Συντάχθηκε 22-06-2018 09:18
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Εξεταζόμενη φοιτήτρια: Μαρίνη Αγγελική-Ευαγγελία
Θέμα Διπλωματικής Εργασίας: Εκλεκτική λειοτρίβηση λατερίτη Καστοριάς σε σφαιρόμυλο
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
Καθ. Κομνίτσας Κωνσταντίνος (επιβλέπων)
Επικ. Καθ. Αλεβίζος Γεώργιος
Δρ. Πετράκης Ευάγγελος (ΕΔΙΠ)
Περίληψη
Αντικείμενο της εργασίας είναι η μελέτη της εκλεκτικής λειοτρίβησης λατερίτη Καστοριάς με σκοπό τον εμπλουτισμό του σε νικέλιο. Παρά τη μεγάλη ερευνητική δραστηριότητα που έχει αναπτυχθεί με σκοπό την ανάκτηση νικελίου, ακόμα και σήμερα αποτελεί μεγάλη πρόκληση η εύρεση αποδοτικότερων μεθόδων εμπλουτισμού. Αυτό συμβαίνει διότι ο λατερίτης αποτελεί ένα ετερογενές υλικό με πολύπλοκη χημική και ορυκτολογική σύσταση και το νικέλιο δεν αποτελεί ξεχωριστή ορυκτολογική φάση αλλά βρίσκεται διάσπαρτο στο πλέγμα διαφορετικών ορυκτών. Η εκλεκτική λειοτρίβηση, η οποία εκμεταλλεύεται τη διαφορετική συμπεριφορά κατά τη λειοτρίβηση μεταξύ των μαλακών και σκληρών ορυκτών που περιέχει ο λατερίτης, θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποδοτική μέθοδος εμπλουτισμού του νικελίου.
Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκαν δοκιμές λειοτρίβησης σε σφαιρόμυλο, σε διαφορετικούς χρόνους και μεγέθη σφαιρών. Το αρχικό υλικό, το οποίο ήταν λατερίτης Καστοριάς, θραύστηκε και κοσκινίστηκε σε επιμέρους κλάσματα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία τριών κοκκομετρικών κλασμάτων (-3.35 1.70 mm, -1.18 0.600 mm και -0.300 0.150 mm), τα οποία αποτέλεσαν τις τροφοδοσίες του μύλου. Για κάθε τροφοδοσία, πραγματοποιήθηκε λειοτρίβηση σε τέσσερις διαφορετικούς χρόνους (t=0.25 min, t=0.5 min, t=1 min και t=2 min) και σε τρία διαφορετικά μεγέθη σφαιρών (d=0, d=6.5 mm και d=12.7 mm) για τον κάθε χρόνο,. Κάθε μία από τις δοκιμές αντιστοιχεί σε διαφορετική ενέργεια κατανάλωσης, η οποία εξαρτάται από την ισχύ του σφαιρόμυλου, τη μάζα του υλικού και το χρόνο λειοτρίβησης.
Το προϊόν μετά από την κάθε δοκιμή λειοτρίβησης χωρίστηκε σε τρία επιμέρους κλάσματα, το χονδρό (το οποίο αποτελεί την τάξη μεγέθους της τροφοδοσίας), το ενδιάμεσο και το λεπτό το οποίο ήταν το κλάσμα -0.075 mm. Μετά το πέρας των δοκιμών πραγματοποιήθηκε χημική ανάλυση των προϊόντων με τη μέθοδο φθορισμού ακτινών Χ, XRF (X-ray fluorescence spectroscopy) και ορυκτολογική ανάλυση με την μέθοδο περίθλασης ακτίνων-X XRD (X-Ray Diffraction). Τα κύρια οξείδια τα οποία βρέθηκαν ήταν το NiO, Fe2O3, το SiO2 και το MgO και οι κυριότερες ορυκτολογικές φάσεις του δείγματος ήταν ο νιμίτης (Ni, Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8, ο χαλαζίας SiO2 και ο γκαιτίτης FeO(OH). Τα αποτελέσματα, έδειξαν ότι η μεγαλύτερη περιεκτικότητα NiO (%) υπάρχει κυρίως στο πιο λεπτό προϊόν (-0.075 mm). Παρατηρήθηκε ότι καθώς αυξάνεται ο χρόνος λειοτρίβησης, η περιεκτικότητα (%) του NiO παραμένει σχεδόν σταθερή, ενώ αυξάνεται σημαντικά η κατανομή (%) του. Το μεγαλύτερο μέρος των αποτελεσμάτων έδειξε ότι η αυτολειοτρίβηση (d=0) οδηγεί σε μεγαλύτερη αύξηση της περιεκτικότητας (%) του NiO στο προϊόν της λειοτρίβησης με πολύ όμως μικρή κατανομή (<1%). Η μεγαλύτερη κατανομή (56.94%) παρατηρήθηκε στο λεπτό προϊόν (-0.075 mm) της τροφοδοσίας -0.300 0.150 mm, στη λειοτρίβηση με σφαίρες διαμέτρου d=6.5 mm και χρόνο t=2 min, με περιεκτικότητα NiO 1.92 % (αύξηση 18.6% σε σχέση με την αρχική τροφοδοσία). Ικανοποιητική περιεκτικότητα και κατανομή NiO υπάρχει ακόμη στο προϊόν -0.075 mm της τροφοδοσίας -1.18 0.600 mm, στη δοκιμή με σφαίρες διαμέτρου d=6.5 m και χρόνο t=2 min, όπου η κατανομή είναι 43.59 % και αντίστοιχα η περιεκτικότητα NiO 1.85 % (αύξηση 17.1%). Επίσης, το λεπτό προϊόν (-0.075 mm) της τροφοδοσίας -0.300 0.150 mm, για d=6.5 mm και t=2 min έδωσε περιεκτικότητα NiO 1.81 % (αύξηση 11.7%) που αντιστοιχεί σε κατανομή NiO 37.36 %. .
Από τη μελέτη του λόγου κατάτμησης (〖d1〗_80/〖d2〗_80 ) προέκυψε ότι σε μικρούς χρόνους λειοτρίβησης, συνεπώς και σε χαμηλές ενέργειες κατανάλωσης, ο λόγος κατάτμησης των διαφορετικών μεγεθών τροφοδοσίας δεν παρουσιάζει μεγάλες μεταβολές. Στις δοκιμές αυτολειοτρίβησης (d=0), ο λόγος κατάτμησης παραμένει σταθερός ανεξαρτήτως του μεγέθους τροφοδοσίας και της ενέργειας που καταναλώνεται. Στις δοκιμές με χρήση σφαιρών d=6.5 mm και σε ειδική ενέργεια κατανάλωσης ε= 1.61 kWh/t (t=2 min), ο λόγος κατάτμησης είναι μεγαλύτερος όταν χρησιμοποιείται το πιο λεπτό κλάσμα τροφοδοσίας (-0.300 0.150 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =1.87) και μικρότερος στο ενδιάμεσο (-1.18 0.600 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =1.66) και στο πιο χονδρό κλάσμα (-3.35 1.70 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =1.44). Από την άλλη, στις δοκιμές με χρήση μεγαλύτερων σφαιρών (d=12.7 mm) και σε ειδική ενέργεια ε= 1.61 kWh/t (t=2 min), ο λόγος κατάτμησης είναι μεγαλύτερος στο ενδιάμεσο κλάσμα (-1.18 0.600 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =2.48), ενώ είναι μικρότερος στο πιο χονδρό (-3.35 1.70 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =1.68) και λεπτό κλάσμα (-0.300 0.150 mm, 〖d1〗_80/〖d2〗_80 =1.56). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όσο πιο μικρό είναι το μέγεθος της τροφοδοσίας, τόσο πιο μικρές σφαίρες απαιτούνται για να λειοτριβηθεί πιο αποδοτικά το υλικό και το αντίστροφο. Ενδεχομένως, εάν χρησιμοποιούνταν μεγαλύτερες διαμέτρου σφαίρες από τις d=12.7 mm, θα παρατηρούταν ότι πιο αποδοτικά θα λειοτριβόταν το μεγαλύτερο μέγεθος τροφοδοσίας (-3.35 1.70 mm).
Τέλος, υπολογίστηκε ο λόγος εμπλουτισιμότητας (ER, Enrichment Ratio) που ορίζεται ως ο λόγος της περιεκτικότητας ενός στοιχείου ή οξειδίου (στην περίπτωσή μας το NiΟ) στο προϊόν προς την περιεκτικότητά του στην αρχική τροφοδοσία. Ο λόγος εμπλουτισιμότητας του NiO υπολογίστηκε για το λεπτό κλάσμα -0.075 mm σε χρόνο λειοτρίβησης t=2 min, για κάθε κλάσμα τροφοδοσίας (-3.35 1.70 mm, -1.17 0.600 mm, -0.300 0.150 mm). Aπό το διάγραμμα του λόγου εμπλουτισιμότητας παρατηρείται ότι, παρ’ ότι το πιο χονδρό κλάσμα τροφοδοσίας (-3.35 1.70 mm) έχει το μεγαλύτερο λόγο εμπλουτισιμότητας (για d=0, ER=1.47), η κατανομή του είναι πολύ μικρή (1.60 %), ενώ τα δύο πιο λεπτά κλάσματα (-1.18 0.600 mm, -0.300 0.150 mm) για χρήση σφαιρών d=6.5 mm, έχουν μεγαλύτερη κατανομή (42.64 % και 20.01%, αντίστοιχα) και αξιόλογο λόγο εμπλουτισιμότητας (ER=1.17 και ER=1.19, αντίστοιχα).
Σύνδεσμος εκδήλωσης:
Τόπος: Μ3 - Κτίριο ΜΗΧΟΠ, Μ3.108
Έναρξη: 29/06/2018 12:00
Λήξη: 29/06/2018 13:00
