Informe de análisis sobre la situación actual de la utilización de recursos de escoria metalúrgica de níquel

Resumen: Como recurso secundario importante, la escoria metalúrgica de níquel contiene metales valiosos como hierro, níquel y cobre. A medida que aumenta la demanda de níquel, se descarga cada vez más escoria de níquel. Si no se puede utilizar racionalmente, no sólo desperdiciará recursos sino que también contaminará el medio ambiente. Este artículo analiza la situación actual de la utilización de recursos de escoria metalúrgica de níquel y analiza la dirección de una mayor utilización de los recursos.

Palabras clave: escoria metalúrgica de níquel; utilización de recursos; metales preciosos; materiales de construcción

A medida que la demanda de metales no ferrosos de mi país continúa aumentando, la cantidad de escoria metalúrgica no ferrosa también aumentando año tras año. Debido a que estos desechos de fundición no se utilizan adecuadamente, no sólo ocupan una gran cantidad de recursos terrestres, sino que también representan una amenaza potencial para el medio ambiente y no favorecen el desarrollo sostenible. Por lo tanto, la utilización de recursos de escoria metalúrgica no ferrosa es de gran importancia. China es el mayor consumidor mundial de recursos de níquel. Por cada tonelada de níquel producida, se requieren aproximadamente de 6 a 16 toneladas de escoria. Sólo las reservas de escoria metalúrgica de níquel del Grupo Jinchuan ascienden a 40 millones de toneladas, con un aumento de aproximadamente 2 millones de toneladas cada año [1-3]. La composición de la escoria de níquel varía mucho debido a los diferentes tipos de minerales y procesos de fundición. Tomando como ejemplo la composición de fases de la escoria flash de níquel de Jinchuan, está compuesta principalmente de óxido de hierro, óxido de silicio, óxido de calcio y óxido de magnesio. La escoria contiene aproximadamente un 40% de elementos de hierro y también contiene una cierta cantidad de metales no ferrosos como. como elemento níquel, cobre y cobalto. El hierro está presente principalmente en forma de fayalita, que se rellena con vidrio amorfo y se mezcla mecánicamente con grandes partículas de níquel y azufre [4]. El tratamiento de la escoria de níquel se ha convertido en un proceso importante en el proceso de fundición del níquel. Cómo reciclar y reutilizar correcta y eficazmente estos recursos secundarios para que el proceso de fundición del níquel se desarrolle sin problemas y se resuelvan problemas como las emisiones de escoria, la ocupación de la tierra y la contaminación ambiental se ha convertido en una cuestión importante en el desarrollo de una economía circular en la metalurgia del níquel. Este artículo revisa el estado actual de la utilización de recursos de escoria de níquel. Las principales investigaciones sobre reutilización incluyen: extraer metales valiosos, utilizarlos como materiales de relleno, fabricar vidrio cristalizado y producir materiales de construcción [5-7].

1. Estado actual de la utilización de recursos de escoria de níquel

1.1 Extracción de metales valiosos

Winnie [8] y otros utilizaron coque como agente reductor en la flash El método de reducción por fundición se utilizó para extraer hierro valioso de la escoria de níquel enfriada con agua en el horno, y se discutieron los efectos de diferentes alcalinidades, temperaturas de reducción y tiempos de reducción en la tasa de extracción de hierro. Los resultados muestran que al controlar la escoria a 65438±000g, Cao 34,7g, Cao 4,04g, coque 8,5g, temperatura de fusión 65438±0500℃, tiempo de reducción 65438±080min, la tasa de reducción del hierro puede alcanzar el 96,32%. Wang Shuang [9] y otros fabricaron gránulos que contienen carbono a partir de escoria de níquel, óxido de calcio y polvo de coque, llevaron a cabo una reducción profunda y recuperaron metales valiosos como hierro, níquel y cobre. Los resultados muestran que la alcalinidad tiene un impacto en la recuperación de metales valiosos. Aumentar adecuadamente la alcalinidad puede promover el crecimiento de la fase metálica, cambiar la estructura morfológica y facilitar la separación posterior. Si la alcalinidad es demasiado alta, se producirán impurezas en la fase metálica. Cuando se determina que la alcalinidad es 1,0, las tasas de recuperación de hierro, cobre y níquel son 965.438 respectivamente. El hierro en la escoria de níquel existe en forma de hierro metálico después de una reducción profunda, y el níquel y el cobre existen principalmente en forma de solución sólida con hierro. Lu Xuefeng [10] y otros utilizaron un pequeño horno de arco eléctrico de CC de fabricación propia para recuperar la aleación de calcio y silicio de la escoria de níquel. Utilizaron coque y agente reductor y controlaron la proporción de escoria de níquel, cal viva y agente reductor para obtener el silicio cálcico correspondiente. aleación. Xiao Jingbo [11] y otros recuperaron hierro, níquel y magnesio de la escoria de níquel. Durante el experimento, la escoria de níquel se trituró y se lixivió con ácido. Se agregaron un oxidante y un agente de control del pH a la solución de lixiviación ácida para generar un precipitado de hierro. Después de la separación, el precipitado de hierro reaccionó con ácido sulfúrico para formar una solución de sulfato de hierro. Después del refinado, se obtiene un precipitado de hierro de alta pureza mediante el método de precipitación por oxidación. Se agrega sulfuro a la solución de precipitación de hierro para generar un precipitado de sulfuro de níquel, que se separa, se lava y se seca para obtener concentrado de níquel, se agrega el aditivo LN a la solución de extracción de níquel para eliminar las impurezas y la solución de sulfato de magnesio refinado reacciona con agua con amoníaco. para preparar el producto de hidróxido de magnesio.

1.2 Producción de materiales de relleno

La tecnología de uso de escoria de níquel como material de relleno subterráneo es relativamente madura, lo que no solo resuelve el problema de la utilización de recursos de la escoria de níquel, sino que también reduce la proceso de llenado en el proceso de producción de cemento, consumo de cemento y contaminación ambiental. En la actualidad, la clave para utilizar escoria de enfriamiento con agua como material de relleno es activar la escoria activa, que se divide en excitación mecánica y excitación química. La excitación mecánica tradicional utiliza un molino de bolas mecánico ordinario para el refinamiento físico. El molino de bolas de alta energía puede refinar rápidamente la escoria, aumentar el área de superficie específica, aumentar la superficie de reacción de hidratación y mejorar la actividad física y química del material. Después del molino de bolas de alta energía, la resistencia a la compresión de la escoria de níquel mejorará significativamente.

La excitación química utiliza la reacción química entre el activador y la escoria para generar sustancias con propiedades gelificantes hidráulicas para mejorar la actividad de la escoria. Como activadores se utilizan principalmente sulfatos y carbonatos. Yang Zhiqiang [12] y otros realizaron estudios experimentales utilizando activación mecánica y activación química.

Los resultados muestran que las superficies específicas óptimas de escoria de níquel activada mecánicamente, yeso de desulfuración, escoria de carburo y clínker de cemento son 620, 200, 200 y 300 m2/kg respectivamente. La activación química se basa principalmente en la desulfuración de yesos y escorias de carburo, complementadas con sulfato de sodio y clínker de cemento. Cuando las proporciones de los dos primeros son iguales y cada uno representa el 5% del total, el cuerpo de relleno de escoria de níquel tiene la mayor resistencia. Agregar un 3% de sulfato de sodio y un 2% de clinker de cemento puede mejorar el efecto de excitación agregando un agente reductor de agua de alta eficiencia de PC al 0,156%, la proporción de mortero y arena es de 1: 4 y la lechada de relleno con una concentración de lechada del 79% puede; Cumple plenamente con los requisitos de la mina para el llenado de cuerpos. De acuerdo con los requisitos de resistencia, puede reemplazar el cemento para la minería de llenado de entrega en la mina Jinchuan. Gao [13] y otros utilizaron escoria de níquel secundaria enfriada con agua para preparar materiales de relleno de minas, y utilizaron yeso desulfurado y escoria de carburo para generar una gran cantidad de productos de hidratación con alta resistencia al relleno. Los resultados muestran que la proporción de pasta de desulfuración y escoria de carburo de calcio es de 1:1, y luego se mezcla con una pequeña cantidad de sulfato de sodio y clinker de cemento para preparar un activador compuesto, que tiene un buen efecto activador.

1.3 Fabricación de vidrio de alto valor añadido

El vidrio cerámico y el vidrio espuma son ambos vidrios de alto valor añadido. El vidrio cristalizado tiene las características duales del vidrio y la cerámica, con mayor brillo que la cerámica y mayor dureza que el vidrio. El vidrio espumado tiene las ventajas de no quemarse, no deformarse, tener propiedades térmicas estables, alta resistencia mecánica y fácil procesamiento. Wang Yali [14] y otros estudiaron el uso de escoria de níquel para fundir residuos de hierro y preparar vitrocerámica. Mediante homogeneización → clarificación → vertido → cristalización → recocido → molienda → pulido, se preparó vidrio cristalizado que cumple con los estándares nacionales para decoración arquitectónica y se determinó la proporción óptima de materia prima. Feng Zhenzhe [15] y otros utilizaron escoria de níquel y vidrio de desecho como principales materias primas, y agregaron carbonato de sodio como agente espumante para hornear vidrio de espuma. Se discutieron los efectos de la adición de carbonato de sodio, la temperatura de formación de espuma y el tiempo de mantenimiento sobre la calidad del vidrio espumado. Los resultados muestran que cuando las fracciones en masa de escoria de níquel y vidrio usado son del 20 % y 80 % respectivamente, y se añaden del 5 % al 7 % de agente espumante de carbonato de sodio, el 2 % de estabilizador de espuma de ácido bórico y el 2 % de codisolvente de bórax, la temperatura de 870 ℃ La porosidad total a 85.66438+0h.

1.4 Producción de materiales de construcción

Los principales componentes de la escoria de níquel son la sílice, la alúmina y el óxido de hierro. El uso de escoria de níquel para producir cemento Portland puede sustituir parcialmente la arcilla y el polvo de hierro y reducir el consumo de energía. Una pequeña cantidad de níquel, cobre, cobalto y otros elementos en la escoria de níquel tienen un efecto positivo al reducir el punto mínimo de fusión del líquido y la viscosidad del clínker, mejorar su inflamabilidad y promover la formación de minerales de clínker. Wu Yang [16] y otros utilizaron escoria de níquel en lugar de polvo de hierro para preparar cemento Portland para carreteras. En proporciones razonables, prepararon clinker de cemento Portland para carreteras con C3S, C2S y C4AF como minerales principales. otras propiedades están en línea con los estándares nacionales; las mejores condiciones son: la cantidad de dopaje (fracción de masa) de escoria de níquel es del 10% y la temperatura de calcinación es de 1370°C. Wang Shunxiang [17] y otros discutieron los efectos de diferentes finuras y dosis de escoria de níquel sobre las características de hidratación del cemento Portland. Los resultados muestran que a medida que aumenta el contenido de escoria de níquel, se prolonga el tiempo de fraguado de la lechada de cemento, se reduce la reacción exotérmica de hidratación y se incrementan la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión del mortero de cemento endurecido. Por el contrario, a medida que aumenta la finura de la escoria de níquel, se pueden mejorar los efectos anteriores, lo que resulta beneficioso para la densificación estructural de la pasta de cemento endurecida. La escoria de níquel se puede utilizar como aditivos y agregados para concreto para mejorar la resistencia del concreto. Además, la escoria de níquel tiene una estructura densa, un alto contenido de metal y contiene una gran cantidad de olivino, lo que hace que la escoria de níquel tenga una alta dureza, mejorando así la resistencia al desgaste del hormigón que contiene escoria de níquel. Li Hao [18] y otros estudiaron el efecto del contenido de arena de escoria de níquel sobre la resistencia al desgaste del hormigón. Cuando se mezclan polvo de escoria de níquel, cenizas volantes y arena de escoria de níquel al concreto al mismo tiempo, la resistencia al desgaste del concreto es mejor cuando la dosis es del 10%, 10% y 40% respectivamente. Ding Tianting [19] y otros estudiaron el efecto del contenido de escoria de níquel sobre la resistencia a la compresión del hormigón. Cuando el contenido de escoria de níquel es del 20%, la resistencia a la compresión del hormigón es la más alta. Cuando el contenido de escoria de níquel es del 50%, la resistencia a la compresión del hormigón es la más pequeña.

2. Tendencia de desarrollo

La baja utilización de recursos, la escasez de recursos y la estructura industrial irrazonable se han convertido en cuestiones estratégicas que restringen el desarrollo económico y social de mi país. Según la situación actual de los recursos minerales de mi país, el principal metal contenido en la escoria de níquel es el hierro. Por lo tanto, el hierro debe extraerse como principal recurso para la utilización de recursos, lo que no sólo puede aliviar la presión sobre los recursos de mineral de hierro de mi país. también favorecerá el desarrollo sostenible y aumentará los beneficios empresariales.

La escoria secundaria después de la extracción del hierro también se puede utilizar para preparar materiales de construcción como vitrocerámica y materiales de relleno, y los recursos de escoria de níquel se aprovechan al máximo.

3. Conclusión

Como recurso secundario importante, la escoria de níquel contiene elementos valiosos como hierro, níquel, cobalto y cobre. , y la eficiencia económica de la simple extracción de metales valiosos es limitada, y existe el problema de descartar la escoria secundaria. El procesamiento simple de recursos no metálicos da como resultado el desperdicio de elementos metálicos valiosos; por lo tanto, utilizar recursos no metálicos para extraer metales valiosos y luego tratar la escoria secundaria es más propicio para la utilización eficiente y ecológica de la escoria de níquel.

Referencia

Zhang Yanyun. Estudio termodinámico sobre el enriquecimiento de recursos de hierro en escoria de níquel mediante el método de oxidación por fusión [D Lanzhou: Universidad Tecnológica de Lanzhou, 2018.

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, Yang, et al. Análisis de las características minerales del proceso de escoria de níquel de Jinchuan [J].

Xie Geng. Investigación sobre la utilización integral de múltiples componentes de la escoria de níquel de Jinchuan [D] Shaanxi: Universidad de Arquitectura y Tecnología de Xi, 2015.

Guo Yaguang, Zhu Rong, Pei Zhongye, et al. Cinética de la extracción de hierro a partir de escoria de níquel mediante el método de reducción por fundición [J China Nonferrous Metallurgy, 2017, 46 (5): 75-80.

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