Месторождения латеритных никелевых руд представляют собой поверхностные выветрелые корки, образовавшиеся на ультраосновных породах. На их долю приходится 73% мировых запасов никеля на континенте , и в будущем они станут доминирующим источником добычи никеля. [1]
Латеритные никелевые руды образовались в результате интенсивного тропического выветривания богатых оливином ультраосновных пород, таких как дунит, перидотит и коматиит, а также их серпентинизированных производных, серпентинита , который состоит в основном из серпентина силиката магния и содержит ок. 0,3% никеля. Это исходное содержание никеля сильно обогащается в ходе латеритизации . Следует различать два вида латеритных никелевых руд: лимонитовый и силикатный. [2]
Латериты лимонитового типа (или оксидного типа) сильно обогащены железом за счет очень сильного выщелачивания магния и кремнезема. Они состоят в основном из гетита и содержат 1–2% никеля, включенного в гетит. Отсутствие лимонитовой зоны в рудных месторождениях обусловлено эрозией.
Сильное выветривание ультраосновных пород на поверхности Земли во влажных условиях приводит к формированию ресурсов никеля внутри никелевых латеритов. Латериты образуются в результате распада минералов, которые затем выщелачиваются в грунтовые воды, а оставшиеся минералы соединяются, образуя новый минерал, известный как латериты. Никель превращается в руду пригодного для использования качества путем слияния с вновь образованными стабильными минералами. [3]
Под лимонитовой зоной формировались никелевые руды силикатного типа (или сапролитового типа). Обычно он содержит 1,5–2,5% никеля и состоит в основном из обедненного магнием серпентина, в который включен никель. В карманах и трещинах серпентинитовой породы зеленый гарниерит может присутствовать в незначительных количествах, но с высоким содержанием никеля – преимущественно 20–40%. Он связан с новообразованными слоистыми силикатными минералами. Весь никель силикатной зоны выщелачивается вниз (абсолютная концентрация никеля) из вышележащей гетитовой зоны.
Типичные месторождения никелевых латеритных руд представляют собой очень крупнотоннажные , низкосортные месторождения, расположенные близко к поверхности. Обычно они находятся в диапазоне 20 миллионов тонн и выше (это ограниченный ресурс в 200 000 тонн никеля с концентрацией 1%), а в некоторых примерах они приближаются к миллиарду тонн материала. Таким образом, обычно залежи никелевых латеритных руд содержат много миллиардов долларов стоимости содержащегося в них металла . [ нужна цитата ]
Рудные месторождения этого типа приурочены к коре выветривания, развитой над ультраосновными породами. [4] Как таковые, они, как правило, имеют табличную форму, плоские и очень большие, занимая многие квадратные километры поверхности Земли. Однако в любой момент времени площадь разрабатываемого месторождения никелевой руды намного меньше, обычно всего несколько гектаров. Типичный рудник по добыче никелевого латерита часто работает либо открытым способом, либо карьером. [ нужна цитата ]
Никелевые латериты являются очень важным типом месторождений никелевых руд. Они растут и становятся наиболее важным источником металлического никеля для мирового спроса (в настоящее время уступают месторождениям сульфидных никелевых руд).
Никелевые латериты обычно добываются открытым способом. Никель извлекается из руды различными технологическими путями. Гидрометаллургические процессы включают кислотное выщелачивание под высоким давлением (HPAL) и кучное выщелачивание , оба из которых обычно сопровождаются экстракцией растворителем – электровыделением ( SX-EW ) для извлечения никеля. Другим гидрометаллургическим путем является процесс Карона, который состоит из обжига с последующим выщелачиванием аммиака и осаждением в виде карбоната никеля. Кроме того, ферроникель производят методом вращающейся электропечи (процесс РКЭФ).
Кислотное выщелачивание под высоким давлением применяется для двух типов никелевых латеритных руд:
Преимущества установок HPAL заключаются в том, что они не столь избирательны в отношении типа рудных минералов, марок и характера минерализации . Недостатком является энергия, необходимая для нагрева рудного материала и кислоты, а также износ установок и оборудования, вызванный горячей кислотой. Более высокие затраты на электроэнергию требуют более высокого содержания руды.
Обработка никелевых латеритов кучным выщелачиванием в первую очередь применима к бедным глиной типам руд с высоким содержанием оксидов, где содержание глины достаточно низкое, чтобы обеспечить просачивание кислоты через кучу. Как правило, этот способ производства намного дешевле – до половины себестоимости – из-за отсутствия необходимости нагревать и сжимать руду и кислоту.
Руду измельчают, агломерируют и, возможно, смешивают с бедной глиной породой, чтобы предотвратить уплотнение глинистых материалов и таким образом сохранить проницаемость . Руда укладывается на непроницаемые пластиковые мембраны, и кислота просачивается над кучей, обычно в течение 3–4 месяцев, на этом этапе от 60% до 70% содержания никель-кобальта высвобождается в кислотный раствор, который затем нейтрализуется известняком и образуется промежуточный продукт гидроксида никеля-кобальта, который обычно затем отправляется на плавильный завод для рафинирования.
Преимущество кучного выщелачивания никелевых латеритных руд заключается в том, что фабрика и инфраструктура рудника намного дешевле – до 25% стоимости установки HPAL – и менее рискованна с технологической точки зрения. Однако они несколько ограничены в типах руды, которую можно перерабатывать.
Недавнее развитие добычи никелевых латеритных руд представляет собой особый тип тропических месторождений, типичным примером которого является месторождение Акодже на Филиппинах, разработанное на ультраосновных толщах офиолитов . Эта руда настолько богата лимонитом (обычно содержит от 47% до 59% железа , от 0,8 до 1,5% никеля и следы кобальта ), что по существу похожа на низкосортную железную руду . Таким образом, некоторые сталелитейные заводы в Китае разработали процесс смешивания никель-лимонитовой руды с обычной железной рудой для производства сырья из нержавеющей стали .
Еще один новый метод извлечения никеля из латеритных руд в настоящее время демонстрируется на опытно-промышленной установке на предприятии CSIRO в Перте, Австралия. В процессе DNi вместо серной кислоты используется азотная кислота для извлечения никеля в течение нескольких часов, а затем азотная кислота возвращается в переработку. Процесс DNi имеет основное преимущество, заключающееся в возможности переработки как лимонитовых, так и сапролитовых латеритных руд, и, по оценкам, его капитальные и эксплуатационные затраты составляют менее половины капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с процессами HPAL или FerroNickel.