The laterite nickel (Ni) ore smelti

The laterite nickel (Ni) ore smelting operation in Niquelândia (Goiás state, Brazil) produced large amounts of smelting wastes, stockpiled on dumps (slags) and in settling ponds (fly ash). In this study we present data on the chemistry, mineralogy and pH-dependent leaching behaviours of these two waste materials.

Bulk chemical analyses indicated that both wastes contained significant amounts of potentially toxic elements (PTEs), with substantially higher concentrations in the case of the fly ash (up to 2.51 wt% Ni, 1870 mg/kg Cr and 488 mg/kg Co). The mineralogical investigations carried out using X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electron microprobe (EPMA) indicated that the slag was mainly composed of silicate glass, olivine and pyroxene. In contrast, the fly ash was composed of Ni-bearing serpentine-like phases (originating from the furnace feed), Ni-bearing glass, olivine, pyroxene and spinel. The pH-dependent leaching behaviour was performed according the EU standard experimental protocol (CEN/TS 14997) in the pH range of 3–12. The leaching was highly pH-dependent for both materials, and the highest releases of PTEs occurred at pH 3. The slag generally exhibited an U-shaped leaching behaviour of the PTEs as a function of pH, and was found to release up to 48.0 mg/kg Ni, 25.6 mg/kg Cr, and 1.42 mg/kg Co. The fly ash was significantly more reactive, and exhibited its highest leaching level of PTEs between pH 3 and 7. The maximum observed release corresponded to 5750 mg/kg Ni, 4.35 mg/kg Cr, and 112 mg/kg Co. The leached Ni concentrations after 24 h of leaching in deionized water exceeded the limit for hazardous waste by more than 100x according to the EU legislation (40 mg/kg Ni). X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) and Extended X-ray Absorption Fine Structures (EXAFS) spectra indicated that Ni in the fly ash is predominantly bound in a serpentine-like phase, and during the fly ash experimental alteration it was mainly released from the second shell (corresponding to the atomic distances between Ni and Si, Mg, Fe in high-temperature silicates, glass, and partially dissolved serpentine). This study shows that disposal sites for the fly ash can represent a significant source of local pollution, and direct recycling of the fly ash in the smelting technology (as currently adopted at the Barro Alto new smelter and since few years also at the Niquelândia smelter) is the best environment-friendly option for handling of fly ash in the future.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ศิลาแลงนิกเกิล (Ni) แร่ smelting การดำเนินการใน Niquelândia (รัฐ Goiás บราซิล) ผลิตจำนวนมากถลุงเสีย มอบการถ่ายโอนข้อมูล (slags) และตกตะกอนบ่อ (เถ้า) ในการศึกษานี้ เรานำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับเคมี mineralogy และพฤติกรรมกรองตะกอนซึ่งขึ้นอยู่กับค่า pH ของวัสดุของเสียเหล่านี้สองBulk chemical analyses indicated that both wastes contained significant amounts of potentially toxic elements (PTEs), with substantially higher concentrations in the case of the fly ash (up to 2.51 wt% Ni, 1870 mg/kg Cr and 488 mg/kg Co). The mineralogical investigations carried out using X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electron microprobe (EPMA) indicated that the slag was mainly composed of silicate glass, olivine and pyroxene. In contrast, the fly ash was composed of Ni-bearing serpentine-like phases (originating from the furnace feed), Ni-bearing glass, olivine, pyroxene and spinel. The pH-dependent leaching behaviour was performed according the EU standard experimental protocol (CEN/TS 14997) in the pH range of 3–12. The leaching was highly pH-dependent for both materials, and the highest releases of PTEs occurred at pH 3. The slag generally exhibited an U-shaped leaching behaviour of the PTEs as a function of pH, and was found to release up to 48.0 mg/kg Ni, 25.6 mg/kg Cr, and 1.42 mg/kg Co. The fly ash was significantly more reactive, and exhibited its highest leaching level of PTEs between pH 3 and 7. The maximum observed release corresponded to 5750 mg/kg Ni, 4.35 mg/kg Cr, and 112 mg/kg Co. The leached Ni concentrations after 24 h of leaching in deionized water exceeded the limit for hazardous waste by more than 100x according to the EU legislation (40 mg/kg Ni). X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) and Extended X-ray Absorption Fine Structures (EXAFS) spectra indicated that Ni in the fly ash is predominantly bound in a serpentine-like phase, and during the fly ash experimental alteration it was mainly released from the second shell (corresponding to the atomic distances between Ni and Si, Mg, Fe in high-temperature silicates, glass, and partially dissolved serpentine). This study shows that disposal sites for the fly ash can represent a significant source of local pollution, and direct recycling of the fly ash in the smelting technology (as currently adopted at the Barro Alto new smelter and since few years also at the Niquelândia smelter) is the best environment-friendly option for handling of fly ash in the future.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นิกเกิลศิลาแลง (NI) การดำเนินการถลุงแร่ในNiquelândia (รัฐGoiás, บราซิล) ผลิตจำนวนมากของเสียถลุงกักตุนในทิ้ง (อีดอก) และการตกตะกอนบ่อ (เถ้า) ในการศึกษาครั้งนี้เรานำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับเคมีวิทยาและค่า pH ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมการชะล้างของทั้งสองวัสดุเหลือใช้.

เคมีกลุ่มวิเคราะห์ชี้ให้เห็นว่าเสียทั้งที่มีอยู่เป็นจำนวนมากขององค์ประกอบที่อาจเป็นพิษ (PTEs) ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นอย่างมากในกรณีของ เถ้าลอย (ไม่เกิน 2.51% โดยน้ำหนัก Ni 1870 mg / kg Cr และ 488 mg / kg CO) การสืบสวนแร่ดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ X-ray การเลี้ยวเบน (XRD) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และอิเล็กตรอน microprobe (EPMA) ชี้ให้เห็นว่าตะกรันประกอบด้วยส่วนใหญ่ของแก้วซิลิเกตฟันม้าโอลิและไพรอกซีน ในทางตรงกันข้ามเถ้าลอยประกอบด้วย Ni-แบริ่งระยะคดเคี้ยวเหมือน (ต้นกำเนิดมาจากฟีดเตา) แก้ว Ni-แบกฟันม้าโอลิไพรอกซีนและนิล พฤติกรรมการชะล้างค่า pH ขึ้นอยู่กับที่ได้ดำเนินการตามสหภาพยุโรปโปรโตคอลมาตรฐานทดลอง (CEN / TS 14997) อยู่ในช่วงค่า pH 3-12 ชะล้างเป็นค่า pH สูงขึ้นอยู่กับวัสดุทั้งสองและรุ่นสูงสุดของ PTEs เกิดขึ้นค่า pH 3. ที่ตะกรันโดยทั่วไปแสดงพฤติกรรมการชะล้างรูปตัวยูของ PTEs ฟังก์ชันค่า pH และก็พบว่าจะปล่อยได้ถึง 48.0 มิลลิกรัม / กก Ni 25.6 มิลลิกรัม / กิโลกรัม Cr และ 1.42 mg / kg จำกัด เถ้าลอยอย่างมีนัยสำคัญปฏิกิริยามากขึ้นและแสดงระดับการชะล้างสูงสุดของ PTEs ระหว่างพีเอช 3 และ 7 สูงสุดสังเกตตรงกับการเปิดตัว 5750 mg / kg Ni , 4.35 mg / kg Cr และ 112 มก. / กก. จำกัด ความเข้มข้น Ni ชะล้างหลังจาก 24 ชั่วโมงของการชะล้างในน้ำปราศจากไอออนเกินขีด จำกัด สำหรับของเสียอันตรายมากกว่า 100x เป็นไปตามกฎหมายของสหภาพยุโรป (40 mg / kg NI) X-ray Absorption ใกล้โครงสร้างขอบ (XANES) และขยาย X-ray Absorption ปรับโครงสร้าง (EXAFS) สเปกตรัมชี้ให้เห็นว่า Ni ในเถ้าลอยที่ถูกผูกไว้ส่วนใหญ่อยู่ในช่วงคดเคี้ยวเหมือนและในช่วงเถ้าลอยเปลี่ยนแปลงการทดลองมันถูกปล่อยออกส่วนใหญ่ จากเปลือกที่สอง (สอดคล้องกับระยะทางระหว่างอะตอม Ni และ Si, Mg, Fe ในซิลิเกตที่อุณหภูมิสูง, แก้ว, และบางส่วนละลายคดเคี้ยว) การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าสถานที่กำจัดสำหรับเถ้าลอยสามารถเป็นตัวแทนเป็นแหล่งสำคัญของมลพิษในท้องถิ่นและการรีไซเคิลโดยตรงของเถ้าลอยในด้านเทคโนโลยีการถลุง (ตามที่นำมาใช้ในขณะนี้ที่หลอมใหม่ Barro Alto และตั้งแต่ไม่กี่ปีที่ผ่านมานอกจากนี้ที่โรงหลอมNiquelândia) ที่ดีที่สุดคือตัวเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับการจัดการของเถ้าลอยในอนาคต