Розкладання феронікелевого шлаку методом лужного плавлення в процесі випалу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.217579

Ключові слова:

феронікель, шлак, лужне плавлення, випал, термічний, розкладання, Na2CO3, олівін, алюміній, хром, залізо, магній

Анотація

Феронікелевий шлак є побічним продуктом процесу виплавки нікелю. Переробка феронікелевого шлаку необхідна, оскільки він містить цінні елементи, має властивість забруднювати навколишнє середовище. Для використання цінних матеріалів і зниження потенційної небезпеки, необхідно збагачення феронікелевого шлаку. Проведено лужне плавлення феронікелевого шлаку з використанням Na2CO3 в процесі випалу. Метою даного дослідження є визначення ступеня розкладання суміші феронікелевого шлаку- Na2CO3 в процесі випалу. Температура і час випалу становили 800–1000 °С і 60–240 хвилин відповідно. Визначення характеристик феронікелевого шлаку було проведено методами РФА, ІЗП-МС, РДА і РЕМ-ЕРС. Тим часом, визначення характеристик продуктів випалу здійснювалося з використанням ІЗП-МС, РДА і РЕМ-ЕРС. Визначення характеристик феронікелевого шлаку показує, що основними елементами є Mg і Si, за якими слідують Fe, Al і Cr. Причому олівін визначається як основна фаза. Процес випалу ви­кликав процентну втрату маси продуктів випалу, що свідчить про розкладання і вплив на зміст елементів, фази і морфологію. Процес випалу при температурі близько 900 °C протягом 60 хвилин є кращою основою розкладання в залежності від умов процесу і зміни змісту елементів. Зміст алюмінію (Al) і хрому (Cr) в продуктах випалу значно зріс в порівнянні з вмістом заліза (Fe) і магнію (Mg). Олівінова фаза переходить в деякі фази, пов’язані з сполукою натрію, такою як Na2MgSiO4, Na4SiO4 і Na2CrO4. В результаті процесу розкладання на поверхні продукту випалу спостерігається шорсткий шар. Це вказує на те, що масоперенос рідина-тверда речовина ініціюється з поверхні

Спонсор дослідження

  • The Ministry of Research and Technology/ National Research and Innovation Agency of Indonesia

Біографії авторів

Wahyu Mayangsari, Universitas Indonesia; Indonesia Institute of Sciences

Master of Engineering

Department of Metallurgy and Material Engineering

Research Centre for Metallurgy and Material

Isma Nur Avifah, Universitas Sebelas Maret

Bachelor of Science

Depatement of Chemistry

Agus Budi Prasetyo, Indonesia Institute of Sciences

Doctor of Engineering

Research Centre for Metallurgy and Material

Eni Febriana, Indonesia Institute of Sciences

Master of Science

Research Centre for Metallurgy and Material

Ahmad Maksum, Politeknik Negeri Jakarta

Doctor of Engineering

Department of Mechanical Engineering

Reza Miftahul Ulum, Universitas Indonesia

Doctor of Engineering

Department of Metallurgy and Material Engineering

Florentinus Firdiyono, Indonesia Institute of Sciences

Doctor of Engineering, Professor

Research Centre for Metallurgy and Material

Rudi Subagja, Indonesia Institute of Sciences

Doctor of Engineering

Research Centre for Metallurgy and Material

Johny Wahyuadi Soedarsono, Universitas Indonesia

Doctor of Engineering, Professor

Department of Metallurgy and Material Engineering

Посилання

  1. Sagadin, C., Luidold, S., Wagner, C., Wenzl, C. (2016). Melting Behaviour of Ferronickel Slags. JOM, 68 (12), 3022–3028. doi: https://doi.org/10.1007/s11837-016-2140-6
  2. Fernández-Jiménez, A., Arbi, K., Palomo, A. (2014). Alkali-activated slag cements: Blast furnace versus ferronickel slag. 34th Cement and Concrete Science Conference, 203–206.
  3. Maragkos, I., Giannopoulou, I. P., Panias, D. (2009). Synthesis of ferronickel slag-based geopolymers. Minerals Engineering, 22 (2), 196–203. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.07.003
  4. Gu, F., Zhang, Y., Peng, Z., Su, Z., Tang, H., Tian, W. et. al. (2019). Selective recovery of chromium from ferronickel slag via alkaline roasting followed by water leaching. Journal of Hazardous Materials, 374, 83–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.04.002
  5. Prasetyo, A. B., Maksum, A., Soedarsono, J. W., Firdiyono, F. (2019). Thermal characteristics of ferronickel slag on roasting process with addition of sodium carbonate (Na2CO3). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 541, 012037. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/541/1/012037
  6. Huang, Y., Wang, Q., Shi, M. (2017). Characteristics and reactivity of ferronickel slag powder. Construction and Building Materials, 156, 773–789. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.038
  7. Fang, D., Xue, J., Xuan, L. (2018). Recycling SiO2 and Al2O3 from the Laterite Nickel Slag in Molten Sodium Hydroxides. 9th International Symposium on High-Temperature Metallurgical Processing, 245–257. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-72138-5_25
  8. Guo, Z., Zhu, D., Pan, J., Zhang, F. (2017). Mineralogical Characteristics and Preliminary Beneficiation of Nickel Slag from Reduction Roasting-Ammonia Leaching. Minerals, 7 (6), 98. doi: https://doi.org/10.3390/min7060098
  9. Tangahu, B. V., Warmadewanthi, I., Saptarini, D., Pudjiastuti, L., Tardan, M. A. M., Luqman, A. (2015). Ferronickel Slag Performance from Reclamation Area in Pomalaa, Southeast Sulawesi, Indonesia. Advances in Chemical Engineering and Science, 05 (03), 408–412. doi: https://doi.org/10.4236/aces.2015.53041
  10. Demotica, J. S., Jr., R. F. A., Malaluan, R. M., Demayo, C. G. (2012). Characterization and Leaching Assessment of Ferronickel Slag from a Smelting Plant in Iligan City, Philippines. International Journal of Environmental Science and Development, 3 (5), 470–474. doi: https://doi.org/10.7763/ijesd.2012.v3.269
  11. Kang, S., Park, K., Kim, D. (2014). Potential Soil Contamination in Areas Where Ferronickel Slag Is Used for Reclamation Work. Materials, 7 (10), 7157–7172. doi: https://doi.org/10.3390/ma7107157
  12. Xi, B., Li, R., Zhao, X., Dang, Q., Zhang, D., Tan, W. (2018). Constraints and opportunities for the recycling of growing ferronickel slag in China. Resources, Conservation and Recycling, 139, 15–16. doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.08.002
  13. Kuck, P. H. (2015). Nickel. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 108–109. Available at: https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/nickel/mcs-2015-nicke.pdf
  14. Kuck, P. H. (2016). Nickel. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 114–115. Available at: https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/nickel/mcs-2016-nicke.pdf
  15. Schnebele, E. K. (2017). Nickel. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 114–115. Available at: https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/nickel/mcs-2017-nicke.pdf
  16. McRae, M. E. (2018). Nickel. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 112–113. Available at: https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/nickel/mcs-2018-nicke.pdf
  17. Mufakhir, F. R., Mubarok, M. Z., Ichlas, Z. T. (2018). Leaching of silicon from ferronickel (FeNi) smelting slag with sodium hydroxide solution at atmospheric pressure. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 285, 012003. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/285/1/012003
  18. Patrick, J., Prasetyo, A. B., Munir, B., Maksum, A., Soedarsono, J. W. (2018). The effect of addition of sodium sulphate (Na2SO4) to nickel slag pyrometallurgical process with temperature and additives ratio as variables. E3S Web of Conferences, 67, 03053. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703053
  19. Pangaribuan, R. H., Patrick, J., Prasetyo, A. B., Maksum, A., Munir, B., Soedarsono, J. W. (2018). The effect of NaOH (natrium hydroxide) to slag nickel pyrometallurgy in different temperature and additive ratio. E3S Web of Conferences, 67, 03052. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703052
  20. Gu, F., Peng, Z., Zhang, Y., Tang, H., Ye, L., Tian, W. et. al. (2019). Thermodynamic Characteristics of Ferronickel Slag Sintered in the Presence of Magnesia. Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2019, 379–388. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-05749-7_38
  21. Zhang, X., Gu, F., Peng, Z., Wang, L., Tang, H., Rao, M. et. al. (2019). Recovering Magnesium from Ferronickel Slag by Vacuum Reduction: Thermodynamic Analysis and Experimental Verification. ACS Omega, 4 (14), 16062–16067. doi: https://doi.org/10.1021/acsomega.9b02262
  22. Peng, Z., Wang, L., Gu, F., Tang, H., Rao, M., Zhang, Y. et. al. (2020). Recovery of chromium from ferronickel slag: A comparison of microwave roasting and conventional roasting strategies. Powder Technology, 372, 578–584. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.05.103
  23. Prasetyo, A. B., Darmawansyah, R., Mayangsari, W., Febriana, E., Permana, S., Maksum, A. et. al. (2020). Reverse leaching of magnesium from ferronickel slag using alkali solvent NaOH. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (103)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193885
  24. Alfariz, M. D., Mayangsari, W., Prasetyo, A. B., Maksum, A., Prasetyo, T., Ulum, R. M., Soedarsono, J. W. (2020). Effect of sodium carbonate (Na2CO3) additives and palm kernel shell charcoal to increase nickel and iron content from ferronickel slag using the pyrometallurgical method. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0014052
  25. Liu, R., Zhai, Q., Wang, C., Li, X., Sun, W. (2020). Optimizing the Crystalline State of Cu Slag by Na2CO3 to Improve Cu Recovery by Flotation. Minerals, 10 (9), 820. doi: https://doi.org/10.3390/min10090820
  26. Zhu, Z., You, J., Zhang, X., Wang, J., Duan, J., Zhang, T. et. al. (2020). Estimation of Thermodynamic Properties of Sodium Magnesium Silicates by the Polyhedron Method. The Minerals, Metals & Materials Series, 215–226. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-36540-0_20
  27. Mubarok, M. Z., Yudiarto, A. (2017). Synthesis of Magnesium Oxide from Ferronickel Smelting Slag Through Hydrochloric Acid Leaching-Precipitation and Calcination. Energy Technology 2017, 247–258. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-52192-3_24

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Mayangsari, W., Avifah, I. N., Prasetyo, A. B., Febriana, E., Maksum, A., Ulum, R. M., Firdiyono, F., Subagja, R., & Soedarsono, J. W. (2021). Розкладання феронікелевого шлаку методом лужного плавлення в процесі випалу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(12 (110), 44–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.217579

Номер

Том 2 № 12 (110) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Wahyu Mayangsari, Isma Nur Avifah, Agus Budi Prasetyo, Eni Febriana, Ahmad Maksum, Reza Miftahul Ulum, Florentinus Firdiyono, Rudi Subagja, Johny Wahyuadi Soedarsono

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.