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Filiera nichel da solfuri

Nickel sulfide pipeline

Filiera nichel pirometallurgico da solfuri: flottazione del concentrato (pentlandite), arrostimento parziale e fusione a matte in forno flash, conversione e raffinazione finale (Sherritt o elettrolisi) per ottenere Ni di classe 1 con coproduzione di Cu e PGM.

IRI
chem:nickelSulfidePipeline
Unit Operation
6
Operazioni chimiche
4 (con reazione)
Operazioni fisiche
2
CO₂eq cumulato
2.20 kg/kg
Produzione globale
1.6 Mt/anno
Impatto CO₂ globale
4 Mt CO₂/anno
Sezioni: diagramma unit operation reazioni ruoli sostanze condizioni energia supply chain supply chain completa → SPARQL

Diagramma di flusso

flowchart LR niFlotation["flottazione Ni"] niRoasting["arrostimento Ni"] niMatteSmelting["smelting matte Ni"] niMatteConversion["conversione matte Ni"] niCuSeparation["separazione Ni-Cu"] niElectrorefining["elettrolisi Ni"] s_pentlandite(["pentlandite"]):::role_rawMaterial s_pentlandite --> niFlotation s_water(["acqua"]):::role_utility s_water --> niFlotation s_chalcopyrite(["calcopirite"]):::role_rawMaterial s_chalcopyrite --> niFlotation s_niConcentrate(["concentrato solforico di nickel"]):::role_intermediate niFlotation --> s_niConcentrate s_flotationTailings(["sterili di flottazione"]):::role_waste niFlotation -.-> s_flotationTailings m_pentlanditeMine[/"⛏️ miniera solfurica di pentlandite (Ni-Cu underground)"/]:::role_mine m_pentlanditeMine -.-> niFlotation s_niConcentrate --> niRoasting s_oxygen(["oxygen"]):::role_utility s_oxygen --> niRoasting s_pentlandite --> niRoasting s_niCalcine(["calcina di nickel"]):::role_intermediate niRoasting --> s_niCalcine s_sulfurDioxide(["anidride solforosa"]):::role_byproduct niRoasting -.-> s_sulfurDioxide s_nickelOxide(["ossido di nichel"]):::role_byproduct niRoasting -.-> s_nickelOxide s_niCalcine --> niMatteSmelting s_silica(["silica"]):::role_rawMaterial s_silica --> niMatteSmelting s_oxygen --> niMatteSmelting s_nickelOxide --> niMatteSmelting s_nickelMatte(["matte di nichel"]):::role_intermediate niMatteSmelting --> s_nickelMatte s_smeltingSlag(["scoria di fusione"]):::role_byproduct niMatteSmelting -.-> s_smeltingSlag niMatteSmelting -.-> s_sulfurDioxide s_nickelMatte --> niMatteConversion s_oxygen --> niMatteConversion s_whiteMatte(["white matte"]):::role_intermediate niMatteConversion --> s_whiteMatte s_converterSlag(["scoria di convertimento"]):::role_byproduct niMatteConversion -.-> s_converterSlag niMatteConversion -.-> s_sulfurDioxide s_whiteMatte --> niCuSeparation s_niAnode(["anodo di nickel"]):::role_intermediate niCuSeparation --> s_niAnode s_cuSulfideStream(["flusso solforico di Cu"]):::role_finalProduct niCuSeparation --> s_cuSulfideStream s_niAnode --> niElectrorefining s_sulfuricAcid(["acido solforico"]):::role_rawMaterial s_sulfuricAcid --> niElectrorefining s_nickelMatte --> niElectrorefining s_nickel(["Ni"]):::role_finalProduct niElectrorefining --> s_nickel s_anodeSlime(["anode slime"]):::role_byproduct niElectrorefining -.-> s_anodeSlime classDef role_rawMaterial fill:#e8f4ff,stroke:#06c,color:#003 classDef role_finalProduct fill:#e8ffe8,stroke:#0a7,color:#030 classDef role_intermediate fill:#f0f0f0,stroke:#666,color:#333 classDef role_byproduct fill:#fff4e0,stroke:#cc7a00,color:#642 classDef role_waste fill:#fae8e8,stroke:#888,stroke-dasharray:3 3,color:#444 classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033 classDef role_catalyst fill:#fde0f0,stroke:#cc3399,color:#506 classDef role_mine fill:#f5e6d3,stroke:#8b5a2b,color:#3d2e15,stroke-width:2px
materia prima prodotto finale intermedio sottoprodotto scarto utility catalizzatore ⛏️ miniera --> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine

Unit Operation

🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica

OperazioneConsumaProduceCatalizzatoreEquipmentCO₂eqResa
⚙️ flottazione Ni pentlandite, acqua, calcopiriteconcentrato solforico di nickel —cella di flottazione, miniera solfurica di pentlandite (Ni-Cu underground) —0.86
🧪 arrostimento Ni concentrato solforico di nickel, oxygen, pentlanditecalcina di nickel —calcinatore a letto fluido 0.250.95
🧪 smelting matte Ni calcina di nickel, silica, oxygen, ossido di nichelmatte di nichel —forno flash 0.450.94
🧪 conversione matte Ni matte di nichel, oxygenwhite matte —convertitore Peirce-Smith 0.300.96
⚙️ separazione Ni-Cu white matteanodo di nickel, flusso solforico di Cu —— —0.95
🧪 elettrolisi Ni anodo di nickel, acido solforico, matte di nichelNi —cella elettrolitica 1.20.99

Reazioni chimiche bilanciate

OperazioneEquazione bilanciataΔH
arrostimento Ni 2 NiS + 3 O2 -> 2 NiO + 2 SO2 -871.0 kJ/mol
smelting matte Ni 2 NiO + FeS -> Ni-Fe matte + slag -150.0 kJ/mol
conversione matte Ni Ni3S2 + 2 O2 -> 3 Ni + 2 SO2 -700.0 kJ/mol
elettrolisi Ni Ni(impure) -> Ni(2+) + 2e- ; Ni(2+) + 2e- -> Ni(pure) +0.0 kJ/mol

Ruolo delle sostanze in questa filiera

🟦 materia prima (4)
🟩 prodotto finale (2)
🟨 sottoprodotto (5)
⬜ scarto (1)
▫️ intermedio (5)
🩵 utility (2)

Condizioni operative

OperazioneTemperaturaPressioneAtmosfera
flottazione Ni 15–35 °Catm—
arrostimento Ni 650–800 °C—ossidante
smelting matte Ni 1200–1350 °C—ossidante
conversione matte Ni 1200–1300 °C—ossidante
separazione Ni-Cu 600–900 °C——
elettrolisi Ni 60–70 °C——

Input energetici

OperazioneFormaEnergia specifica
elettrolisi Ni elettrica3.6 MJ/kg

Supply chain inter-filiera

⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere

➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere

Esplora con SPARQL

Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:

PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
  ?substance chem:playsRole ?ra .
  ?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:nickelSulfidePipeline .
} ORDER BY ?role

Vedi altri esempi SPARQL.

Dereferenziabile: chem:nickelSulfidePipeline · ontologia completa · TTL sorgente