24
Μαϊ

Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας κ. ΜΙΧΑΛΟΠΟΥΛΟΥ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥ, Σχολή ΜΗΧΟΠ
Κατηγορία: Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας   ΜΗΧΟΠ  
ΤοποθεσίαΜ3 - Κτίριο ΜΗΧΟΠ, Μ3.108, Αίθουσα συνεδριάσεων Μηχ.Ο.Π.
Ώρα24/05/2019 11:00 - 12:30

Περιγραφή:


Τίτλος εργασίας: Εκχύλιση σε στήλες νικελιούχων λατεριτικών μεταλλευμάτων

Συμβουλευτική Επιτροπή:
Καθηγητής Κομνίτσας Κ.
Καθηγητής Αλεβίζος Γ.
ΕΔΙΠ Πετράκης Ε.

Περίληψη

Η εκχύλιση χρησιμοποιείται σαν υδρομεταλλουργική μέθοδος επεξεργασίας των μεταλλευμάτων. Συνηθέστερες μέθοδοι εξαγωγής των μετάλλων από τα μεταλλεύματα, είναι αυτές της ομάδας των πυρομεταλλουργικών μεθόδων. Σαφές πλεονέκτημα της υδρομεταλλουργικής μεθόδου είναι η αξιοποίηση μεταλλευμάτων με χαμηλή περιεκτικότητα σε χρήσιμο μέταλλο. Ακόμα το κόστος κατασκευής των εγκαταστάσεων επεξεργασίας καθώς και το κόστος της επεξεργασίας των μεταλλεύματων είναι μικρότερο από αυτό των πυρομεταλλουργικών μεθόδων. Σημαντικό πλεονέκτημα της εκχύλισης, είναι η φιλικότητα της προς το περιβάλλον σε σχέση με των πυρομεταλλουργικών μεθόδων.

 Το νικέλιο (Ni) είναι ένα μέταλλο με ποικίλες χρήσεις, κάποιες από τις οποίες ιδιαίτερα σημαντικές, γεγονός που δικαιολογεί την αυξημένη ζητησή του και την έρευνα γύρω από την ανάκτηση του.

Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν εργαστηριακές στήλες για την εκχύλιση νικελιούχων λατεριτικών μεταλλευμάτων από τον Αγ. Ιωάννη Λοκρίδος και από την Καστοριά. Οι στήλες προσομοιάζουν την διαδικασία εκχύλισης σε σωρούς.

Συγκεκριμένα, στα λατεριτικά μεταλλεύματα έγινε κοκκομετρική κατανομή, προσδιορίστηκε η χημική και η ορυκτολογική τους σύσταση. Στη συνέχεια συμπληρώθηκαν συνολικά τέσσερις στήλες με 1kg μεταλλεύματος η καθεμία, δύο στήλες για το μετάλλευμα του Αγ. Ιωάννη και δύο για το μετάλλευμα της Καστοριάς. Οι στήλες με το μετάλλευμα του Αγ.Ιωάννη εκχυλίστηκαν με υδροχλωρικό οξύ (HCl) και με θειϊκό οξύ (H2SO4), όγκων 10L και συγκέντρωσης 1Ν ενώ η διάρκεια του πειράματος ήταν 27 ημέρες. Για το μετάλλευμα της Καστοριάς στις στήλες χρησιμοποιήθηκε υδροχλωρικό και θειϊκό οξύ, όγκων 3.5L και συγκέντρωσης 1Ν ενώ η διάρκεια του πειράματος ήταν 14 ημέρες. Με τη βοήθεια περισταλτικών αντλιών τα διαλύματα τροφοδοτήθηκαν στις στήλες με ανοδική φορά και στη συνέχεια σε δοχεία όπου συλλέχθηκαν. Για τις δοκιμές του Αγ.Ιωάννη πραγματοποιήθηκε επανατροφοδότηση των στηλών με το κυοφορούν διάλυμα ανά τρεις ημέρες ενώ για τις δοκιμές της Καστοριάς ανά μία ημέρα.

Με τη μέθοδο της Φασματοσκοπίας Ατομικής Απορρόφησης (AAS), μετρήθηκαν οι συγκεντρώσεις των μετάλλων στα δείγματα που λαμβανόταν καθημερινά από τα δοχεία, και στη συνέχεια προσδιορίστηκε το ποσοστό ανάκτησης των μετάλλων στο κυοφορούν διάλυμα.

Για το μετάλλευμα του Αγ. Ιωάννη, η χρήση διαλύματος υδροχλωρικού οξέος, οδήγησε σε 35% ανάκτηση του Ni και 45% ανάκτηση του Co σε 27 ημέρες εκχύλισης. Η χρήση του θειϊκού οξέος σημείωσε ανάκτηση σε ποσοστό 46% για το Ni και 63% για το Co σε 27 ημέρες εκχύλισης. Για τα δύο πειράματα χαμηλή είναι η ανάκτηση του Fe, περίπου στο 3%.

Για το μετάλλευμα της Καστοριάς η χρήση του διαλύματος του υδροχλωρικού οξέος, οδήγησε σε ανάκτηση του Ni σε ποσοστό 8% και του Co σε ποσοστό 6% μετά από 14 ημέρες εκχύλισης. Στο διάλυμα του θειϊκού οξέος ανακτήθηκε σε ποσοστό 11% το Ni και σε ποσοστό 11% το Co. Για τα δύο πειράματα ο Fe ανακτήθηκε περίπου στο 1%.

Τόσο το αρχικό δείγμα όσο και τα υπολείμματα των εκχυλίσεων αναλύθηκαν ορυκτολογικά με Περιθλασίμετρο ακτίνων-Χ (XRD). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι για το υπόλειμμα του Αγ. Ιωάννη και με χρήση του θειϊκού οξέος η νέα ορυκτολογική φάση που προκύπτει είναι αυτή της γύψου (CaSO4·2H2O). Για την Καστοριά τα υπολείμματα των δοκιμών έδειξαν ότι οι νέες ορυκτολογικές φάσεις που προκύπτουν είναι της γύψου (CaSO4·2H2O) και του επσομίτη (MgSO4·7H2O) κατά την εκχύλιση με θειϊκό οξύ. Κατά την εκχύλιση με υδροχλωρικό οξύ δεν παρατηρείται κάποια καινούρια φάση αλλά παρατηρείται ότι οι κορυφές του λιζαρδίτη ((Mg,Fe)3Si2O5(OH)4), του νεπουίτη ((Ni,Mg)3Si2O5(OH)4) και του ασβεστίτη (CaCO3) παρουσιάζουν χαμηλότερη ένταση εξαιτίας της εκλεκτικής διαλυτοποίησης των συγκεκριμένων ορυκτών.

Τέλος, από τους λόγους Ni/Fe, Ni/Mg, Ni/Ca  παρατηρείται η εκλεκτικότητα του Ni ως προς τα μέταλλα αυτά. Ο λόγος Ni/Fe είναι μεγαλύτερος στα διαλύματα θειϊκού οξέος και για τα δυο μεταλλεύματα. Ο λόγος Ni/Mg είναι μεγαλύτερος στο διάλυμα του θειϊκού οξέος για το μετάλλευμα του Αγ. Ιωάννη και στο διάλυμα του υδροχλωρικού οξέος για το μετάλλευμα της Καστοριάς. Ο λόγος Ni/Ca είναι μεγαλύτερος στο διάλυμα του θειϊκού οξέος για το μετάλλευμα της Καστοριάς.

 

Abstract

The extraction is used as a hydrometallurgical process for the treatment of ores. The most common methods for extracting metals from minerals are those of the pyrometallurgical group. A clear advantage of the hydrometallurgical process is the utilization of minerals with a low content of useful metal. Still the cost of manufacturing the treatment plants and the cost of processing the ores is less than that of the pyro metallurgical methods. An important advantage of extraction is the friendliness of the environment with regard to pyrometallurgical methods.

Nickel (Ni) is a metal with a variety of uses, some of which are particularly important, which justifies its increased demand and research about its recovery.

In the present work, laboratory columns were used for the extraction of nickel lateritic ores from Ag. Ioannis Lokris and Kastoria. The columns simulate the heap process.

Specifically, the lateritic ores were granulometric, their chemical and mineralogical composition was determined. Then a total of four columns were filled with 1kg of ore each, two columns for the ore of Ag. Ioannis and two for the Kastoria mineral ore. The Ag.Ioannis ore columns were extracted with hydrochloric acid (HCl) and sulfuric acid (H2SO4), 10L volumes and 1N concentration while the duration of the experiment was 27 days. Hydrochloric  and sulfuric acid, 3.5L volumes and 1N concentration were used for the Kastoria mineral in the columns and the duration of the experiment was 14 days. With the help of peristaltic pumps, the solutions were fed to the columns in an upward direction and then into containers where they were collected. For the trials of Agios Ioannis, the columns were replenished with the pregnant solution every three days, and for the Kastoria tests every one day.

At atomic absorption spectroscopy (AAS), metal concentrations were measured in the samples taken daily from the containers, and then the percentage of metal recovery was determined in the pregnant solution.

For the ore of Ag. Ioannis, using a solution of hydrochloric acid, led to a 35% recovery of Ni and a 45% Co recovery in 27 extraction days. The use of sulfuric acid showed a recovery of 46% for Ni and 63% for Co in 27 days of extraction. For both experiments, the recovery of Fe is about 3%.

For Kastoria's ore, the use of the hydrochloric acid solution resulted in a recovery of Ni of 8% and of Co in 6% after 14 days of extraction. Sulfuric acid was recovered in 11% Ni and 11% in Co. For both experiments the Fe was recovered to about 1%.

Both the initial sample and the extracts residues were analyzed mineralogical  by X-ray Ratio (XRD). The results showed that for the residue of Ag. Ioannis and using sulfuric acid the resulting new mineral phase is that of gypsum (CaSO4 · 2H2O). For Kastoria, the test residues showed that the resulting new mineral phases are gypsum (CaSO4 · 2H2O) and epsomite (MgSO4 · 7H2O) on sulfuric acid extraction. When extracting with hydrochloric acid, no new phase is observed, but it is observed that the peaks of the lizardite ((Mg, Fe) 3Si2O5 (OH)4), neophyte ((Ni, Mg) 3Si2O5 (OH)4) and calcite (CaCO3) have lower intensity due to the selective solubilization of these minerals.

Finally, the Ni/Fe, Ni/Mg, Ni/Ca ratios show the selectivity of Ni for these metals. The Ni/Fe ratio is higher in sulfuric acid solutions for both ores. The Ni/Mg ratio is higher in the sulfuric acid solution for Ag. Ioannis and the hydrochloric acid solution for the Kastoria mineral. The Ni/Ca ratio is higher in the sulfuric acid solution for Kastoria ore.


 
© Πολυτεχνείο Κρήτης 2012