Karakteristik kalsinasi bijih laterit dari wilayah tengah Anatolia
Ringkasan
Pengeringan, kalsinasi, prereduction, dan peleburan adalah langkah-langkah utama dalam konvensional produksi feronikel. Secara industri, langkah-langkah dilakukan dengan menggunakan rotary kiln-electric arc furnace (RKEF) proses. Dalam tulisan ini, karakteristik kalsinasi Sivrihisar bijih laterit dari wilayah Anatolia Tengah diselidiki. Itu tingkat eliminasi air terikat secara kimia dan volatil lainnya dipelajari oleh percobaan yang dilakukan pada berbagai suhu di kisaran 250-800 ° C. Perubahan fasa diperiksa menggunakan X-ray diffractometry. Untuk ukuran partikel yang digunakan dalam penelitian ini, 300 ° C bertekad untuk menjadi hampir cukup untuk transformasi lengkap goethite untuk hematit, dan 700 ° C yang diperlukan untuk efektif penghapusan semua volatil dalam bijih.
Keywords
Pengantar
Nikel merupakan salah satu paduan penting elemen untuk primer dan sekunder pembuatan baja. Sekitar dua-pertiga dari nikel yang diproduksi di dunia digunakan dalam steelmaking1 steel. Sejauh industry produksi nikel yang bersangkutan, baik hidrometalurgi dan pyrometalurgi teknik saat ini diterapkan. Ada tiga cadangan nikel penting di Turki. Dua dari mereka berada di wilayah Barat Anatolia; yaitu Gordes dan Caldag deposito. A Sejumlah studi telah dilakukan pada ekstraksi nikel dari Gordes dan Caldag ores2-8. Daerah baru-baru ini ditemukan ketiga mengandung cadangan nikel adalah Sivrihisar, kota di Eskisehir terletak di Anatolia Tengah daerah. Selama dekade pertama milenium, cadangan besar oxidetype bijih nikel telah ditemukan di Yunusemre dan Mihaliccik daerah Sivrihisar. Sejak itu, fasilitas penambangan telah
Tabel 1.
Komposisi kimia dari run-of-mine bijih (%)
Ni SiO2 Fe Cr Co As
1,26 30,3 32,6 1,01 0,082 0,03 Al2O3 MgO CaO Fe2O3 MnO P2O5
2,68 1,03 46,6 1,69 0,62 <0,02 K Pb S TiO2 Zn Cu
0,2 <0,01 0,01 0,06 0,03 0,005
Karakteristik kalsinasi bijih laterit dari wilayah tengah Anatolia # eksperimental
dari spesifik wilayah tambang dan dicampur untuk membentuk sampel yang representatif untuk percobaan. Sampel campuran kemudian dibagi menjadi empat bobot hampir sama sekitar 100 kg dengan coning dan metode quartering. Satu kuartal diambil untuk karakterisasi bijih dan lain-lain ditebar di barel. Prosedur lengkap untuk memperoleh sampel yang representatif dari lari dari tambang bijih untuk X-ray diffractometry (XRD) dan analisis kimia ditampilkan dalam Gambar 1.
Pola XRD dari run-of-tambang bijih ditampilkan dalam Gambar 2. XRD dilakukan dengan menggunakan Rigaku SA-HF3 difraksi dengan Cu Kα (λ = 1,54 Å) radiasi (40 kV dan 40 mA). Bijih terutama terdiri dari kuarsa (SiO2) dengan puncak karakteristik pada D101 = 3.33 Å, D100 = 4,24 Å, dan D112 = 1.82 Å, dan goethite (FeO [OH]) dengan puncak karakteristik pada D110 = 4.17 Å, D111 = 2,45 Å, dan D130 = 2.69 Å. Ada jumlah yang cukup dari kalsit (CaCO3) dengan karakteristik puncak pada D104 = 3.01 Å dan hematit (Fe2O3), ditunjukkan oleh puncak karakteristik pada D104 = 2.69 Å, D110 = 2.51 Å, dan d116 = 1.69 Å. Selain itu, dua puncak intensitas rendah tercatat di daerah tingkat rendah (2θ <15 °): disarankan bahwa puncak pada d = 16,59 Å (2θ = 5,32 °) dikaitkan dengan nontronite, sedangkan puncak pada d = 7.07 Å (2θ = 12,50 °) adalah puncak karakteristik kaolinit (Al2Si2O5 (OH) 4).
penggiling disc. Analisis kimia dari -50 mm bijih diilustrasikan pada Tabel II. Analisis kimia adalah dilakukan oleh ICP-OES.
Sebuah tungku meredam eksternal dikendalikan digunakan dalampercobaan kalsinasi. Dalam masing-masing berjalan, 100 g bijih laterit (-1 Ukuran mm) ditempatkan dalam nampan chamotte dan dibebankan tungku (disimpan pada suhu percobaan). Runs dilakukan dengan suhu dan waktu sebagai eksperimental variabel. Dua pendekatan yang berbeda digunakan. Dalam
Karakteristik kalsinasi bijih laterit dari wilayah tengah Anatolia
pertama, kalsinasi dilanjutkan sampai berat muatan menjadi konstan ini berjalan disebut 'terus-menerus untuk berat konstan '. Dalam kedua, kalsinasi dilakukan untuk waktu tertentu dalam rangka untuk mengevaluasi perbedaan dalam berat badan dengan cara non kontinyu. Dalam berkesinambungan untuk berjalan berat konstan, nampan telah dihapus dari tungku berkala untuk merekam berat, dan diisi ulang segera setelah menimbang. Di set kedua percobaan, nampan yang tersisa dalam tungku untuk jangka waktu yang telah ditentukan. Di kedua pendekatan, dinding tungku dibuka di tertentu kali untuk mencampur muatan.
dengan pendekatan pertama, percobaan dilakukan pada 250 ° C, 300 ° C, 350 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, 650 ° C, 675 ° C,700 ° C, dan 800 ° C sampai berat menjadi konstan. Dalam percobaan yang dilakukan oleh pendekatan kedua, yang dapat dianggap sebagai reproduksi pendekatan pertama, berat kerugian pada akhir waktu tertentu ditentukan.
Hasil dan diskusi
Tengah Technical University. Kurva DTA-TG diperoleh dengan pemanasan sekitar 20 mg sampel tanah (<74 m) dari 25 ° C sampai 1000 ° C dengan laju pemanasan 10 ° C per menit. The DTA dan TG perilaku bijih -50 mm diilustrasikan pada Gambar 3.
Lima puncak endotermik utama yang diamati di sekitar 60 ° C, 110 ° C, 290 ° C, 500 ° C, dan 700 ° C dengan kerugian massa sekitar 1 persen, 1,3 persen, 5,3 persen, 0,8 persen, dan 0,9 persen masing-masing. Puncak pada 60 ° C dan 110 ° C sesuai dengan penguapan air gratis atau fisik air terikat. Puncak endotermik pada sekitar 290 ° C sesuai dengan dehydroxylation dari goethite, ie transformasi goethite untuk hematit. Seperti yang tercantum dalam sastra, transformasi ini telah mengalami suatu jumlah penyelidikan dan belum ada jenderal kesepakatan tentang mechanism9 tersebut. Menurut studi dilakukan oleh Walter et al.10 dan Watari et al.11, transformasi disarankan untuk mengambil tempat secara langsung sesuai dengan Reaksi [1]:...
Di sisi lain, beberapa researchers12-13 mengusulkan bahwa fase menengah, yang dikenal sebagai proto-haematite atau hidro hematit, bentuk sebelum pembentukan akhir dari hematit. Di Gambar 3, puncak sekitar 500 ° C dan 700 ° C kemungkinan besar sesuai dengan tahap terakhir dari penghapusan kimia terikat air dan karbon dioksida dari bijih.
penurunan berat badan karena dehydroxylation ditemukan menjadi 6,6 per persen. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa 250 ° C tidak cukup untuk melakukan dehydroxylation efektif untuk partikel ukuran yang digunakan dalam pekerjaan ini.
Sebuah penurunan berat badan meningkat tercatat ketika suhu dinaikkan menjadi 400 ° C. Jangka dilakukan di suhu menghasilkan nilai penurunan berat badan sebesar 7,2 persen. Percobaan lebih lanjut pada 500 ° C menghasilkan penurunan berat badan 8,0 persen. Dalam kedua berjalan, biaya mencapai konstan berat badan pada akhir 40-45 menit. temuan ini jelas menunjukkan bahwa reaksi tertentu (s) adalah / mengambil tempat setelah dehydroxylation dari goethite, mengkonfirmasikan data yang diperoleh dari kurva DTA-TG.
Dalam rangka untuk terus menyelidiki sejauh mana perubahan penurunan berat badan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai berat konstan, itu diputuskan bahwa percobaan harus dilakukan pada lebih tinggi suhu. Jangka dilakukan pada 600 ° C memunculkan penurunan berat badan sebesar 8,6 persen. Waktu berlalu untuk mencapai stabil negara adalah 40 menit pada suhu ini. Sebuah bobot yang lebih tinggi nilai kerugian dilaporkan pada 700 ° C, 10,0 persen, sebagai diharapkan. Di sisi lain, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan kalsinasi ditemukan menjadi 60 menit, yang 50 per persen lebih lama dari yang diperoleh pada 600 ° C. Peningkatan waktu kalsinasi ini disebabkan reaksi baru tertentu (s) terjadi pada interval 600-700 ° C.
waktu untuk mencapai berat konstan ditemukan menjadi 45 menit, yang adalah sekitar 25 persen lebih pendek dari periode di 700 ° C. Hasil ini sesuai dengan harapan, karena peningkatan suhu efektif dalam meningkatkan tingkat dari proses kalsinasi.
Untuk menentukan dengan tepat suhu di mana goetit-to-haematite transformasi selesai, itu memutuskan bahwa percobaan lebih lanjut harus dilakukan pada titik tengah dari interval 300-400 ° C. Jangka dilakukan di 350 ° C menghasilkan penurunan berat badan sebesar 6,7 persen, yang hampir sama dengan yang diperoleh pada 300 ° C. temuan ini mengungkapkan bahwa untuk ukuran partikel bijih yang digunakan dalam penelitian ini, 300 ° C hampir cukup untuk mencapai dehydroxylation. Waktu untuk mencapai steady state adalah 60 menit, yang sedikit lebih pendek dari menjalankan dilakukan pada suhu 300 ° C, seperti yang diharapkan.
pada 675 ° C, penurunan berat badan dari 10,0 persen tercatat. Ini Nilai ini hampir sama dengan yang diperoleh pada 700 ° C. itu waktu berlalu untuk mencapai berat konstan tercatat sebagai 75 menit, yang sedikit lebih rendah dari waktu yang dibutuhkan di 700 ° C. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa 675 ° C hampir tinggi cukup untuk melakukan kalsinasi -50 mm Sivrihisar laterit jika waktu yang cukup dialokasikan.
Singkatnya, percobaan termal dilakukan dalam kisaran dari 250-800 ° C menunjukkan bahwa jumlah kimia terikat air dan volatil lainnya dalam bijih adalah sekitar 10 per persen berat. Secara kasar, dua pertiga dari berat kerugian yang terkait dengan penghapusan air terikat secara kimia selama transformasi goethite-hematit, dan Sisanya sepertiga terkait dengan penghapusan volatile dalam interval 350-700 ° C. Perubahan berat badan (%) dengan suhu diilustrasikan pada Gambar 5. Dalam gambar ini, waktu untuk mencapai berat konstan juga ditampilkan untuk masing-masing suhu. Bersama dengan temuan dijelaskan dalam sebelumnya paragraf, proses total dapat dibagi menjadi tiga langkah:
1. Penghapusan air kimia terikat dalam 0-350 ° C jarak
2. Reaksi (s) dalam interval 350-600 ° C: terpendek
waktu diperoleh pada 600 ° C, menunjukkan bahwa ini bisa dianggap sebagai titik terminasi dari kedua
langkah
3. Reaksi (s) mengambil tempat di atas 600 ° C: untuk penyelesaian reaksi (s) dalam langkah ini, jauh
Percobaan dilakukan dengan pendekatan kedua mengungkapkan hasil yang sama. Kerugian berat diperoleh dari Pendekatan kedua yang ditemukan hampir sama dengan yang dicatat dalam pendekatan pertama. Namun, sedikit lebih tinggi nilai penurunan berat badan yang ditemukan pada akhir berjalan dilakukan dengan pendekatan kedua. Kecenderungan ini lebih diucapkan dalam percobaan suhu yang lebih rendah. Itu nilai berat badan berkumpul karena suhu meningkat. Penurunan berat badan perbedaan adalah yang paling menonjol di terendah suhu eksperimental dari 250 ° C. Pada akhir 40 menit, percobaan terus-to-konstan-berat menyebabkan penurunan berat badan sebesar 4,8 persen, sedangkan percobaan.
dalam penampilan setelah kalsinasi. Dalam semua berjalan, itu mengamati bahwa permukaan sampel dikalsinasi dihapus dari tungku kembali ke warna lebih terang dalam waktu singkat, yang bisa diamati dengan mudah dengan mata telanjang. Final penampilan itu tidak sama dengan yang asli, tetapi perubahan warna merupakan indikasi kemungkinan terbalik tertentu reaksi (s).
Dalam rangka untuk menentukan transformasi (s) adalah (yang) reversibel dan untuk mengukur tingkat reversibilitas, sebuah Percobaan dilakukan sebagai berikut. A 100 g sampel kering bijih mentah dipanaskan pada suhu 300 ° C selama 2 jam dan ditimbang. Sampel didinginkan pada suhu lingkungan dan yang tersisa di udara untuk satu hari. Ini kemudian dikeringkan pada 105 ° C untuk benar-benar menghilangkan kelembaban diserap. Sampel dikeringkan ditimbang lagi dan perbedaan berat sehubungan dengan yang tercatat setelah kalsinasi ditentukan. Siklus serupa yang dilakukan pada 500 ° C dan 800 ° C. Proses ini secara skematis diilustrasikan pada Gambar 6.
Singkatnya, ditemukan bahwa penghapusan lengkap air terikat secara kimia dan volatil lainnya memerlukan 75 menit pada 675 ° C, 60 menit pada 700 ° C, dan 45 menit pada 800 ° C. Dalam keadaan ini, 700 ° C dianjurkan untuk kalsinasi efektif. Hasil percobaan dan kurva mengungkapkan bahwa 98-99 persen dari kimia terikat air dan volatil lainnya telah dihapus dalam 40 menit pada 700 ° C. Gelar ini eliminasi dibutuhkan 25 menit pada 800 ° C. Periode ini adalah sekitar 33 persen dan 45persen lebih pendek dari yang dibutuhkan untuk penghapusan lengkap Pada 700 ° C dan 800 ° C, masing-masing. Mengingat tungku persyaratan panas dan biaya listrik, 700 ° C dan 40 menit ditentukan sebagai kalsinasi optimum kondisi. Jika proses kalsinasi itu harus dilakukan di 800 ° C, periode direkomendasikan akan 25 menit. Sebagai ditunjukkan sebelumnya, temuan skala laboratorium ini Studi mencerminkan hasil yang diperoleh dengan '-50 mm bijih dan bijih tanah untuk -1 mm ukuran partikel. Pengaruh ukuran partikel pada kalsinasi tidak diselidiki dalam karya ini.
Analisis XRD sampel bijih dikalsinasi
lempung. Namun, hal ini tidak dicatat oleh XRD analisis bijih dikalsinasi, karena persentase mineral lempung berada di bawah ambang batas deteksi XRD standar.
Karakterisasi mineral lempung hadir dalam bijih akan diperiksa dalam makalah masa depan. Pada 600 ° C, puncak yang berbeda pada 2θ = 43,96 (d = 2,05 Å) adalah diamati, intensitas yang menurun pada suhu yang lebih tinggi. Sifat dari tempat reaksi mengambil dan fase yang ada dalam interval 600-800 ° C belum pernah diidentifikasi. Perbandingan diagram XRD bijih dikalsinasi dalam interval 600-800 ° C menunjukkan bahwa kalsit tidak muncul di suhu di atas 700 ° C, karena terurai. biasanya, kalsit terurai menjadi CaO dan CO2. Di sisi lain, tidak ada puncak yang berkaitan dengan CaO terdeteksi. Sebaliknya, intensitas rendah puncak Ca ditemukan muncul pada 2θ = 28,28. Meskipun sebelumnya diskusi, sifat reaksi antara 350 ° C dan 800 ° C masih dalam pemeriksaan
kesimpulan
# Proses kalsinasi lengkap menghasilkan berat kehilangan sekitar 10 persen dari berat bijih. Secara kasar, dua pertiga dari berat badan adalah terkait dengan penghilangan air terikat secara kimia selama transformasi goethite-hematit, dan Sisanya sepertiga terkait dengan penghapusan volatil dalam interval 350-700 ° C. untuk efektifpenghapusan air terikat secara kimia dan semua volatil, 700 ° C harus dipilih sebagai kalsinasi suhu. Empat puluh menit ditentukan sebagai waktu yang optimal untuk ukuran partikel yang digunakan pada saat ini kerja. Jika 800 ° C diputuskan sebagai kalsinasi suhu, maka waktu 25 menit akan terpilih
