에서, China ENFI Engineering Corporation의 Sun Haikuo 사장이 “인도네시아 라테라이트 니켈 광석 개발 공정 경로 선정”에 대해 발표했습니다.
라테라이트 제련 주류 기술
라테라이트 니켈 광석 활용 경로
고압 산 침출(HPAL) 공정은 리모나이트형 라테라이트 니켈 광석 처리에 적합하며, 풍화형 라테라이트 니켈 광석은 RKEF 공정이 더 적합합니다.
현재 중간 등급 광석 처리를 위한 경제적이고 검증된 기술은 없습니다. 신뢰할 수 있는 신기술을 찾기 위한 더 실용적인 노력이 필요합니다.
니켈 라테라이트 광석 주요 제련 공정
성숙한 건식 제련 공정 - RKEF
RKEF(로터리 킬른-전기로) 공정은 주로 니켈 라테라이트 광석 처리에 사용되는 성숙한 건식 제련 공정입니다. 이 공정은 체인그레이트와 로터리 킬른으로 니켈 라테라이트 광석을 건조·환원한 후, 전기로에서 용융·환원하여 니켈과 일부 철을 함유한 조 페로니켈(FeNi)을 생산합니다.
광석 특성: 높은 니켈 함량(1.6~2.2%), 낮은 코발트 함량, 높은 산화마그네슘 함량.
회수율: 니켈 회수율 92~97%.
성숙한 건식 제련 처리 공정 - RKEF
첨단 습식 제련 기술 - HPAL
HPAL 공정은 고온에서 니켈과 코발트를 효율적이고 선택적으로 침출시키며, 철과 알루미늄 등 대부분의 불순물을 광미에 농축시켜 유가 금속을 효율적으로 회수합니다.
광석 특성: 낮은 니켈 함량(0.8~1.5%), 높은 철 함량(40~50%), 낮은 실리카 및 산화마그네슘 함량.
회수율: 니켈 회수율 90% 이상, 코발트 회수율 90% 이상.
성숙한 습식 제련 공정으로서 HPAL은 체계적인 기술입니다. 프로젝트 실행 중에는 공정 반응의 기본 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 운전성, 유지보수성, 자동화, 안전성, 경제성, 환경 보호 측면에서 매우 높은 기준을 확보하기 위해 체계적인 접근 방식을 채택하여 안정적이고 효율적인 시스템 운영을 달성해야 합니다.
가압 침출 시스템의 핵심 기술은 다음 측면을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:
가압 침출 시스템:원료 준비, 슬러리 예열, 가압 침출, 플래시 증발 및 배기가스 처리 등의 기술을 포함합니다.
열 균형 기술:열 회수 또는 냉각.
장비 및 재료 선택:가압 침출 장비 및 재료의 적절한 선택.
자동화 및 안전:높은 수준의 자동화 및 안전성 달성.
운영 및 유지보수 시스템
성숙한 습식 제련 공정 - HPAL
RKEF와 HPAL 비교
비용 분석:
HPAL 공정을 사용한 MHP 생산 현금 비용은 니켈 톤당 약 8,000~10,000달러입니다.
RKEF 공정을 사용한 FeNi 생산 현금 비용은 니켈 톤당 약 9,000~12,000달러입니다.
참고: 고품질 광석 가격 책정 메커니즘 사용을 가정합니다.
탄소 배출량
중국의 장비 제조 및 공정 성숙도 - 초기 단계에 비해 HPAL의 자본 비용을 크게 절감합니다. 화력 제련 공정과 비교하여 습식 제련 공정은 현금 비용과 탄소 배출 강도가 낮습니다.
측면 취입 기술
측면 취입 기술을 사용하여 라테라이트 니켈 광석에서 니켈 매트를 생산하는 공정 흐름
측면 취입 기술을 개발하는 이유는 무엇입니까?
“탄소 정점 및 탄소 중립”과 석탄 화력 발전소에 대한 제한이라는 배경 속에서 측면 취입 공정은 RKEF 공정과 비교하여 대규모 발전소에 의존하지 않고 상대적으로 낮은 자본 비용과 짧은 건설 기간이라는 장점이 있습니다.
전통적인 측면 취입로가 직면한 도전과 문제:
노 내화 라이닝의 수명 연장:용융 풀 제련 공정 중 온도가 1,550°C를 초과하면 격렬한 반응으로 인해 노 내화 라이닝이 심각하게 부식되어 수명이 크게 단축될 수 있습니다.
열 효율 개선:철의 환원 공정에는 상당한 열량이 필요합니다. 니켈 매트를 생산하려면 니켈과 대부분의 철을 먼저 환원한 후 황화 처리해야 합니다. 이 공정에는 환원 분위기와 충분한 열이 모두 필요합니다.
랜스 본체의 내구성: 최고 1,500°C의 고온과 강한 열 공급 조건에서 측로 용광로의 랜스 본체는 심한 부식을 일으키기 쉬워 수명에 영향을 줍니다.
다단계 환원 및 금속 분리 달성:고품질 니켈 매트를 생산하려면 과환원 또는 환원 부족을 방지하기 위해 환원 분위기와 황화 분위기를 엄격히 제어해야 합니다. 또한 용탕 내 강한 교반은 슬래그와 금속의 효과적인 분리에 불리합니다. 페로니켈 합금 생산은 작업 조건에 대한 요구 사항이 더욱 까다롭습니다.
광석 규격에 대한 높은 요구 사항:기존의 측로 용광로는 광석 규격 요구 사항이 엄격하고 적응성이 낮아 이상적인 생산 결과를 얻으려면 적합한 원광석이나 배합 광석을 사용해야 합니다.
ENFI 침적 연소 용탕 제련 공정(SSC)
ENFI는 혁신적인 측-침적 연소 제련 기술(SSC)을 개발했습니다. 기존 측로 용광로와 비교할 때 SSC의 뛰어난 장점은 침적 연소와 수직 냉각을 채택한 용광로 구조에 있습니다.
ENFI가 개척한 이 기술은 “용탕 내 침적 연소 가열”에 대한 독점적인 지식 재산권을 보유하고 있으며 다수의 발명 특허를 취득했습니다. SSC 제련 공정은 현재 2차 구리 자원, 2차 납 자원 재활용 및 유해 폐기물 처리 등 다양한 분야에 성공적으로 적용되었습니다.
이를 바탕으로 ENFI는 철 기반 합금 생산에 적합한 취입 환원 전기로(BREF) 기술을 추가로 개발했습니다. 이 기술은 SSC 제련 및 EF 제련 기술을 통합·확장하여 풍부한 기술적 경험을 최대한 활용합니다.
반응 동역학 향상: 침적 랜스를 통해 산소 부화 공기와 연료를 고속으로 용탕에 주입하면 용탕의 강력한 교반이 촉진됩니다. 열역학적 조건 최적화: 침적 연소로 용탕에 직접 열을 공급하면 에너지 이용 효율이 향상됩니다.
요약
라테라이트 니켈 광석 유형에 따라 최적의 처리 공정을 선택하는 것이 자원 활용도를 높이고 프로젝트 수익성을 개선하는 핵심입니다. 현재 리모나이트에는 고압 산 침출(HPAL) 공정이, 사프로라이트에는 회전식 가마-전기로(RKEF) 공정이 더 적합합니다.
배터리 시장용 니켈-코발트 제품 생산 시, HPAL 공정은 저니켈·고코발트 리모나이트를 처리할 수 있어 RKEF 및 측면 취입 공정 대비 비용 경쟁력을 갖습니다.
RKEF 공정으로 니켈 매트를 생산할 경우, FeNi/NPI 생산 설비에 더해 추가 설비가 필요하며, 황화제 및 탈황제 비용이 상승합니다. 황산니켈 가격이 FeNi/NPI 대비 크게 높지 않은 상황에서는 이 공정의 가격 경쟁력이 낮습니다.
중간 수준의 니켈-코발트 함량을 가진 라테라이트 광석을 측면 취입 기술로 처리할 때, 니켈 매트 생산은 RKEF 공정보다 투자 및 원가 측면에서 유리합니다. 그러나 생산 라인 운영 최적화를 위해 노 내화재 및 랜스 수명 연장, 열 공급 효율 개선, 철 환원 및 금속-슬래그 분리 효율 확보 등의 핵심 과제를 해결해야 합니다.
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