title: Εμπλουτισμός λατεριτών με εκλεκτική λειοτρίβηση
Creators: name: Καρμαλη Βασιλικη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η εκλεκτική λειοτρίβηση λατερίτη της περιοχής Εύβοιας σε σφαιρόμυλο με σκοπό τον εμπλουτισμό του σε νικέλιο. Παρά τη μεγάλη ερευνητική δραστηριότητα που έχει αναπτυχθεί με σκοπό την ανάκτηση του νικελίου, ακόμα και σήμερα αποτελεί μεγάλη πρόκληση η εύρεση αποδοτικότερων μεθόδων εμπλουτισμού. Αυτό συμβαίνει διότι α) ο λατερίτης αποτελεί ένα ετερογενές υλικό με πολύπλοκη χημική και ορυκτολογική σύσταση και β) το νικέλιο δεν αποτελεί ξεχωριστή ορυκτολογική φάση αλλά ενδομείται στο πλέγμα πολλών ορυκτών. Η εκλεκτική λειοτρίβηση, η οποία εκμεταλλεύεται τη διαφορετική συμπεριφορά κατά τη λειοτρίβηση μεταξύ των μαλακών και σκληρών ορυκτών που περιέχει ο λατερίτης, θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποδοτική μέθοδο εμπλουτισμού του νικελίου. 
Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές λειοτρίβησης σε διαφορετικές συνθήκες με τη χρήση εργαστηριακού σφαιρόμυλου. Αρχικά, προετοιμάστηκαν 3 κοκκομετρικά κλάσματα (–3.35+1.70 mm, –1.18+0.600 mm και –0.300+0.150 mm) τα οποία αποτέλεσαν τις αρχικές τροφοδοσίες του μύλου. Λόγω του εύθρυπτου συνδετικού υλικού επιλέχθηκαν ήπιες συνθήκες λειοτρίβησης, δηλαδή μικροί χρόνοι λειοτρίβησης και σφαίρες μικρής διαμέτρου. Έτσι, πραγματοποιήθηκαν 3 σειρές δοκιμών λειοτρίβησης, όπου η παράμετρος η οποία μεταβαλλόταν ήταν το μέγεθος των σφαιρών (d=0, d=6.5 mm και d=12.7 mm). Κάθε μια από τις δοκιμές αυτές πραγματοποιήθηκε για διαφορετικούς χρόνους λειοτρίβησης (0.25 min, 0.5 min, 1 min και 2 min), που αντιστοιχούσαν σε διαφορετικές ειδικές ενέργειες κατανάλωσης.
Από τα διαγράμματα του αθροιστικώς διερχόμενου βάρους (%) σε σχέση με το μέγεθος του προϊόντος και για κάθε μέγεθος σφαίρας προέκυψε ότι όσο αυξάνεται η ειδική ενέργεια τόσο μειώνεται το μέγεθος του προϊόντος. Αντίθετα, η αυτολειοτρίβηση (d=0) πρακτικά δεν οδηγεί σε μείωση του μεγέθους του προϊόντος, τουλάχιστον για τους συγκεκριμένους χρόνους που επιλέχθηκαν. Επίσης, από τα διαγράμματα αυτά και με βάση το μέγεθος από το οποίο διέρχεται το 80% του υλικού (D80) προέκυψε ότι όσο αυξάνεται η ειδική ενέργεια τόσο μειώνεται και το μέγεθος D80 του προϊόντος. Στα χονδρύτερα κλάσματα τροφοδοσίας η μεγαλύτερη διάμετρο σφαιρών 12.7 mm οδηγεί σε λεπτότερο προϊόν, ενώ στα λεπτότερα κλάσματα η χρήση μικρότερης διαμέτρου σφαιρών 6.5 mm λειοτριβεί το υλικό πιο αποδοτικά.
Όσον αφορά τις χημικές και ορυκτολογικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση του XRF και του XRD, αντίστοιχα. Για κάθε μέγεθος τροφοδοσίας δημιουργήθηκαν διαγράμματα περιεκτικότητας (%) και κατανομής (%) του NiO σε σχέση με τα 3 κοκκομετρικά κλάσματα προϊόντος, το χονδρό το οποίο αποτελεί την τάξη μεγέθους της τροφοδοσίας, το λεπτό που αποτελεί το κλάσμα –0.075 mm και το ενδιάμεσο το οποίο περιλαμβάνει τα κλάσματα μεταξύ του χονδρού και λεπτού κλάσματος. Από τα διαγράμματα αυτά, προέκυψε ότι κυρίως η μεγαλύτερη περιεκτικότητα (%) του NiO εμφανίζεται στο λεπτό προϊόν –0.075 mm. Σε αυτό το κλάσμα όσο αυξάνεται ο χρόνος λειοτρίβησης μειώνεται ελάχιστα η περιεκτικότητα (%) του NiO, ενώ αντίθετα αυξάνεται σημαντικά η κατανομή (%) του. Η τάση αυτή παρατηρήθηκε για όλα τα μεγέθη τροφοδοσίας και τις διαμέτρους σφαιρών (d=0, d=6.5 mm και d=12.7 mm) που επιλέχθηκαν. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι για όλες τις αρχικές τροφοδοσίες που επιλέχθηκαν η μεγαλύτερη περιεκτικότητα (%) NiO παρατηρείται στο μικρότερο χρόνο λειοτρίβησης (0.25 min) και για αυτολειοτρίβηση (d=0) με μικρή όμως κατανομή. Ειδικότερα, για αυτές τις συνθήκες λειοτρίβησης, η μεγαλύτερη περιεκτικότητα (%) NiΟ παρατηρήθηκε στο λεπτό προϊόν –0.075 mm της τροφοδοσίας –1.18+0.600 mm και η τιμή της έφτασε το 1.60% από 0.81% της αρχικής τροφοδοσίας (αύξηση 97.53%) που αντιστοιχεί σε κατανομή 3.80%. Η μεγαλύτερη κατανομή (%) NiΟ παρατηρήθηκε στην ίδια τροφοδοσία και για τις ίδιες συνθήκες λειοτρίβησης στο χονδρό προϊόν (+0.600 mm) με τη τιμή της να φτάνει το 94.3% που αντιστοιχεί σε περιεκτικότητα 0.81% και είναι ίση με εκείνη της αρχικής τροφοδοσίας (–1.18+0.600 mm). Ακόμα, από τα αποτελέσματα των ορυκτολογικών αναλύσεων προέκυψε ότι τα χονδρά κλάσματα του προϊόντος είναι πλούσια σε χαλαζία (SiO2), τα ενδιάμεσα σε χρωμίτη (Fe2Cr2O4), ενώ τα πιο λεπτά κλάσματα σε νιμίτη (Ni,Mg,Fe,Al)6AlSi3O10(OH)8 για όλα τα μεγέθη τροφοδοσίας.
Επίσης, από τη μελέτη του ρυθμού θραύσης συναρτήσει του μεγέθους τροφοδοσίας προέκυψε ότι όσο αυξάνεται το μέγεθος της τροφοδοσίας τόσο αυξάνεται και ο ρυθμός θραύσης του, μέχρι όμως ένα συγκεκριμένο μέγεθος πέρα από το οποίο μειώνεται σημαντικά. Το βέλτιστο μέγεθος (xm) υπολογίστηκε στα 1.53 mm, το οποίο αντιστοιχεί σε μέγιστο ρυθμό θραύσης (Sm) με τιμή 0.56 min-1. 
Ακόμα, μελετήθηκε ο ρυθμός θραύσης επιλεγμένων οξειδίων και ορυκτολογικών φάσεων στις διαφορετικές συνθήκες λειοτρίβησης και συγκρίθηκε με το ρυθμό θραύσης του κλάσματος τροφοδοσίας. Η μελέτη έγινε σε συγκεκριμένες χρονικές περιόδους λειοτρίβησης (0–0.25, 0.25–0.5, 0.5–1 και 1–2 min). Γενικά, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει διαφοροποίηση ως προς το ρυθμό θραύσης μεταξύ των κλασμάτων τροφοδοσίας, των οξειδίων και ορυκτολογικών φάσεων και μάλιστα η διαφοροποίηση αυτή εξαρτάται από τη χρονική περίοδο που διεξήχθη η δοκιμή λειοτρίβησης. Η μεγαλύτερη διαφοροποίηση του ρυθμού θραύσης μεταξύ των οξειδίων και των προϊόντων των κοκκομετρικών κλασμάτων εμφανίστηκε στο μικρότερο χρόνο λειοτρίβησης (t=0.25 min) και με χρήση της μεγαλύτερης διαμέτρου σφαιρών 12.7 mm, για τα χονδρύτερα και τα ενδιάμεσα κλάσματα προϊόντων. Στο λεπτό κλάσμα –0.075 mm, η μεγαλύτερη διαφοροποίηση εμφανίστηκε, επίσης, στο μικρότερο χρόνο λειοτρίβησης (t=0.25 min) και με χρήση της διαμέτρου σφαιρών 6.5 mm. Ο μέγιστος ρυθμός θραύσης του NiO (1.195 min-1), για τις διαφορετικές συνθήκες λειοτρίβησης που εφαρμόστηκαν,  παρατηρήθηκε στο λεπτότερο κλάσμα τροφοδοσίας (–0.300+0.600 mm) και για διάμετρο σφαιρών 6.5 mm.