Tiểu luận: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiêu khử lưu huỳnh quặng niken Bản Phúc trong lò bằng và lò quay pdf

Tiểu luận
Nghiên cứu các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình thiêu
khử lưu huỳnh quặng niken
Bản Phúc trong lò bằng và lò
quay



M ục l ục
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiêu khử lưu huỳnh quặng
niken Bản Phúc trong lò bằng và lò quay 1
M ục l ục 2
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiêu khử lưu huỳnh quặng
niken Bản Phúc trong lò bằng và lò quay 2
TÓM TẮT (Abstract or summary) 2
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 3
2. THỰC NGHIỆM 3
3. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH THIÊU OXY HÓA KHỬ LƯU HUỲNH 5
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5
5. KẾT LUẬN 11
TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiêu khử
lưu huỳnh quặng niken Bản Phúc trong lò bằng và lò quay
NGÔ HUY KHOA, PHẠM ĐỨC THẮNG
Viện Khoa học vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Email: ;
TÓM TẮT (Abstract or summary)
Bài báo giới thiệu về cơ chế phản ứng trong quá trình thiêu khử lưu huỳnh trong lò thiêu
dạng lò bằng và lò quay thiêu có thổi gió vào lòng lò, nguyên nhân gây ra sự giảm hàm lượng

niken và biện pháp sử lý chống hao hụt niken. Kết quả tối ưu có thể đạt được là sự giảm hàm
lượng niken trước và sau khi thiêu là 5-5,5% xuống còn 4,8-5%, còn hàm lượng lưu huỳnh
giảm từ 22-25% xuống còn 3-5%, thời gian thiêu trong lò bằng là 2h. Thành phần các nguyên
tố sau thiêu như vậy rất thuận lợi cho công đoạn nấu luyện sten niken, đặc biệt là phải giữ sao
cho hạn chế tối đa sự mất mát niken trong các công đoạn khác nhau nhất là trong giai đoạn
đầu xử lý quặng thô.
2
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Thiêu oxy hóa quặng niken là khâu bắt buộc trong quy trình công nghệ chế tạo niken từ
quặng nguyên khai. Dưới đây là sơ đồ công nghệ chế tạo niken rất phổ biến trên thế giới bằng
con đường cacbonyl hóa niken:
Mục đích chính của thiêu là oxy hóa hỗn hợp kim loại có trong quặng đồng thời đốt
cháy lưu huỳnh làm nguyên liệu cho quá trình nấu luyện ra sten tiếp theo. Sở dĩ người ta phải
làm như vậy vì lưu huỳnh hầu như không đi vào xỉ và mặt khác nếu lưu huỳnh có hàm lượng
cao làm cho xỉ bị sệt cản trở cho sự phân tách lớp xỉ và kim loại. Tuy nhiên, nhược điểm của
quá trình thiêu khử lưu huỳnh là xảy ra hiện tượng hóa hơi niken không mong muốn. Vì vậy,
cần phải có giải pháp phù hợp để thiêu oxy quặng làm giảm hàm lượng S về tới mức cần thiết
đồng thời hạn chế tối đa sự mất mát lưu huỳnh.
Từ thực tế nêu trên, trong khuôn khổ bài báo này sẽ tập trung nghiên cứu thiêu oxy hóa
quặng niken Bản Phúc-Sơn La trong nồi lò bằng và lò quay. Yêu cầu công nghệ đặt ra là nồi
lò được gia nhiệt đồng thời phía trên và dưới lớp quặng, nồi lò phải kín và trong quá trình
thiêu có thổi gió nóng, thời gian thiêu khoảng 2h.
2. THỰC NGHIỆM
Quặng niken lấy từ nguồn quặng Bản Phúc ở xã Tạ Khoa - huyện Bắc Yên-Sơn La, mẫu
lấy thí nghiệm có thành phần như sau:
7- Carbonyl hoá niken
bằng CO ở 50-80
o
C tạo
ra tetracarbonyl Ni(CO)

4
1-Quặng đa
kim sunfua
Cu-Ni
2-Tuyển nổi (1) thu
tinh quặng chứa
∼ 10% ( Cu + Ni )
3-Thiêu ôxy hoá
(2) để đuổi S
4a-Nấu chảy (3) thu được
hỗn hợp Cu
2
S + Ni
2
S
3
Với
hàm lượng ∼16%(Cu+Ni)
4b-Nấu chảy sản
phẩm (4) có cấp oxy
thu được hỗn hợp ∼
80%( Cu+Ni )
5-Nghiền nhỏ và
oxy hoá thành
(CuO+NiO)
6-Khử (6) bằng khí
than
(56%H
2
+25%CO),

t
o
=350
o
C thành
mixmetal
8- Nhiệt phân
Ni(CO)
4
ở 200
o
C thu
được bột Niken có độ
sạch 99.99%
Sơ đồ quy trình công nghệ điều
chế niken bằng phương pháp
cacbonyl hoá [1]
9- Nấu chảy bột niken (8) trong
khí bảo vệ, đúc thỏi rồi cán
thành niken tấm thương phẩm
độ sạch 99.9%
3
Bảng 1: Kết quả phân tích EDX mẫu quặng niken đặc xít Bản Phúc – Sơn La
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
keV
001
0
300
600
900

1200
1500
1800
2100
2400
Counts
OKa
MgKa
AlKa
SiKa
SKa
SKb
CaKa
CaKb
FeLa
FeKa
FeKb
NiLl
NiLa
NiKa
NiKb

Element keV Mass% Error% Atom%
O K 0,525 9,71 0,13 21,06
Mg K 1,253 0,80 0,15 1,15
Al K 1,486 0,97 0,14 1,24
Si K 1,739 2,48 0,14 3,06
S K 2,307 24,65 0,12 26,67
Ca K 3,690 1,11 0,25 0,96
Fe K 6,398 53,16 0,70 33,01

Ni K 7,471 5,04 1,26 2,98
Total 100 100

Thiết bị thiêu sử dụng là lò bằng tự thiết kế và lò quay tại viện công Mỏ và Luyện kim.
Lò bằng loại nhỏ có ưu điểm là thích hợp trong quy mô phòng thí nghiệm với mỗi mẻ thí
nghiệm khoảng 5 kg, nhưng có nhược điểm là tổn hao nhiệt lớn và tổn hao quặng do bị bốc
bụi trong quá trình thiêu. Lò quay có ưu điểm là thiêu công suất lớn, gia nhiệt nhanh phù hợp
với quy mô pilot và công nghiệp; tổn hao nhiệt, suất tiêu hao năng lượng và tổn hao quặng
thấp hơn hẳn so với lò bằng.
Với lò bằng, mỗi mẻ nghiên cứu có khối lượng khoảng 5kg, nồi thiêu hình trụ kích
thước đáy 25cm, chiều cao 30cm, tốc độ gió được thay đổi 5-10m
3
/s, nồi lò có vung đậy kín
phía trên có bố trí ống thoát khói, phía dưới được gia nhiệt bằng than, phía trên và ngang hông
được gia nhiệt bằng dây điện trở để đảm bảo nhiệt đồng đều trong toàn bộ nồi lò. Liệu được
cấp khi nhiệt lòng nồi đạt cực đại sau đó cấp liệu lần lượt là 0.5kg-1.5kg-3kg nhằm đảm bảo
nhiệt lúc nào cũng cấp đủ để phản ứng đốt cháy lưu huỳnh xảy ra nhanh chóng. Điều kiện kỹ
thuật được đưa ra là nồi lò kín chỉ có lỗ thoát khói được thiết kế phù hợp với nồi lò
4
Với lò quay: Quặng thiêu trong lò quay công suất 6 tấn/24h, tốc độ vòng quay 30-60
vòng/ph, thiết bị được gia nhiệt bằng mỏ đốt dầu, khống chế nhiệt độ vùng đốt bằng que đo
nhiệt độ và hộp điều khiển tự động. Trong quá trình thiêu do lượng gió để đốt cháy dầu được
tính toán vừa đủ nên để thúc đẩy quá trình oxy hóa và đốt cháy lưu huỳnh xảy ra nhanh thì ta
phải kết hợp thổi gió phụ.
3. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH THIÊU OXY HÓA KHỬ LƯU HUỲNH
Theo quy trình công nghệ chế tạo niken bằng con đường cacbonyl hóa thì thông thường
quặng sau tuyển sẽ được đem thiêu oxy hoá khử lưu huỳnh, phản ứng oxy hoá thực hiện theo
cơ sở như sau:
MeNi
m

S
n
+ O
2
= MeNi
x
O
y
+ SO
2
+ Q
Nhiệt lượng Q toả ra là do lưu huỳnh tồn tại dạng sufua trong quặng bị cháy toả nhiệt và
phản ứng oxy hóa kim loại cũng tỏa nhiệt, nhiệt lượng này càng lớn nếu hàm lượng lưu huỳnh
trong quặng càng lớn, và nó có thể đủ điều kiện để phản ứng cháy tự xảy ra, lúc này điều quan
trọng là ta chỉ cần cung cấp đủ oxy cho quá trình này, chính điều này giải thích vì sao thiêu
quặng niken người ta thường dùng lò quay. Nếu nhiệt lượng này càng lớn đến mức xảy ra sự
biến mềm quặng thì có thể trong quá trình thiêu cũng tạo ra một lượng nhỏ sten niken.
Hàm lượng nguyên tố thay đổi nhiều nhất là O, S và Fe bởi trong quặng niken hai
nguyên tố này chiếm hàm lượng chủ yếu và quá trình thiêu xảy ra sự đốt cháy lưu huỳnh rất
mạnh và phản ứng oxy hóa kim loại. Qua thực tế thí nghiệm cho thấy rằng khối lượng quặng
sau thiêu thường thấp hơn trước khoảng 5-10%, điều này nói lên rằng khối lượng lưu huỳnh
mất đi nhiều hơn so với lượng oxy vào quặng do bị oxy hóa.
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Qua thực tế nghiên cứu cho thấy trong quá trình thiêu xảy ra các hiện tượng sau:
- Thứ nhất: Bốc bụi quặng làm tiêu hao một lượng quặng khoảng 5-10%, quặng bốc bụi
này sẽ được thu hồi bằng hệ thống lọc bụi.
- Thứ hai: Hiện tượng lưu huỳnh cháy và oxy hóa kim loại.
- Thứ ba: Hiện tượng hóa hơi của niken ở nhiệt độ khoảng 60-80
0
C.

Vì vậy ta phải tính được hiệu suất khử lưu huỳnh và thu hồi niken còn lại sau thiêu như
sau:
- Hiệu suất khử lưu huỳnh:
100.
31
321
SS
SSS
S
mm
mmm
−
−−
=
η
[1]
- Hiệu suất thu hồi niken:
100.
31
2
NiNi
Ni
Ni
mm
m
−
=
η
[2]
Trong đó:

m
Me1
: Khối lượng nguyên tố trong quặng.
5
m
Me2
: Khối lượng nguyên tố trong quặng sau thiêu.
m
Me3
: Khối lượng nguyên tố mất trong bụi.
2.%
1.%
22
3,13,1
Memm
Memm
Me
Me
=
=
Với :
m
Me1,3
: Khối lượng nguyên tố trong quặng hoặc trong bụi
m
Me2
: Khối lượng nguyên tố trong quặng sau thiêu
m
1,3
: Khối lượng quặng, bụi

m
1,3
: Khối lượng quặng sau thiêu
%Me1: Phần trăm nguyên tố trong quặng
%Me2: Phần trăm nguyên tố trong quặng sau thiêu
Trong quá trình thiêu một số yếu tố công nghệ ảnh hưởng lớn đến quá trình thiêu như
tốc độ gió, nhiệt độ và thời gian thiêu, Dưới đây chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của ba
nhân tố chính này đến hiệu suất thu hồi niken và hiệu suất đuổi lưu huỳnh:
4.1. Ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình thiêu
Tốc độ gió được thay đổi các mức khác nhau 0,3 m/s ; 0,5 m/s ; 1m/s kết quả thu được
về hàm lượng S, Ni sau thiêu được cho bởi bảng sau:
Bảng 2: Ảnh hưởng của tốc độ gió đến hàm lượng Ni và S trong quặng sau thiêu
Gió Ni S
Khối lượng
trước thiêu
(kg)
Khối lượng
sau thiêu
(kg)
Khối lượng
bụi (kg)
(m/s)
(1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2)
0,3 4,6 4,52 9,32 4,96 3 50 2,60 45 0,2 2,5
0,5 4,3 4,67 7,02 4,51 3 50 2,55 44 0,21 2,7
1,0 3,75 4,23 5,7 4,43 3 50 2,53 43,5 0,23 3,0
(1) Chế độ thiêu lò bằng
(2) Chế độ thiêu lò quay
Nhìn vào đồ thị hình 1 có thể thấy ngay được rằng thiêu bằng lò quay có hiệu suất thiêu
lưu huỳnh tốt hơn nhiều so với lò bằng. Điều này có thể được giải thích như sau: Lò quay theo

phương nghiêng so với phương ngang khoảng 5
0
, vì vậy khi khống chế với lưu lượng đủ nhỏ
cần thiết thì toàn bộ quặng bị đốt cháy đều hơn. Mặt khác lò quay có chiều dài đủ lớn làm cho
quặng bị chuyển dần ra từ vùng sấy đến vùng xảy ra sự cháy quặng và vùng cháy hoàn toàn.
Chính vì vậy mà phản ứng cháy của lưu huỳnh diễn ra triệt để hơn so với lò bằng.
Đường S(2) thể hiện rằng khi tốc độ gió lớn hơn 0,5 m/s thì hiệu suất khử lưu huỳnh
hầu như không tăng, trái lại còn có xu hướng hơn giảm. Điều này có thể giải thích như sau:
Phản ứng để xảy ra sự cháy hoàn toàn của lưu huỳnh và sự oxy hóa kim loại xảy ra vừa đủ ở
tốc độ gió 0,5 m/s. Khi tốc độ lớn hơn 0,5 m/s xảy ra hiện tượng thừa oxy làm cho quặng bị
nguội, vì thế mà sự tự cháy của lưu huỳnh diễn ra kém đi, tương ứng với điều này là hiệu suất
thiêu lưu huỳnh không tăng.
6
Hình 1: Hiệu suất thu hồi niken và khử lưu huỳnh phụ thuộc vào tốc độ gió
(1) Chế độ thiêu lò bằng
(2) Chế độ thiêu lò quay
Đồ thị hình 1 cũng thể hiện rõ ràng rằng lò quay có hiệu suất thu hồi niken hơn hẳn so
với lò bằng khoảng 10%. Điều này cũng hoàn toàn dễ hiểu bởi các nguyên nhân sau:
- Thứ nhất: Lò quay có vùng đốt đồng thời tại vùng đốt này không khí thổi vào ngay lập
tức được sấy nóng trên 100
0
C, tại nhiệt độ này là điều kiện không thích hợp để hình thành hợp
chất dạng hơi nikencacbonyl xảy ra theo hai phản ứng [4] và [5].
4NiS +7O
2
= 2Ni
2
O
3
+ 4SO

2
[3]
Ni
2
O
3
+ 11CO = 2Ni(CO)
4
+ 3CO
2
[4]
NiS + O
2
+ CO = Ni(CO)
4
+ SO
2
+ CO
2
[5]
Đường Ni (2) thể hiện tốc độ gió 0,5 m/s cho hiệu suất thu lại Ni lớn nhất. Nguyên nhân
này là do khi tốc độ gió nhỏ hơn 0,5 m/s thì quá trình tự nhiệt cháy lưu huỳnh xảy ra kém làm
cho nhiệt độ lòng lò không được cao nhất, chính vì vậy sự mất niken xảy ra nhiều hơn và mất
chủ yếu xảy ra ở vùng sấy của lò quay. Khi tốc độ gió lớn hơn lại xảy ra hiện tượng thừa
không khí trong lò, lúc này không khí thổi vào lò lại chính là tác nhân làm nguội quặng và
lòng lò, vì thế quá trình bốc bay niken lại xảy ra mạnh hơn.
- Thứ hai: Lò nồi là loại lò mà chiều cao rất hạn chế, hơn nữa lại có một số mắt gió thổi
vào, quá trình khuấy đều lại không thể liên tục vì nếu khuấy liên tục sẽ làm cho quặng bị bốc
bụi rất lớn làm giảm hiệu suất thiêu quặng. Vì nhược điểm này mà dẫn tới nhiệt độ toàn bộ
nồi lò sẽ không được đều, sẽ có chỗ nhiệt độ thấp làm phản ứng [4, 5] xảy ra.

Như vậy có thể thấy rằng trong điều kiện cùng một tốc độ gió thì thiêu lò quay hiệu quả
hơn hẳn so với lò bằng cả về hiệu suất thu hồi niken và hiệu suất thiêu lưu huỳnh, tốc độ gió
tốt nhất là 0,5 m/s, tại điều kiện này hàm lượng S sau thiêu là 4,51%; còn hàm lượng Ni là
4,51%.
4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thiêu
7
Nhiệt độ thiêu được khống chế ở các mức khác nhau 600
0
C, 700
0
C, 800
0
C, 900
0
C, kết
quả nghiên cứu cho thấy có sự thay đổi đáng kể hàm lượng Ni, S trong quặng sau thiêu; cụ thể
được thể hiện ở bảng 3 và hình 2.
Bảng 3: Ảnh hưởng của tốc độ gió đến hàm lượng Ni và S trong quặng sau thiêu
Nhiệt
độ
Ni S
Khối lượng
trước thiêu
(kg)
Khối lượng sau
thiêu (kg)
Khối lượng bụi
(kg)
0
C (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2)

600 4,17 4,32 8,64 4,68 3 50 2,50 43,80 0,23 2,62
700 4,39 4,92 7,43 4,14 3 50 2,55 44,00 0,21 2,70
800 4,57 4,93 7,15 3,38 3 50 2,53 43,50 0,24 3,12
900 4,91 5,02 7,08 2,36 3 50 2,52 45,02 0,15 2,57
Hình 2: Hiệu suất thu hồi niken và khử lưu huỳnh phụ thuộc vào nhiệt độ thiêu
Đồ thị hình 2 thể hiện rõ ràng rằng thiêu lò bằng cho hiệu suất kém hơn hẳn so với lò
quay, hiệu suất thu hồi niken luôn luôn kém hơn cỡ 10%, còn hiệu suất đốt cháy lưu huỳnh
kém cỡ 15-20%. Tất cả điều này có thể giải thích như sau:
Lò quay là loại lò quay liên tục đảm bảo độ cháy đồng đều của toàn bộ quặng và đồng
đều về nhiệt độ ở từng vùng của lò, quãng đường quặng đi vào và ra khỏi lò đủ dài để quá
trình cháy xảy ra hoàn toàn làm cho hiệu suất thu hồi niken và hiệu suất đốt cháy lưu huỳnh
hơn hẳn so với lò bằng.
Hàm lượng S mất cũng giảm đáng kể trong quá trình thiêu, điều này nói lên rằng khi
nhiệt độ tăng thì lượng lưu huỳnh bị cháy đáng kể theo phản ứng:
Fe
7
S
8
+ O
2
= FeO + SO
2
+ Q [6]
FeS
2
+ O
2
= Fe
2
O

3
+ SO
2
+ Q [7]
FeNi
2
S
4
+ O
2
= Fe
2
O
3
+ Ni
2
O
3
+ SO
2
+ Q [8]
Fe
9
Ni
9
S
16
+ O
2
= Fe

2
O
3
+ Ni
2
O
3
+ SO
2
+ Q [9]
8
Ngoài nguồn nhiệt cung cấp từ bên ngoài còn có nhiệt tỏa ra, còn có nhiệt toả ra do
phản ứng oxy hóa và phản ứng cháy lưu huỳnh. Vì vậy khi tăng nhiệt thì quá trình gia nhiệt
càng nhanh, hệ thống càng nhanh đến trạng thái cân bằng, nhiệt độ của cả nồi lò cũng tăng
nhanh làm cho niken khó hóa hơi hơn.
Đường Ni (2) cho thấy trong khoảng nhiệt độ 700 – 800
0
C hiệu suất thu hồi niken thay
đổi không đáng kể là do đây là khoảng nhiệt độ xảy ra hiện tượng tự nhiệt (điều này đã được
minh chứng bằng việc mỏ đốt dầu của lò quay hầu như không phải đốt ở mốc nhiệt độ này),
lúc này xảy ra sự cân bằng của phản ứng. Về nguyên tắc ở mức 900
0
C thì hiệu suất thu hồi
niken nhưng ở mức nhiệt độ này quá trình tự nhiệt không thể xảy ra buộc ta phải cung cấp
nhiệt từ bên ngoài liên tục gây tốn kém và lãng phí. Vì vậy, theo tôi tốt nhất chọn mốc nhiệt
độ tự nhiệt khoảng 700
0
C, tại nhiệt độ này đối với lò quay hiệu suất thu hồi niken là 90,81%;
còn hiệu suất đuổi lưu huỳnh 84,38%. Tại mốc nhiệt độ này ta chỉ tốn một lượng dầu nhỏ để
làm nóng nồi lò và kích hoạt cho phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng, quá trình thiêu tiếp

theo ta không phải đốt dầu nữa.
4.3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thiêu
Thời gian thiêu có sự ảnh hưởng đến sự mất mát niken, cụ thể nếu càng tăng thời gian
thiêu thì lượng niken mất càng nhiều và hàm lượng lưu huỳnh trong quặng sau thiêu càng
thấp, tuy nhiên ta phải lựa chọn thời gian thiêu phù hợp để vừa tiết kiệm năng lượng vừa đem
lại hiệu quả thiêu tốt nhất. Các mốc thời gian thiêu được lựa chọn là 30, 60, 90, 120 phút, các
kết quả được thể hiện rõ trong bảng 4 và hình 3.
Bảng 4: Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng Ni và S trong quặng sau thiêu
Thời
gian
Ni S
Khối lượng
trước thiêu
(kg)
Khối lượng sau
thiêu (kg)
Khối lượng bụi
(kg)
(phút) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2)
30 4,81 4,83 8,79 4,68 3 150 2,50 132,00 0,22 7,50
60 4,95 5,13 6,54 3,72 3 150 2,55 130,00 0,25 7,88
90 4,67 4,76 6,15 3,38 3 150 2,53 127,79 0,26 8,32
120 4,55 4,74 5,97 3,26 3 150 2,52 125,60 0,31 8,64
Từ đồ thị hình 3 có thể thấy ngay rằng hiệu suất đuổi lưu huỳnh luôn luôn tăng và tăng
mạnh nhất ở mốc 60 phút, điều này có thể lý giải là do tại mốc thời gian 60 phút này lưu
huỳnh cháy mạnh nhất. Nếu ta tiếp tục thiêu lâu hơn nữa thì chính sự tạo thành oxit kim loại ở
bề mặt hạt quặng tạo thành lớp màng làm cho lưu huỳnh ở bên trong hạt quặng không có cơ
hội gặp oxy để phản ứng cháy tiếp tục xảy ra, chính vì vậy mà ở các mốc thời gian 90, 120
phút hiệu suất đuổi lưu huỳnh tăng rất chậm.
Đường Ni (1) và Ni (2) có đặc điểm chung là có hiệu suất thu hồi Ni lớn nhất ở mốc 60

phút và giảm rất chậm trong khoảng 90 đến 120 phút. Điều này được lý giải là do tại thời
điểm 60 phút phản ứng cháy lưu huỳnh diễn ra mãnh liệt và đạt trạng thái cân bằng, nhiệt độ
hệ lúc này cũng lớn nhất và ổn định làm cho niken không có cơ hội tạo hóa hơi niken
cacbonyl bay ra ngoài nữa, chính vì vậy ở mốc này thời gian này hiệu suất thu hồi niken là
lớn nhất.
Đường Ni (1) cho thấy thời gian thiêu tiếp tục tăng 90-120 phút thì niken càng mất
nhiều là do phản ứng [8, 9] tạo thành oxit niken siêu mịn, thực tế cho thấy hạt niken có kích
cỡ µm siêu mịn làm cho khí SO
2
bốc ra đẩy oxit niken thoát ra khỏi hạt quặng, sau đó oxit
niken lại bị luồng khí trong lò thổi làm cho oxit niken bị bay theo gió ra ống khói đến vùng
ống khói có nhiệt độ thấp, tại đây một mặt oxit niken rất dễ tạo thành niken cacbonyl dạng hơi
theo khói ra ngoài, mặt khác chính hạt oxit niken này cũng bị đẩy theo khí thải ra ngoài môi
trường.
9
Hình 3: Hiệu suất thu hồi niken và khử lưu huỳnh phụ thuộc vào thời gian thiêu
Hình 4 đã chứng minh rằng có một phần oxit niken bị SO
2
đẩy ra khỏi bề mặt hạt quặng.
Bề mặt hạt quặng có những chỗ lõm rất sâu là do lưu huỳnh cháy sinh khí SO
2
, trong quá trình
SO
2
thoát ra gặp oxit niken vừa hình thành nó sẽ đánh bật oxit này ra khỏi bề mặt hạt quặng.
005
005
20 µm20 µm
20 µm
20 µm

20 µm

004
004
0.2 mm0.2 mm
0.2 mm
0.2 mm
0.2 mm
Hình 4: Dạng bề mặt hạt quặng sau thiêu
Đường Ni (2) cho thấy khi tiếp tục thiêu trên 90 phút thì niken mất nhiều hơn so với
thiêu lò bằng. Điều này được lý giải là lò quay ngoài khả năng bốc bụi niken oxit như lò bằng
còn có hiện tượng sinh khí niken cacbonyl. Lò bằng gia nhiệt gián tiếp từ bên ngoài, còn điều
kiện thiêu lò quay khác lò bằng ở chỗ lò quay được gia nhiệt trực tiếp bằng sản phẩm cháy
dầu theo phản ứng:
QOHCOOHC
mn
++=+
222
[10]
Trong điều kiện nhiệt độ lòng lò cao hoặc thiếu oxy thì rất dễ tạo thành khí CO:
10
22
22 OCOCO +=
[11]
Khí CO sinh ra xuống dưới vùng sấy của lò gặp quặng cho vào có nhiệt độ thấp rất dễ
sinh khí niken cacbonyl theo phản ứng [4]. Phản ứng này càng thúc đẩy sự mất mát niken,
thời gian thiêu càng kéo dài thì niken càng dễ bị mất theo phản ứng này. Điều này lý giải tại
sao trong khoảng thời gian từ 90-120 phút hiệu suất thu hồi niken trong lò quay lại thấp hơn
so với lò bằng.
Như vậy tốt nhất nên thiêu lò quay khoảng 60 phút, lúc này hiệu suất thu hồi niken cỡ

93%, còn hiệu suất đuổi lưu huỳnh cỡ 86%.
5. KẾT LUẬN
- Thiêu lò quay đem lại hiệu suất thu hồi niken và hiệu suất đuổi lưu huỳnh hơn hẳn so
với lò bằng là do cơ cấu quay làm cho toàn bộ lòng lò đều nhiệt và lòng lò quay dài làm cho
quặng được thiêu lâu hơn và đều hơn. Thông số công nghệ tối ưu là thổi gió tốc độ 0,5 m/s;
nhiệt độ thiêu khoảng 700-800
0
C, và thời gian thiêu khoảng 60 phút. Hiệu quả thiêu thu hồi
niken trên 90% và hiệu suất đuổi lưu huỳnh trên 85%.
- Thiêu lò quay có hiệu quả kinh tế và năng suất cao hơn so với lò bằng vì lò quay là
loại lò liên tục và trong quá trình thiêu ta chỉ cần đốt dầu mồi cho phản ứng đạt trạng thái cân
bằng sau đó quá trình cháy tự xảy ra do sự cháy của lưu huỳnh và phản ứng oxy hóa có tỏa
nhiệt.
- Sư mất mát niken trong quá trình thiêu phần lớn là do oxit niken siêu mịn bị SO
2
đẩy
ra khỏi hạt quặng và theo luồng khí thoát ra ngoài, ngoài ra cũng có một phần nhỏ hình thành
khí niken cacbonyl.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Đức Thắng, Ngô Huy Khoa, Phương hướng điều chế niken kim
loại từ nguồn quặng niken Việt Nam, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học
tuyển khoáng toàn quốc lần thứ III, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và
công nghệ, 2010.
2. PGS Nguyễn Đức Vận, Hóa học vô cơ, tập 2, Nhà xuất bản Khoa học
và kỹ thuật, 2000.
11