewonnen die ten hoogste 35% van de in het erts aanwezige hoeveelheid ijzer bevat.

10 De genoemde limiet houdt in dat men de reductie slechts zover moet voortzetten dat de conversie van ijzeroxide in nulwaardig ijzer beneden een bepaalde maximumwaarde blijft. Bij voorkeur zal een maximumwaarde van 25% worden aangehouden. Het gaat er bij de uitvinding namelijk in de eerste plaats om dat het 15 oxidische nikkel zoveel mogelijk in nulwaardig nikkel wordt omgezet, het belang van de reductie van ijzer is daaraan ondergeschikt en volledige reductie tot nulwaardig ijzer wordt vermeden omdat dit alleen maar een onnodige complicatie zou betekenen.

Door variatie van de verhouding van CO en CO2 in het reducerend 20 gasmengsel kan de selectiviteit van de reductie (= preferentiële reductie van nikkel ten opzichte van reductie van ijzer) worden gevarieerd: hoe kleiner die verhouding, hoe hoger de selectiviteit. Anderzijds neemt de opbrengst van nulwaardig nikkel in de magnetische fraktie af (en neemt dus het verlies aan nikkel toe) 25 bij afname van de CO/CO^ verhouding tot waarden beneden de grens van 60:40. De voorkeursverhouding ligt tussen 65:35 en 85:15. De totale hoeveelheid gasvormig reductiemiddel die met het erts in aanraking wordt gebracht ligt doorgaans tussen 2 en 20 mol CO per mol oxidisch nikkel, bij voorkeur tussen 5 en 15 mol. Het verdient 30 aanbeveling het gasmengsel niet te snel door, over, of langs het vermalen erts te voeren, daarom worden betrekkelijk matige gassnelheden en betrekkelijk lange reactietijden toegepast. Reactietijden tussen 0,5 en 7 uren hebben de voorkeur. Bij toepassing op grote schaal kan de reactietijd tot maximaal 3 uren 35 worden bekort. Geschikte reactietemperaturen zijn van 920°C tot 8204940 r------- - 3 - 1120eC, bij voorkeur tussen 950 en 1050°C.

De zwavelverbinding heeft tot doel de deeltjesgroei van de metallische fase tijdens de reactie te bevorderen. Vele zwavel» verbindingen kunnen worden toegepast zoals (NH^J^SO^, CuSO^, 5 FeSO^ of Fe^CSO^)^. Alkalimetaalsulfaten, aardalkalimetaal-sulfaten, Fe$2 en FeS hebben bijzondere voorkeur. Goede voorbeelden daarvan zijn Na2S0^, ^SO^, BaSO^, CaSO^, vooral de eerstgenoemde verbinding is uitermate geschikt. Geschikte hoeveelheden zwavelverbinding liggen tussen 1,5 en 10% gew., berekend 10 als zwavel op oxidisch ijzer, het voorkeursgebied is van 3 tot 7% gew.

De praktische toets waarmee kan worden vastgesteld of voldoende deeltjesgroei heeft plaatsgevonden is in feite het al dan niet welslagen der magnetische scheiding. Het is daarom niet nodig de gewenste mate van deeltjesgroei uit te drukken in groei tot een bepaalde minimumgrootte van zeg 5 of 15 micrometer is overschreden. De vereiste minimumafmeting is bovendien niet voor alle ertsen dezelfde maar kan binnen betrekkelijk ruime grenzen variëren. Toch kan een minimumgrootte van 5 micrometer wel als 20 een algemeen gemiddelde richtlijn voor een te behalen succes worden gezien.

Aangezien de uitvinding tevens voorziet in de mogelijkheid tot het beïnvloeden van de selectiviteit van de reductiereactie zal het duidelijk zijn dat het nikkelgehalte in het verkregen 25 ferronikkel binnen betrekkelijk ruime grenzen kan worden gevarieerd. Doorgaans zal worden gestreefd naar ferronikkel-samenstellingen met een nikkel gehalte tussen 4 en 50% gew.

In de niet-magnetische fraktie wordt een gedeelte van de oorspronkelijk aanwezige ijzerverbindingen teruggevonden en het 30 merendeel van het nevengesteente. Het concentraat bevat dan ferronikkel en het overige nevengesteente. De hoeveelheid gesteente in het verkregen ferronikkelconcentraat ligt in de regel tussen 40 en 80% gew., het overige is dan het ferronikkel.

8204940 - 4 -

Verdere opwerking van het ferronikkelconcentraat kan op bekende wijze worden uitgevoerd.

Een bijkomend voordeel van de nieuwe werkwijze is dat in het uitgangsmateriaal eventueel aanwezige kobaltverbindingen vrijwel 5 kwantitatief in de magnetische fraktie worden verkregen.

VOORBEELD

Het nikkelerts, dat gebruikt is in de proeven, had na drogen bij 105°C de volgende chemische samenstelling en deeltjes-grootteverdeling:

Element Analyse, % gew. deeltjesgrootteverdeling

Ni 0,77 + 90.10-6m : 1 %

Fe 40,2 + 56.10~6m : 13 %

Si 7,5 + 45.10-6m : 9 %

Al 4,5 + 30.10-6m : 18 %

Cr 3,2 + 20.10-6m : 13 %

Mg 0,4 - 20.10"6m : 46 %

Co 0,08

Mn 0,93 0 31,4

Rest 9,0 10 Het restgehalte werd bepaald door vaststellen van het gewichtsverlies dat optreedt bij verhitten van het erts gedurende 3 uren op 1000°C. In de experimenten werd 5 g erts gemengd met FeS of Na^SO^ en vervolgens in een alumina schuitje in een buisoven met een diameter van 4 cm geplaatst. De atmosfeer in de buisoven 15 werd vervangen door een CO/CO^ gasmengsel, waarna de buisoven werd opgewarmd tot de reaktietemperatuur. Na het bereiken van de reaktietemperatuur werd onder doorvoer van een COlCO^ gasmengsel met een snelheid van 14 1/h nog enige tijd isotherm verwarmd, welke tijd als reaktietijd werd opgevat. Daarna werd de oven 20 afgekoeld tot kamertemperatuur onder dezelfde atmosfeer om reoxidatie te voorkomen. De resultaten van verschillende 8204940 - 5 - ψ----- experimenten als funktie van een aantal parameters: reactie-temperatuur (T), CO/CC^ verhouding in de gasatmosfeer, reaktie-tijd (t) en de toeslag FeS of ^SO^, worden weergegeven in Tabel I. Daarin is het percentage Ni en Fe opbrengst betrokken op 5 de hoeveelheden Ni en Fe in het uitgangsmateriaal. De opbrengst werd bepaald door microprobe analyse van de FeNi-fase en door chemische analyse die nulwaardig Ni of Fe van oxidisch Ni of Fe onderscheidt. Het Ni-gehalte van de FeNi-fase werd door microprobe analyse bepaald.

- 6 - 8204940 - 6 -

V

0) u ιΗ » ® Λ Ί N >ί KI I t-» 00 O O O I*- (0 ·Η S CM Π -ίΤ Λ Ζ 0) , , . , - οι οι so ι ι ι II ι ΰΟ Pu

JsO LP] ι—I Ο u-ι Ο LO

•Α C ^ <Ν (Ν η Ζ Ή

U

CO S-Ï 60 ^ C <! (U *Η λ u ζ οοσ\οοιηιηνοοοονοιησ\νο

Jq Q) Ν (Ν Η <ί η Ν Ν Ν ο· Pu ο £ 0J 1-1

Pu ^_____

J-I

Μ /—\ 60 C w

<U

μ ή jag ΟιΛίΛΐΛίΛΟί'ΙιΠίηΓ-'ϊΓΐηιη ο, <u pi σι rs η o' μ o' O' οο O' ο O' Ο Pu Λ (? c* Α ΛΛ ΛΑ

•Η C

Ζ *Η Μ (ϋ 4U /-Ν

hJ W S

Μ Ο Ό ca οι «ή ι-ιΟ _< ιτ> *μ ι—ιιηιτι·-4ΐηιηΐπιθι—ιντι εη &ο —ι rHi-' VAVVAtpVAAAA Λ β) ι-Ι H Ζ Μ 0) Ο Pb •Μ ο ininininminininmui—'Ο Μ Ο Λ ^ SO r-4 Μ * Mf Λ» Sf <f

r-l U O O O O

tn u Si I ca ca ca co <uo)<D ca ca ca ca ca ca n n n n μ ω o o. oj<u<uo)iu(ucocecaco(u<i) *j ω 00 PuPuPuPuPuPuZZZZPuPu CM ·κ o οοοοοίΛΐηοοιοιηοο O ncncocococo-crnc'ifopofoco o oooootomoommoo q ri.r^r^pii^'Oinrir^OOt^i'' ^ m m inu-imto cl £ · « » * * * op v-' oininiAOïnmomoinoo c *rl

.--—------M

•K *K

OOOOOOOOOOOOO ij

O OOOOOOOOOOOOO

HO OO0N00OOOOOOOOO 01 \_/ ,-4 I—| —4 ι—I 1—1 rl r—l 1—I ^ 00

___- - - - M

-- — <u rj ^ CU W w > Μ Μ HH M M ii

m Μ M > MMMX Μ Μ H <U

O HHMH>>>>i-t!x!XXX! *> U *

Cu______ * 8204940 IF-‘-- .

t - 7 -

Vervolgens werden de proeven II, VI en IX op grotere schaal, doch overigens onder gelijke omstandigheden, herhaald ter bereiding van monsters elk in een hoeveelheid van 25 g.

De monsters werden gedurende 20 minuten vermalen na toevoegen 5 van 9,5 g water per monster. Na magnetische scheiding werden de in Tabel II vermelde resultaten verkregen.

TABEL II

gewichts£ractie opbrengst in magnetische __ fraktie t.o.v. uitgangs-

Monster magnetische niet magnetische materiaal van (%) fraktie fraktie -- (% gew.) (% gew.) Ni Fe II 16 84 92 21 VI 7 93 70 5 IX 15 85 94 22

Magnetische scheiding van nat vermalen monsters volgens proeven I, III en IV, bleek te mislukken, d.w.z. er werd steeds minder dan 5% gew. magnetische fraktie verkregen, terwijl de 10 Ni-opbrengst in de magnetische fraktie, betrokken op de hoeveelheid Ni in het oorspronkelijke erts minder dan 15% bedroeg.

Λ 8204940

Claims (8)

1. Werkwijze ter bereiding van een ferronikkelconcentraat door reductie van een lateritisch erts dat 0,25 tot 1,5% gew. nikkel bevat en 10 tot 50% gew. ijzer, bij een temperatuur van 920 tot 1120°C, met een gasmengsel van CO en CO2 in een verhouding 5 van 60:40 tot 100:0, in aanwezigheid van een zwavelverbinding, waarna het reactieprodukt wordt vermalen en magnetisch gescheiden, waarbij een magnetische fraktie wordt gewonnen die ten hoogste 35% van de in het erts aanwezige hoeveelheid ijzer bevat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een CO/CO2 verhouding van 65:35 tot 85:15 wordt toegepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de zwavelverbinding aanwezig is in een hoeveelheid van 1,5 tot 10 % gew., berekend als zwavel op oxidisch ijzer.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk dat als zwavelverbinding FeS of FeS2 wordt toegepast.

5. Werkwijze volgens conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk dat als zwavelverbinding een alkalimetaal of aardalkalimetaal-sulfaat wordt toegepast.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk dat natrium- sulfaat wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk dat een magnetische fraktie wordt gewonnen die minder dan 25% gew. van de in het erts aanwezige hoeveelheid ijzer bevat.

8. Werkwijze volgens conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk dat het erts in reactie wordt gebracht met 2 tot 20 mol CO per mol oxidisch nikkel. ANRH04 8204940