Chuyên gia chia sẻ: Lựa chọn quy trình phát triển đối với quặng niken laterit Indonesia [Hội nghị Khai khoáng Indonesia]

Tại Hội nghị Khai khoáng và Hội nghị Kim loại quan trọng Indonesia 2025 - Địa điểm Niken - Coban - Xe điện năng lượng mới, ông Tôn Hải Khước, Chủ tịch Công ty Kỹ thuật ENFI Trung Quốc, đã chia sẻ những hiểu biết về chủ đề "Lựa chọn quy trình phát triển cho quặng niken laterit của Indonesia".

Các công nghệ chính trong luyện kim quặng laterit

Các tuyến đường sử dụng quặng niken laterit

Quy trình luyện kim axit áp suất cao (HPAL) phù hợp để xử lý quặng niken laterit loại limonit, trong khi quặng niken laterit loại phong hóa thì thích hợp hơn cho quy trình RKEF.

Hiện tại, không có công nghệ đã được chứng minh và khả thi về mặt kinh tế để xử lý quặng trung bình. Cần có nhiều nỗ lực thực tế hơn để xác định các công nghệ mới đáng tin cậy.

Các quy trình luyện kim chính cho quặng niken laterit

Quy trình luyện kim nhiệt trưởng thành - RKEF

Quy trình RKEF (Lò quay - Lò điện) là một quy trình luyện kim nhiệt trưởng thành chủ yếu được sử dụng để xử lý quặng niken laterit. Quy trình này bao gồm sấy khô và khử quặng niken laterit bằng lưới xích và lò quay, tiếp theo là nấu chảy và khử trong lò điện để sản xuất ferronickel thô (FeNi) chứa niken và một lượng sắt.

Đặc điểm quặng: Hàm lượng niken cao (1,6-2,2%), hàm lượng coban thấp và hàm lượng magiê oxit cao.

Tỷ lệ thu hồi: Tỷ lệ thu hồi niken dao động từ 92% đến 97%.

Quy trình xử lý luyện kim nhiệt trưởng thành - RKEF

Công nghệ luyện kim ướt tiên tiến - HPAL

Quy trình HPAL đạt được sự luyện kim hiệu quả và chọn lọc niken và coban trong điều kiện nhiệt độ cao, trong khi tập trung hầu hết các tạp chất như sắt và nhôm trong bã quặng, đảm bảo thu hồi hiệu quả các kim loại có giá trị.

Đặc điểm quặng: Hàm lượng niken thấp (0,8-1,5%), hàm lượng sắt cao (40-50%) và hàm lượng silica và magiê oxit thấp.

Tỷ lệ thu hồi: Tỷ lệ thu hồi niken vượt quá 90% và tỷ lệ thu hồi coban vượt quá 90%.

Là một quy trình luyện kim ướt trưởng thành, HPAL là một công nghệ có hệ thống. Trong quá trình thực hiện dự án, cần không chỉ đáp ứng các yêu cầu cơ bản của các phản ứng quy trình mà còn phải áp dụng một cách tiếp cận có hệ thống để đảm bảo các tiêu chuẩn cực kỳ cao về khả năng vận hành, khả năng bảo trì, tự động hóa, an toàn, kinh tế và bảo vệ môi trường, nhằm đạt được hoạt động hệ thống ổn định và hiệu quả.

Các công nghệ chủ chốt cho hệ thống ngâm luyện áp suất bao gồm, nhưng không giới hạn ở, các khía cạnh sau:

Hệ thống ngâm luyện áp suất:Bao gồm các công nghệ như chuẩn bị nguyên liệu, sơ nhiệt bùn, ngâm luyện áp suất, bay hơi nhanh và xử lý khí thải.

Công nghệ cân bằng nhiệt:Chẳng hạn như thu hồi nhiệt hoặc làm lạnh.

Lựa chọn thiết bị và vật liệu:Lựa chọn thiết bị và vật liệu ngâm luyện áp suất phù hợp.

Tự động hóa và an toàn:Đạt được mức độ tự động hóa và an toàn cao.

Hệ thống vận hành và bảo trì

Quy trình thủy luyện trưởng thành - HPAL

So sánh giữa RKEF và HPAL

Phân tích chi phí:

Chi phí tiền mặt để sản xuất MHP bằng quy trình HPAL là khoảng 8.000 - 10.000 USD/tấn niken.

Chi phí tiền mặt để sản xuất FeNi bằng quy trình RKEF là khoảng 9.000 - 12.000 USD/tấn niken.

Ghi chú: Giả định sử dụng cơ chế định giá quặng có hàm lượng cao.

Lượng khí thải carbon

Trình độ chế tạo thiết bị và quy trình của Trung Quốc - Giảm đáng kể chi phí đầu tư cho HPAL so với các giai đoạn trước đó; so với các quy trình luyện kim nhiệt, các quy trình thủy luyện có chi phí tiền mặt và cường độ phát thải carbon thấp hơn.

Công nghệ thổi ngang

Quy trình sản xuất matte niken từ quặng niken laterit bằng công nghệ thổi ngang

Tại sao phải phát triển công nghệ thổi ngang?

Trong bối cảnh "đạt đỉnh và trung hòa carbon" và hạn chế đối với các nhà máy nhiệt điện than, quy trình thổi ngang, so với quy trình RKEF, có lợi thế là không phụ thuộc vào các nhà máy điện lớn, với chi phí đầu tư tương đối thấp hơn và thời gian xây dựng ngắn hơn.

Những thách thức và vấn đề mà các lò thổi ngang truyền thống phải đối mặt:

Kéo dài tuổi thọ của lớp lót lò:Trong quá trình nấu chảy bể nóng chảy, khi nhiệt độ vượt quá 1.550°C, các phản ứng mạnh có thể gây ăn mòn nghiêm trọng lớp lót lò, làm giảm đáng kể tuổi thọ của nó.

Cải thiện hiệu suất nhiệt:Quá trình khử sắt đòi hỏi một lượng nhiệt lớn. Để sản xuất matte niken, niken và phần lớn sắt cần được khử trước, sau đó là xử lý lưu hóa. Quá trình này đòi hỏi cả môi trường khử và nhiệt lượng đủ cao.

Độ bền của thân phun: Ở nhiệt độ cao lên đến 1.500°C và với nguồn nhiệt cường độ cao, thân phun của lò thổi bên dễ bị ăn mòn nghiêm trọng, ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó.

Đạt được khử nhiều bước và tách kim loại:Để sản xuất matte niken chất lượng cao cần kiểm soát chặt chẽ môi trường khử và lưu hóa để ngăn ngừa khử quá mức hoặc khử không đủ. Ngoài ra, khuấy mạnh trong bể nóng chảy không có lợi cho việc tách riêng xỉ và kim loại một cách hiệu quả. Việc sản xuất hợp kim sắt-niken có yêu cầu cao hơn đối với điều kiện vận hành.

Yêu cầu cao đối với thông số kỹ thuật quặng:Các lò thổi bên truyền thống có yêu cầu cao đối với thông số kỹ thuật quặng và khả năng thích ứng kém, đòi hỏi phải sử dụng quặng thô hoặc quặng pha trộn phù hợp để đạt được kết quả sản xuất lý tưởng.

Công nghệ Nung chảy Lò Lắng Nhiên liệu Ngầm ENFI (SSC)

ENFI đã phát triển công nghệ nung chảy lò lắng nhiên liệu ngầm bên (SSC) sáng tạo. So với các lò thổi bên truyền thống, ưu điểm nổi bật của SSC nằm ở cấu trúc lò áp dụng công nghệ lắng nhiên liệu ngầm và làm mát theo chiều dọc.

Công nghệ này, do ENFI tiên phong, sở hữu quyền sở hữu trí tuệ độc quyền đối với "sưởi ấm lắng nhiên liệu ngầm" và đã được cấp nhiều bằng sáng chế phát minh. Quá trình nung chảy SSC hiện đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực như tái chế tài nguyên đồng thứ cấp, tài nguyên chì thứ cấp và xử lý chất thải nguy hại.

Trên cơ sở này, ENFI đã tiếp tục phát triển công nghệ Lò Điện Khử Thổi (BREF) phù hợp để sản xuất hợp kim dựa trên sắt. Công nghệ này tích hợp và mở rộng công nghệ nung chảy SSC và công nghệ nung chảy EF, tận dụng tối đa kinh nghiệm kỹ thuật phong phú của mình.

Tăng cường động học phản ứng: Sử dụng phun lắng để bơm không khí giàu oxy và nhiên liệu với tốc độ cao vào bể nóng chảy thúc đẩy khuấy mạnh dung dịch nóng chảy. Tối ưu hóa điều kiện nhiệt động lực học: Cung cấp nhiệt trực tiếp cho bể nóng chảy thông qua lắng nhiên liệu ngầm cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Tóm tắt

Chìa khóa để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và nâng cao lợi ích của dự án nằm ở việc lựa chọn quy trình xử lý phù hợp nhất cho từng loại quặng niken laterit. Hiện nay, quy trình luyện kim bằng axit áp suất cao (HPAL) phù hợp với quặng limonit, trong khi quy trình Lò quay - Lò điện (RKEF) phù hợp hơn với quặng saprolit.

Khi sản xuất các sản phẩm niken - coban cho thị trường pin, quy trình HPAL có lợi thế về chi phí so với quy trình RKEF và quy trình thổi bên do khả năng xử lý quặng limonit có hàm lượng niken thấp và coban cao.

Nếu quy trình RKEF được sử dụng để sản xuất matte niken, cần phải bổ sung thêm các cơ sở vật chất trên cơ sở sản xuất FeNi/NPI, cùng với chi phí tăng lên cho các chất làm lưu hóa và khử lưu hóa. Khi giá của natri sunfat niken không cao hơn đáng kể so với giá của FeNi/NPI, tính cạnh tranh về chi phí của quy trình này là thấp.

Khi sử dụng công nghệ thổi bên để xử lý quặng niken laterit có hàm lượng niken - coban vừa phải, việc sản xuất matte niken có lợi thế về đầu tư và chi phí so với quy trình RKEF. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hoạt động của dây chuyền sản xuất, cần phải giải quyết một số vấn đề quan trọng: kéo dài tuổi thọ của lớp lót lò và giàn thổi, nâng cao hiệu quả cung cấp nhiệt và từng bước thực hiện khử sắt và tách hiệu quả kim loại và xỉ.

》Nhấp để xem báo cáo đặc biệt về Hội nghị Khai thác mỏ và Hội nghị Kim loại quan trọng Indonesia 2025