زمان انتشار:دسامبر 17، 2019
Abstract: Complying with the reduction of resources of nickel sulfide ore, it’s really urgent to high efficiently develop the laterite-nickel ore which occupies 72% of worldwide nickel resources. This article introduces the characteristics of worldwide laterite-nickel ore resources & domestic developing situation and expounds traditional wet process production process & progress. Atmospheric pressure leaching & bacterial leaching, etc. new leaching process has the characteristics of simple process, low consumption, easy to control the operation and low investment, etc, they will have very good developing foreground.
Keywords: laterite-nickel ore wet process refining technology development status
According to geologic origin, the nickel ore could be divided into two kinds: magma type nickel sulfide ore & weathering type laterite-nickel ore, while the laterite-nickel ore reserves occupies 72% of worldwide nickel resources. In recent years, due to the leading of stainless steel industry, the nickel demand in the worldwide keeps increasing, the stainless steel output of China has reached 10 million tons in 2008, while actual output is only 5.35 million tons and one of the important reasons is the short supply of nickel.
در حال حاضر، حدود 60٪ نیکل از سنگ معدن سولفید نیکل استخراج می شود در حالی که منابع سولفید نیکل به سرعت کاهش می یابد، کیفیت کاهش می یابد در حالی که عمق معدن عمیق تر می شود، مشکل استخراج افزایش می یابد و هزینه افزایش می یابد. در حالی که هزینه بررسی و استخراج سنگ معدن لتریت نیکل پایین تر است، که می تواند به طور مستقیم اکسید نیکل، پلی دیمیت و فرونیککل را تولید کند، بنابراین، منابع سنگ معدن لتریت نیکل با کارایی بالا واقعا فوری است. در دهه 1950، استخراج نیکل از سنگ معدن لتریت نیکل 10 درصد از تولید نیکل در سراسر جهان را اشغال کرد، در حالی که در سال 2008 این درصد به 455 رسیده است و در سال 2012 تخمین زده می شود که 510 هزار تن باشد، این درصد باید به 51 درصد افزایش یابد.
The process of extracting nickel from laterite-nickel ore could be divided into fire process and wet process. Due to its high consumption and investment during refining process, fire process is mainly used for high quality laterite-nickel ore. However, though wet process has complicated process, long flow and high requirements on equipments, etc., compared to fire process, it has the advantages of lower consumption and high recovery rate of metal. Especially the progress of atmospheric pressure leaching and the appearance of new flow of wet process makes the center of developing & utilizing laterite-nickel ore has moved to wet process from fire process during tens years of development of wet process.
一、The categories & characteristics of worldwide laterite-nickel ore resources
بالای ذخایر معدنی اکسید نیکل، لتریت سنگ اهن قهوه ای است که برای درمان فرایند مرطوب مناسب است. پایین تر منیزیم سیلیک اسید سنگ معدن نیکل (عمدتا serpentinite) است که مناسب برای فرایند اتش است. بخش انتقال میانی برای دو روش مناسب است. با توجه به براورد، ذخیره سنگ معدن نیکل لتریت (لیمونیت، غیر ترونیت، turface) که برای فرایند مرطوب مناسب است، بیش از دو برابر (گارنیریت، سنگ معدن هیومیک) است که برای فرایند اتش سوزی مناسب است.
مطابق با توسعه تدریجی و استفاده از منابع سنگ معدن نیکل جانبی، مردم دانش جدیدی از عملکرد و انواع ان دارند: یکی به نام فرایند مرطوب که عمدتا استوای نزدیک را توزیع می کند، مانند کالدونیای جدید، اندونزی، فیلیپین، پاپوا گینه نو، منطقه کارائیب، درجه ان بالاتر است، خاک رس کمتر است که برای درمان اسان است؛ نوع دیگر فرایند خشک است که عمدتا در منطقه نیمکره جنوبی توزیع می شود که بسیار دور از استوا است و ترکیب ان پیچیده است، محتوای خاک رس بالاتر است که برای درمان اسان نیست.
اگر چه laterite نیکل سنگ معدن دارای چندین نوع مختلف، اما دیدن از به طور کلی؛ انها شخصیت های زیر را دارند:
1، محتوای نیکل 1.0 ~ 3٪ است، درجه ان پایین تر است و ترکیب پیچیده تر از سنگ معدن سولفید نیکل است، و ان را سخت برای به دست اوردن کنسانتره سنگ معدن نیکل با محتوای نیکل بالاتر است که بیش از 6٪، در عین حال سنگ معدن نیکل با محتوای نیکل پایین تر سخت است برای فرایند متالورژی ساده به طور مستقیم استفاده می شود.
2、Fluctuation of component content is larger, not only the change of valuable elements content such as nickel is larger, meanwhile the composition change of gangue such as SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3 and water is larger, even in same mineral bed, the composition of laterite ore (Ni，Co，Fe & MgO) will gradually change complying with the depth of different mineral layers.
3، کبالت کمی وجود دارد، بدون گوگرد، هیچ ارزش گرما در سنگ معدن.
4、The storage of ore is larger meanwhile it is on earth’s surface which is easy for collecting and it could be operated in the open-air and it has advantage for development.
二、 وضعیت توسعه سنگ معدن در سراسر جهان لتریت نیکل
From the mark of laterite nickel ore development of New Caledonia, metal nickel production from laterite nickel has been over 100 year’s history so far. For recent years, due to huge requirements of nickel for stainless steel industry, many countries producing nickel actively enlarge the development and utilization of laterite nickel ore.
As we have less laterite nickel-ore resource, some large enterprises of China has caught the chances to enlarge the investment of laterite nickel-ore project of foreign countries. At present developed or been developed foreign laterite nickel ore projects are: 1) Bao-steel group and Jinchuan group invested 1 billion USD for nickel iron resource development in Philippines, 2) China Minmetals and Cuba set up nickel production with annual production of 22.5thousands t, 3) CNMC developed Myanmar nickel ore, its average grade of nickel ore is 2% which includes about 700 thousand t nickel; 4) CHINA METALLURGICAL CONSTRUCTION(GROUP)CORPORATION cooperated with Ji’en Nickel Company for nickel iron development whose average grade is about 1%; 5) China Campbell mineral company signed the contract with Myanmar Moweitang Nickel ore for cooperation, etc. In future laterite nickel project, wet process occupies large percent, and it is estimated to be 2012, the percent of wet process nickel production of total nickel production will increase from 62% to 80%.
三、Refining وضعیت تکنولوژی فرایند مرطوب سنگ معدن لتریت نیکل
1، کاهش برشته - فرایند شستشوی امونیاک (RRAL)
Reducing roasting - ammonia leaching process (RRAL) is developed by Carson, thus it is called Caron process. Guba Nijialuo nickel plant utilizes reducing roasting – ammonia leaching process to treat Nickel laterite high-magnesium has been over half centuries, suitable for utilizing Ammonia Alkali leaching method to treat typical mineral composition which is 1.4％Ni，8％MgO，14％SiO2.
به منظور بهبود میزان شستشوی حفاری نیکل، دفتر مواد معدنی امریکا فرایند جدیدی را برای کاهش فرایند شستشوی بو دادن امونیاک توسعه داد و مخفف ان USBM است. اهمیت این روش اضافه کردن FeS2 برای ساخت دانه و استفاده از مونوکسید کربن خالص برای کاهش است.
2، اسید سولفوریک فرایند شستشوی اسید تحت فشار (HPAL)
فرایند شستشوی اسید تحت فشار اسید سولفوریک برای درمان سنگ معدن لتریت نوع سنگ اهن قهوه ای از جمله منیزیم پایین تر مناسب است، اصل فرایند شستشوی اسید تحت فشار به عنوان تصویر زیر است، بزرگترین مزایای این فرایند این است که نرخ بازگشت فلز می تواند به بیش از 90٪ برسد،
تصاویر 1: جریان فرایند اصل فشار فرایند شستشوی اسید
This technology begins from 50s of 20th century; first it is used for Cuba Moa Bay ore calling A-MAX-PAL technology. Since after, in 70s Australia QNI Company sets up Yabula nickel plant, acid leaching process treats laterite nickel ore in New Caledonia, Indonesia & Queensland of Australia. On second half year of 1998, Murrin of Australia, Cawse, Bulong utilizes new process of pressurizing acid leaching of laterite ore to put developing project into operation and absorb large attention. The acid pressurizing leaching technology for these three processes is similar to Cuba Mo’ao Company, just utilizing horizontal autodave to replace the vertical autodave of Mo’ao Company. However, the return program has following difference:
1、In Cawse process, mixed metal hydroxides is precipitated from high pressure lixivium, then utilizes ammonia leaching them, and then have solvent exhaustion & electro-deposition.
2، در فرایند Bulong، با استفاده از H2S برای رسوب سولفیدهای مخلوط از فشار بالا lixivium، و سپس سولفید lixiviate تحت شرایط هوازی، سپس خستگی حلال، کاهش هیدروژن، قرص، و غیره
3، در فرایند Murrin، به طور مستقیم خستگی حلال و الکترو رسوب از فشار بالا lixivium.
The resources, annual production，achieving rate and design production of these three laterite nickel plant is shown in form 3. Seen from form 3, the process of three laterite ore HPAL project of Australia is not very satisfying, just the Cawse could reach 74% of the design production, manufacturing cost decrease from USD 4.1 to USD 1.54; the production of Murrin is 1/3 of the design production, however this conditions is reached under the situation of pushing again & again, Bulong plant is forced to be bankrupt in 2004 due to technology & fund problem.
Form 3 Simple situations of three HAPL nickel plants of west Australia
There are lots of problems on technology, mechanical design and cost calculation of these three projects, for example: the material chosen on equipment is not proper or the configuration is out of joint, etc. Though these three projects haven’t reaches the expected target, but the setting up of them has supplied precious experiences on the development of pressurizing acid leaching technology.
3، جریان دیگر از روند مرطوب
Atmospheric pressure leaching (AL): it is suitable for treating laterite nickel ore including lower iron content and higher magnesia content. At present Skye resource company is researching on developing Atmospheric pressure leaching for Guatemala laterite ore development, the residual acid leached from brown ore & acid released after precipitating of rubinglimmer which will be used for the composition of humus soil ore.
Dump leaching: it is mainly suitable for humus soil ore. The abundant results showing that: utilizing dump leaching technology, the leaching rate of nickel in 3 months could reach over 75%, the leaching rate of cobalt could reach over 60%. European Nickel company is having large-scale leaching experiment in Turnkey at present and it is expected to set up first dump leaching plant extracting nickel & cobalt.
Microwave sintering—pressurizing leaching method: to have micronwave sintering to disturb the crystal grating of mineral, then pressurize and leach under low temperature to make the iron ion be precipitated as the hematite type then strengthen the leaching and decrease the temperature and pressure of high pressure acid leaching.
جداسازی کلرید - شستشوی امونیاک: اضافه کردن برخی از کاهنده کربن و عامل کلریدیزه (کلرید سدیم یا کلرید کلسیم)، گرما در جو داکسیداسیون netural یا ضعیف ساخت فلز با ارزش volatilize از سنگ معدن در عین حال کاهش سطح دانه کربن به دانه فلزی. سپس محصول بو داده خواهد شد به طور مستقیم رفتار در شستشوی امونیاک. وانگ چنگیان از این روش برای درمان سنگ معدن اکسید نیکل پین Yuanjiang استفاده می کند، نتیجه ازمایش این است: میزان شستشوی نیکل بیش از 80٪ است، در حالی که میزان شستشوی کبالت بیش از 50٪ است.
Bioleaching: via oxido-reduction of Microorganism makes metal dissolve effectively from low grade ore. Castro etc. has researched the bioleaching. The sample comes from Acesita mineral company, its chemical composition is 43.2％SiO2、0.09％Ni。The grinded grain size should be less than 147μm，while mineral leaching utilizes 5 kinds of auxohetertrophs. The Leaching conditions is: the weight of mineral sample should be 5kg (pre-sterilized under 121℃)，there is medium including microbe, temperature should be 30℃，the rotating rate of bottle should be 200r/min and the leaching rate of Ni is more than 80％。
Keywords: laterite-nickel ore wet process refining technology development status
According to geologic origin, the nickel ore could be divided into two kinds: magma type nickel sulfide ore & weathering type laterite-nickel ore, while the laterite-nickel ore reserves occupies 72% of worldwide nickel resources. In recent years, due to the leading of stainless steel industry, the nickel demand in the worldwide keeps increasing, the stainless steel output of China has reached 10 million tons in 2008, while actual output is only 5.35 million tons and one of the important reasons is the short supply of nickel.
در حال حاضر، حدود 60٪ نیکل از سنگ معدن سولفید نیکل استخراج می شود در حالی که منابع سولفید نیکل به سرعت کاهش می یابد، کیفیت کاهش می یابد در حالی که عمق معدن عمیق تر می شود، مشکل استخراج افزایش می یابد و هزینه افزایش می یابد. در حالی که هزینه بررسی و استخراج سنگ معدن لتریت نیکل پایین تر است، که می تواند به طور مستقیم اکسید نیکل، پلی دیمیت و فرونیککل را تولید کند، بنابراین، منابع سنگ معدن لتریت نیکل با کارایی بالا واقعا فوری است. در دهه 1950، استخراج نیکل از سنگ معدن لتریت نیکل 10 درصد از تولید نیکل در سراسر جهان را اشغال کرد، در حالی که در سال 2008 این درصد به 455 رسیده است و در سال 2012 تخمین زده می شود که 510 هزار تن باشد، این درصد باید به 51 درصد افزایش یابد.
The process of extracting nickel from laterite-nickel ore could be divided into fire process and wet process. Due to its high consumption and investment during refining process, fire process is mainly used for high quality laterite-nickel ore. However, though wet process has complicated process, long flow and high requirements on equipments, etc., compared to fire process, it has the advantages of lower consumption and high recovery rate of metal. Especially the progress of atmospheric pressure leaching and the appearance of new flow of wet process makes the center of developing & utilizing laterite-nickel ore has moved to wet process from fire process during tens years of development of wet process.
一、The categories & characteristics of worldwide laterite-nickel ore resources
بالای ذخایر معدنی اکسید نیکل، لتریت سنگ اهن قهوه ای است که برای درمان فرایند مرطوب مناسب است. پایین تر منیزیم سیلیک اسید سنگ معدن نیکل (عمدتا serpentinite) است که مناسب برای فرایند اتش است. بخش انتقال میانی برای دو روش مناسب است. با توجه به براورد، ذخیره سنگ معدن نیکل لتریت (لیمونیت، غیر ترونیت، turface) که برای فرایند مرطوب مناسب است، بیش از دو برابر (گارنیریت، سنگ معدن هیومیک) است که برای فرایند اتش سوزی مناسب است.
مطابق با توسعه تدریجی و استفاده از منابع سنگ معدن نیکل جانبی، مردم دانش جدیدی از عملکرد و انواع ان دارند: یکی به نام فرایند مرطوب که عمدتا استوای نزدیک را توزیع می کند، مانند کالدونیای جدید، اندونزی، فیلیپین، پاپوا گینه نو، منطقه کارائیب، درجه ان بالاتر است، خاک رس کمتر است که برای درمان اسان است؛ نوع دیگر فرایند خشک است که عمدتا در منطقه نیمکره جنوبی توزیع می شود که بسیار دور از استوا است و ترکیب ان پیچیده است، محتوای خاک رس بالاتر است که برای درمان اسان نیست.
اگر چه laterite نیکل سنگ معدن دارای چندین نوع مختلف، اما دیدن از به طور کلی؛ انها شخصیت های زیر را دارند:
1، محتوای نیکل 1.0 ~ 3٪ است، درجه ان پایین تر است و ترکیب پیچیده تر از سنگ معدن سولفید نیکل است، و ان را سخت برای به دست اوردن کنسانتره سنگ معدن نیکل با محتوای نیکل بالاتر است که بیش از 6٪، در عین حال سنگ معدن نیکل با محتوای نیکل پایین تر سخت است برای فرایند متالورژی ساده به طور مستقیم استفاده می شود.
2、Fluctuation of component content is larger, not only the change of valuable elements content such as nickel is larger, meanwhile the composition change of gangue such as SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3 and water is larger, even in same mineral bed, the composition of laterite ore (Ni，Co，Fe & MgO) will gradually change complying with the depth of different mineral layers.
3، کبالت کمی وجود دارد، بدون گوگرد، هیچ ارزش گرما در سنگ معدن.
4、The storage of ore is larger meanwhile it is on earth’s surface which is easy for collecting and it could be operated in the open-air and it has advantage for development.
二、 وضعیت توسعه سنگ معدن در سراسر جهان لتریت نیکل
From the mark of laterite nickel ore development of New Caledonia, metal nickel production from laterite nickel has been over 100 year’s history so far. For recent years, due to huge requirements of nickel for stainless steel industry, many countries producing nickel actively enlarge the development and utilization of laterite nickel ore.
As we have less laterite nickel-ore resource, some large enterprises of China has caught the chances to enlarge the investment of laterite nickel-ore project of foreign countries. At present developed or been developed foreign laterite nickel ore projects are: 1) Bao-steel group and Jinchuan group invested 1 billion USD for nickel iron resource development in Philippines, 2) China Minmetals and Cuba set up nickel production with annual production of 22.5thousands t, 3) CNMC developed Myanmar nickel ore, its average grade of nickel ore is 2% which includes about 700 thousand t nickel; 4) CHINA METALLURGICAL CONSTRUCTION(GROUP)CORPORATION cooperated with Ji’en Nickel Company for nickel iron development whose average grade is about 1%; 5) China Campbell mineral company signed the contract with Myanmar Moweitang Nickel ore for cooperation, etc. In future laterite nickel project, wet process occupies large percent, and it is estimated to be 2012, the percent of wet process nickel production of total nickel production will increase from 62% to 80%.
三、Refining وضعیت تکنولوژی فرایند مرطوب سنگ معدن لتریت نیکل
1، کاهش برشته - فرایند شستشوی امونیاک (RRAL)
Reducing roasting - ammonia leaching process (RRAL) is developed by Carson, thus it is called Caron process. Guba Nijialuo nickel plant utilizes reducing roasting – ammonia leaching process to treat Nickel laterite high-magnesium has been over half centuries, suitable for utilizing Ammonia Alkali leaching method to treat typical mineral composition which is 1.4％Ni，8％MgO，14％SiO2.
به منظور بهبود میزان شستشوی حفاری نیکل، دفتر مواد معدنی امریکا فرایند جدیدی را برای کاهش فرایند شستشوی بو دادن امونیاک توسعه داد و مخفف ان USBM است. اهمیت این روش اضافه کردن FeS2 برای ساخت دانه و استفاده از مونوکسید کربن خالص برای کاهش است.
2، اسید سولفوریک فرایند شستشوی اسید تحت فشار (HPAL)
فرایند شستشوی اسید تحت فشار اسید سولفوریک برای درمان سنگ معدن لتریت نوع سنگ اهن قهوه ای از جمله منیزیم پایین تر مناسب است، اصل فرایند شستشوی اسید تحت فشار به عنوان تصویر زیر است، بزرگترین مزایای این فرایند این است که نرخ بازگشت فلز می تواند به بیش از 90٪ برسد،
تصاویر 1: جریان فرایند اصل فشار فرایند شستشوی اسید
This technology begins from 50s of 20th century; first it is used for Cuba Moa Bay ore calling A-MAX-PAL technology. Since after, in 70s Australia QNI Company sets up Yabula nickel plant, acid leaching process treats laterite nickel ore in New Caledonia, Indonesia & Queensland of Australia. On second half year of 1998, Murrin of Australia, Cawse, Bulong utilizes new process of pressurizing acid leaching of laterite ore to put developing project into operation and absorb large attention. The acid pressurizing leaching technology for these three processes is similar to Cuba Mo’ao Company, just utilizing horizontal autodave to replace the vertical autodave of Mo’ao Company. However, the return program has following difference:
1、In Cawse process, mixed metal hydroxides is precipitated from high pressure lixivium, then utilizes ammonia leaching them, and then have solvent exhaustion & electro-deposition.
2، در فرایند Bulong، با استفاده از H2S برای رسوب سولفیدهای مخلوط از فشار بالا lixivium، و سپس سولفید lixiviate تحت شرایط هوازی، سپس خستگی حلال، کاهش هیدروژن، قرص، و غیره
3، در فرایند Murrin، به طور مستقیم خستگی حلال و الکترو رسوب از فشار بالا lixivium.
The resources, annual production，achieving rate and design production of these three laterite nickel plant is shown in form 3. Seen from form 3, the process of three laterite ore HPAL project of Australia is not very satisfying, just the Cawse could reach 74% of the design production, manufacturing cost decrease from USD 4.1 to USD 1.54; the production of Murrin is 1/3 of the design production, however this conditions is reached under the situation of pushing again & again, Bulong plant is forced to be bankrupt in 2004 due to technology & fund problem.
Form 3 Simple situations of three HAPL nickel plants of west Australia
There are lots of problems on technology, mechanical design and cost calculation of these three projects, for example: the material chosen on equipment is not proper or the configuration is out of joint, etc. Though these three projects haven’t reaches the expected target, but the setting up of them has supplied precious experiences on the development of pressurizing acid leaching technology.
3، جریان دیگر از روند مرطوب
Atmospheric pressure leaching (AL): it is suitable for treating laterite nickel ore including lower iron content and higher magnesia content. At present Skye resource company is researching on developing Atmospheric pressure leaching for Guatemala laterite ore development, the residual acid leached from brown ore & acid released after precipitating of rubinglimmer which will be used for the composition of humus soil ore.
Dump leaching: it is mainly suitable for humus soil ore. The abundant results showing that: utilizing dump leaching technology, the leaching rate of nickel in 3 months could reach over 75%, the leaching rate of cobalt could reach over 60%. European Nickel company is having large-scale leaching experiment in Turnkey at present and it is expected to set up first dump leaching plant extracting nickel & cobalt.
Microwave sintering—pressurizing leaching method: to have micronwave sintering to disturb the crystal grating of mineral, then pressurize and leach under low temperature to make the iron ion be precipitated as the hematite type then strengthen the leaching and decrease the temperature and pressure of high pressure acid leaching.
جداسازی کلرید - شستشوی امونیاک: اضافه کردن برخی از کاهنده کربن و عامل کلریدیزه (کلرید سدیم یا کلرید کلسیم)، گرما در جو داکسیداسیون netural یا ضعیف ساخت فلز با ارزش volatilize از سنگ معدن در عین حال کاهش سطح دانه کربن به دانه فلزی. سپس محصول بو داده خواهد شد به طور مستقیم رفتار در شستشوی امونیاک. وانگ چنگیان از این روش برای درمان سنگ معدن اکسید نیکل پین Yuanjiang استفاده می کند، نتیجه ازمایش این است: میزان شستشوی نیکل بیش از 80٪ است، در حالی که میزان شستشوی کبالت بیش از 50٪ است.
Bioleaching: via oxido-reduction of Microorganism makes metal dissolve effectively from low grade ore. Castro etc. has researched the bioleaching. The sample comes from Acesita mineral company, its chemical composition is 43.2％SiO2、0.09％Ni。The grinded grain size should be less than 147μm，while mineral leaching utilizes 5 kinds of auxohetertrophs. The Leaching conditions is: the weight of mineral sample should be 5kg (pre-sterilized under 121℃)，there is medium including microbe, temperature should be 30℃，the rotating rate of bottle should be 200r/min and the leaching rate of Ni is more than 80％。