The effect of sulfur, temperature, the duration of the process and reductant on the selective reduction of limonite ore

• Autorzy: Bahfie Fathan , Shofi Achmad , Herlina Ulin , Handoko Anton S. , Septiana Nanda A. , Syafriadi Syafriadi , Suharto Suharto , Sudibyo Sudibyo , Suhartono Suhartono , Nurjaman Fajar

Identyfikatory

DOI

10.24425/gsm.2022.140606

Warianty tytułu

PL

Wpływ siarki, temperatury, czasu trwania procesu i reduktora na selektywną redukcję rudy limonitu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Lateritic nickel ore is used for producing of ferronickel. Nickel grade in ferronickel ranged from 20–40%. Ferronickel is commonly used to manufacture stainless steel. A new method that can increase the levels of nickel grade is selective reduction, which is a process to reduce the metal oxide to the metallic phase with the addition of additives. In this work, the selective reduction of limonitic nickel ore was carried out by add the 5 wt%, 10 wt%, and 15 wt% of reductant and the 10 wt% of sulfur as additive. The process of selective reduction is performed at temperatures of 950, 1050, and 1150°C with the duration of processs of 60, 90, and 120 minutes, followed by magnetic separation to separate between the concentrate and tailings. The characterization used AAS, XRD, and SEM-EDS for grade and recovery; phases transformation; and the microstructure analysis. The optimum of the grade and recovery of nickel was obtained at a temperature of 1050°C with the duration of process of 60 minutes and 5 wt% of reductant and 10 wt% of additive, which obtain 3.72 wt% and 95.67%. The metal grade and recovery was increase with the increasing of temperature reduction. Nevertheless, too long of the duration of process and too many reductant addition resulted in negative effect on selective reduction of lateritic nickel ore. Highest recovery could get more nickel in the process. And sulfur has the important rules when the selective reduction has been done on the increasing nickel content, the forming of FeS, and decreasing the grain size of ferronickel according to the microstructure in the SEM images around ~30 µm.

PL

Ruda laterytowa niklu jest wykorzystywana do produkcji żelazoniklu. Zawartość niklu w żelazoniklu wahała się w przedziale 20–40%. Żelazonikiel jest powszechnie stosowany do produkcji stali nierdzewnej. Nową metodą, która może zwiększyć poziom niklu, jest redukcja selektywna, czyli proces redukcji tlenku metalu do fazy metalicznej z dodatkami. W niniejszej pracy prowadzono selektywną redukcję rudy limonitowej niklu przez dodanie 5, 10 i 15% wag. reduktora oraz 10% wag. siarki jako dodatku. Proces selektywnej redukcji odbywa się w temperaturach 950, 1050 i 1150°C z czasem trwania 60, 90 i 120 minut, po czym następuje separacja magnetyczna w celu oddzielenia koncentratu od odpadów. Zastosowano: AAS, XRD i SEM-EDS do oceny procesu, transformację faz oraz analizę mikrostruktury. Optimum stopnia odzysku niklu uzyskano w temperaturze 1050°C przy czasie trwania procesu 60 minut i 5% mas. reduktora i 10% mas. dodatku, co daje 3,72% mas. i 95,67%. Gatunek i odzysk metalu wzrastały wraz z obniżeniem temperatury. Niemniej jednak zbyt długi czas trwania procesu i zbyt częste dodawanie reduktora skutkowało negatywnym wpływem na selektywną redukcję laterytowej rudy niklu. Przy najwyższym odzysku można w tym procesie uzyskać więcej niklu. A siarka spełnia ważną rolę, gdy selektywna redukcja została przeprowadzona w celu zwiększenia zawartości niklu, tworzenia FeS i zmniejszenia wielkości ziarn żelazoniklu, zgodnie z mikrostrukturą na obrazach SEM około ~30 µm.

Słowa kluczowe

EN

limonite; sulfur; selective reduction; duration of process

PL

limonit; siarka; redukcja selektywna; czas trwania procesu

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 38, z. 1
• Strony: 123--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bahfie Fathan

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0003-3460-469X

autor

Shofi Achmad

• Agency for Rembang Regional Planning and Development, Rembang Local Government, Indonesia

autor

Herlina Ulin

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

autor

Handoko Anton S.

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

autor

Septiana Nanda A.

• Department of Physic-University of Lampung,Jl. Prof. Dr. Ir. Sumantri Brojonegoro No. 1, Gedong Meneng, Kec. Rajabasa, Kota Bandar Lampung, Indonesia

autor

Syafriadi Syafriadi

• Department of Physic-University of Lampung,Jl. Prof. Dr. Ir. Sumantri Brojonegoro No. 1, Gedong Meneng, Kec. Rajabasa, Kota Bandar Lampung, Indonesia

autor

Suharto Suharto

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

autor

Sudibyo Sudibyo

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

autor

Suhartono Suhartono

• Chemical Engineering Department, University of Jenderal Achmad Yani, Jalan Terusan Jend. Sudirman, Cibeber, Kec. Cimahi Sel., Kota Cimahi, Jawa Barat, Indonesia

autor

Nurjaman Fajar

• Research Unit for Mineral Technology, National Research and Innovation Agency of Indonesia, Jalan Ir. Sutami Km 15 South Lampung, Lampung, Indonesia

Bibliografia

• [1] Cao et al. 2010 – Cao, Z.C., Sun, T.C., Yang, H.F., Wang, J.J. and Wu, X.D. 2010. Recovery of iron and nickel from nickel laterite ore by direct reduction roasting and magnetic separation. Chinese Journal of Engineering 32(6), pp. 708–712, DOI: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.06.004.
• [2] Dalvi et al. 2004 – Dalvi, A.D., Bacon, W.G. and Osborne R.C. 2004. The Past and The Future of Nickel Laterites. PDAC 2004 International Conference Trade Show and Investors Exchange, Toronto, Canada.
• [3] Elliot et al. 2015 – Elliot, R., Rodrigues, F., Pickles, C.A. and Peace, J. 2015. A two-stage process for upgrading thermal nickeliferous limonitic laterite ores. Canadian Metallurgical Quarterly 54(4), pp. 235–252, DOI: 10.1179/1879139515Y.0000000009.
• [4] Elliot et al. 2017 – Elliot, R., Pickles, C.A. and Peace, J. 2017. Ferronickel particle formation during the carbothermic reduction of a limonitic laterite ore. Minerals Engineering 100, pp. 166–176, DOI: 10.1016/j.mineng.2016.10.020.
• [5] Foster et al. 2016 – Foster, J., Pickles, C.A. and Elliot, R. 2016. Microwave carbhotematic reduction roasting of low-grade ore nickeliferous silicate laterite. Minerals Engineering 88, pp. 18–27, DOI: 10.1016/j.mineng.2015.09.005.
• [6] Jiang et al. 2013 – Jiang, M., Sun, T., Liu, Z., Kou, J., Liu, N. and Zhang, S. 2013. Mechanism of sodium sulfate in promoting the selective reduction of nickel laterite ore during reduction roasting process. International Journal of Mineral Processing 123, pp. 32–38, DOI: 10.1016/j.minpro.2013.04.005.
• [7] Li et al. 2012 – Li, G., Shi, T., Rao, M., Jiang, T. and Zhang, Y. 2012. Beneficiation of nickeliferous laterite by reduction roasting in the presence of sodium sulfate. Minerals Engineering 32, pp. 19–26, DOI: 10.1016/J. MINENG.2012.03.012.
• [8] Prasetyo, A.B. and Puguh. 2011. Increased levels of nickel (Ni) and iron (Fe) from laterite ore saprolite type low levels for raw materials containing nickel pig iron (NCPII/NPI). Met. Mag. 26, pp. 123–130.
• [9] Prasetyo, A.B. and Firdiyono, F.E. 2014. Reduction process optimization laterite ore limonite as raw materials type NPI (Nickel Pig Iron). Majalah Metalurgi 29(1), pp. 9–16.
• [10] Valix and Cheung. 2002. Effect of sulfur on the mineral phases of laterite ores at a high-temperature reduction. Minerals Engineering 15, pp. 523–530.
• [11] Wang et al. 2017 – Wang, Chu, Z., Liu, M., Wang, H., Zhao, W. and Gao, L. 2017. Preparing ferronickel alloy from low-grade laterite nickel ore reduction based on metallized-magnetic separation. Metals 7(8), pp. 313, DOI: 10.3390/met7080313.