Un artículo que analiza la situación actual de la utilización de recursos de escoria metalúrgica de níquel.
Un artículo que analiza la situación actual de la utilización de recursos de escoria metalúrgica de níquel.
Resumen: La escoria metalúrgica de níquel, como recurso secundario importante, contiene metales valiosos como hierro, níquel y cobre. . A medida que aumenta la demanda de níquel, se vierte cada vez más escoria de níquel. Si no se puede utilizar racionalmente, no sólo provocará un desperdicio de 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 valiosos; materiales de construcción
A medida que aumenta la demanda de metales no ferrosos en mi país, los metales no ferrosos aumentan cada año. La cantidad de escoria metalúrgica sigue creciendo. Dado que estas escorias de residuos de fundición no se han utilizado racionalmente, no solo ocupan una gran cantidad de recursos terrestres, sino que también representan una amenaza potencial para el medio ambiente, lo que no favorece el desarrollo sostenible. La utilización de recursos de escoria metalúrgica no ferrosa es un significado muy importante. China es el mayor consumidor mundial de recursos de níquel. Por cada tonelada de níquel producida, se eliminan entre 6 y 16 toneladas de escoria. Solo el Grupo Jinchuan tiene una reserva de escoria metalúrgica de níquel de hasta 40 millones de toneladas, con alrededor de 2 millones de toneladas. agregado 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 del horno flash de níquel de Jinchuan, está compuesta principalmente por óxidos de hierro, óxidos de silicio, óxidos de calcio y magnesio. La escoria contiene aproximadamente un 40% de elementos de hierro y también contiene una cierta cantidad de metales no ferrosos. elementos níquel, cobre, cobalto; el hierro existe principalmente en forma de fayalita. El material vítreo amorfo entre los olivinos se mezcla mecánicamente con grandes partículas de azufre de níquel [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 facilitar el proceso de fundición del níquel y resolver los problemas de descarga de escoria, ocupación de tierras y contaminación ambiental. factor importante en el desarrollo de la economía circular en la metalurgia del níquel. Este artículo revisa la utilización actual del recurso de la escoria de níquel. Las principales investigaciones sobre la reutilización incluyen: extracción de metales valiosos, uso como materiales de relleno, producción de vidrio cristalizado, producción de materiales de construcción, etc.
1. Estado actual de utilización de recursos de escoria de níquel
1.1 Extracción de metales valiosos
Ni Wen [8] y otros utilizaron el método de reducción por fundición utilizando coque como agente reductor Extraiga hierro valioso de la escoria de níquel enfriada con agua en hornos instantáneos y explore los efectos de diferentes alcalinidades, diferentes temperaturas de reducción y diferentes tiempos de reducción en la tasa de extracción de hierro. Los resultados muestran que al agregar 34,7 g de CaO, 4,04 g de CaO y 8,5 g de coque a 100 g de escoria, la temperatura de fusión es de 1500 ℃, el tiempo de reducción es de 180 min y la tasa de reducción del hierro alcanza 96,32. Wang Shuang[9] y otros prepararon escoria de níquel, óxido de calcio y coque en polvo en gránulos que contienen carbono para una reducción profunda para recuperar metales valiosos como hierro, níquel y cobre. Los resultados mostraron que la alcalinidad tiene un impacto en la tasa de recuperación de metales valiosos y. La alcalinidad debe aumentarse adecuadamente puede promover el crecimiento de la fase metálica y cambiar la estructura morfológica, lo que es beneficioso para la separación posterior. Una alcalinidad demasiado alta producirá impurezas en la fase metálica. Cuando se determina que la alcalinidad es 1,0, las tasas de recuperación de. el hierro, el cobre y el níquel son 91,04, 56,93 y 56,93 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] et al. 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. Utilizando coque y coque como agentes reductores, controlaron la proporción de escoria de níquel, cal viva y agente reductor para obtener la. correspondiente aleación de calcio y silicio. Xiao Jingbo [11] et al. recuperaron hierro, níquel y magnesio de la escoria de níquel. Durante el experimento, el polvo después de triturar la escoria de níquel se lixivió con ácido. Se agregaron oxidantes y agentes de control del pH a la solución de lixiviación ácida para generar precipitados de hierro. , que se separaron y reaccionaron con ácido sulfúrico. Se genera una solución de sulfato de hierro y, después del refinado, se utiliza el método de precipitación por oxidación para obtener un precipitado de hierro de alta pureza que se agrega a la solución de hierro que se hunde para generar un precipitado de sulfuro de níquel, que. se separa, se lava y se seca para obtener concentrado de níquel; a la solución de extracción de níquel se le agrega el aditivo LN para eliminar impurezas y se obtiene la solución de sulfato de magnesio refinado que reacciona con agua con amoníaco para producir un 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 el llenado. costos y consumo de cemento. , Reducir la contaminación ambiental en el proceso de producción de cemento.
En la actualidad, la clave para utilizar escoria de enfriamiento con agua como material de relleno es excitar la escoria activa. Los métodos de excitación se dividen 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 de que la escoria de níquel se procese mediante un molino de bolas de alta energía, la resistencia a la compresión 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. Los activadores son en su mayoría sulfatos, carbonatos, etc. Yang Zhiqiang [12] et al. utilizaron dos métodos de activación mecánica y activación química para realizar investigaciones experimentales.
Los resultados muestran que las superficies específicas óptimas para la activación mecánica de escoria de níquel, yeso de desulfuración, escoria de carburo y clínker de cemento son 620, 200, 200 y 300 m2/kg respectivamente. se utilizan yeso de desulfuración y escoria de carburo, principalmente se complementan con sulfato de sodio y clinker de cemento. Cuando la proporción de los dos primeros es la misma y cada uno representa 5 del total, el cuerpo de relleno de escoria de níquel tiene la mayor resistencia. el sulfato y el clinker de cemento 2 pueden mejorar el efecto de excitación; más 0,156 PC Agente reductor de agua de alta eficiencia, la lechada de relleno con una proporción de mortero y arena de 1:4 y una concentración de lechada de 79 cumple completamente con los requisitos de resistencia de la mina para el relleno. cuerpo y se puede utilizar en la minería de llenado de entrega de la mina Jinchuan en lugar de cemento. Gao Shujie [13] et al. utilizaron escoria de níquel secundaria enfriada con agua para preparar materiales de relleno de minas, y utilizaron yeso de desulfuración y escoria de carburo y otras sustancias para estimular la generación de una gran cantidad de productos de hidratación, lo que resultó en una mayor resistencia del relleno. Y la fluidez del material de relleno de escoria de níquel templado con agua es mejor que la del material de relleno de cemento P42.5. Los resultados muestran que mezclar pasta de desulfuración y escoria de carburo de calcio en una proporción de 1:1 y luego agregar una pequeña cantidad de sulfato de sodio y clinker de cemento como activador compuesto tiene un mejor efecto activador.
1.3 Producción de vidrio de alto valor añadido
El vidrio cristalizado y el vidrio espuma son ambos vidrios de alto valor añadido. El vidrio cristalizado tiene la doble característica del vidrio y la cerámica y es más brillante que el vidrio. La cerámica. El vidrio es duro. El vidrio espumado tiene las ventajas de no quemarse, no deformarse, tener propiedades térmicas estables, alta resistencia mecánica y fácil procesamiento. Wang Yali [14] et al. estudiaron la preparación de vitrocerámicas fundiendo escoria de níquel y escoria restante de la fabricación de hierro. La escoria secundaria de hierro se homogeneiza → clarifica → vierte → cristaliza → recoce → muele → pule para preparar vitrocerámica que cumpla con los estándares nacionales para decoración arquitectónica, y se determina la proporción óptima de materia prima. Feng Zhenzhe [15] y otros utilizaron escoria de níquel y vidrio de desecho como principales materias primas, agregaron carbonato de sodio como agente espumante y cocieron vidrio 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 mostraron que las principales materias primas de la escoria de níquel y el vidrio de desecho eran 20 y 80 respectivamente, más 5 a 7 de espumación de carbonato de sodio. agente y 2 de ácido bórico usando bórax como estabilizador de espuma y 2 como codisolvente, a una temperatura constante de 870°C durante 1 hora, se obtuvo una espuma de vidrio a base de escoria de níquel con una porosidad total de 85,14 y una resistencia a la flexión. Se pueden preparar hasta 2.062MPa.
1.4 Producción de materiales de construcción
Los principales componentes de la escoria de níquel son SiO2, Al2O3 y Fe2O3. El uso de escoria de níquel para producir cemento Portland puede sustituir parcialmente a la arcilla y al polvo de hierro. reducir el consumo de energía. Las pequeñas cantidades de níquel, cobre, cobalto y otros elementos presentes en la escoria de níquel tienen un efecto positivo en la reducción del punto mínimo de fusión y la viscosidad de la fase líquida del clínker, lo que puede mejorar su quemabilidad y favorece 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. Con ingredientes razonables, prepararon clinker de cemento Portland para carreteras con C3S, C2S y C4AF como minerales principales. Su resistencia, composición mineral y seguridad. las propiedades cumplen con los requisitos de las normas nacionales; las condiciones óptimas son una cantidad de dopaje de escoria de níquel (fracción de masa) de 10 y una temperatura de calcinación de 1370 °C. Wang Shunxiang [17] et al. discutieron los efectos de diferentes finuras y cantidades de dopaje de escoria de níquel sobre las características de hidratación del cemento Portland. Los resultados muestran que a medida que aumenta la cantidad de escoria de níquel, se prolonga el tiempo de fraguado de la lechada de cemento, se reduce la liberación de calor de la reacción de hidratación y, por el contrario, se afectan la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión del mortero de cemento endurecido. A medida que aumenta la finura de la escoria de níquel, los efectos anteriores se pueden mejorar y son beneficiosos para la densificación estructural de la pasta de cemento endurecida. La escoria de níquel se utiliza como aditivo y agregado para concreto, lo que puede mejorar la resistencia del concreto. La escoria de níquel tiene una estructura densa y un alto contenido de metal. Contiene una gran cantidad de olivino, lo que endurece la escoria de níquel. añadiendo escoria de níquel. Mejora de la resistencia al desgaste.
Li Hao [18] et al. estudiaron el efecto del contenido de arena de escoria de níquel sobre la resistencia al desgaste del hormigón cuando se mezclaron polvo de escoria de níquel, cenizas volantes y arena de escoria de níquel al mismo tiempo, el contenido fue 10, 10. y 40, respectivamente. Ding Tianting [19] et al. estudiaron el impacto del contenido de escoria de níquel en la resistencia a la compresión del hormigón. Cuando el contenido de escoria de níquel es 20, la resistencia a la compresión del hormigón es la más alta. La resistencia a la compresión es la más alta. La resistencia a la compresión es mínima.
2. Tendencia del desarrollo
La baja tasa de 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 el estado actual de los recursos minerales de mi país, el principal metal contenido en la escoria de níquel es el hierro, que debería utilizarse principalmente para extraer hierro. Esto no sólo puede aliviar la presión sobre los recursos de mineral de hierro de mi país, sino también favorecer la sostenibilidad. desarrollo y aumento de los beneficios empresariales. La escoria secundaria después de la extracción del hierro también se puede utilizar para preparar vidrio cristalizado, materiales de relleno y otros materiales de construcción, 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. La economía de la simple extracción de metales valiosos es limitada y. existe el problema del desperdicio de escoria secundaria; el simple procesamiento de recursos no metálicos da como resultado un desperdicio de elementos metálicos valiosos, por lo tanto, es más propicio lograr la eficiencia y la ecología de la escoria de níquel procesando la escoria secundaria después de extraer metales valiosos; utilización de recursos no metálicos.
Referencias
[1] 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. p>
[2] Li Guozhou, Zhang Yanyun, Ma Yongbo, et al. Estado actual de la utilización integral de la escoria metalúrgica de níquel [J China Metallurgy, 2017, 27 (8): 1-5. >
[3] Li Xiaoming, Shen Miao, Wang Chong, et al. Análisis de la situación actual y la tendencia de desarrollo de la utilización de recursos de escoria de níquel [J].
[4] Liu Xiaomin, Yang Shuhang, Zhang Xiaoliang, et al. Análisis de las propiedades minerales del proceso de la escoria de níquel de Jinchuan [J]. /p>
[5] 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'an, 2015.
[6] Guo Yaguang, Zhu Rong, Pei Zhongye, et al. Cinética de la extracción de hierro mediante reducción por fundición de escoria de níquel [J China Nonferrous Metallurgy, 2017, 46(5): 75-80;