cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2020-4-16-21cvmet-1149Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsДвухстадийное солянокислое выщелачивание окисленной никелевой руды Серовского месторожденияTwo-stage hydrochloric leaching of oxidized nickel ore of the Serovsky depositКолмачихинаО. Б.KolmachikhinaO. B.

Кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов (МЦМ)

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Cand. Sci. (Eng.), Associate prof., Department of metallurgy of non-ferrous metals (MNFM)

620002,  Yekaterinburg, Mira str., 19

o.b.kolmachikhina@urfu.ruМаковскаяО. Ю.MakovskayaO. Yu.

Кандидат технических наук, доцент кафедры МЦМ

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Cand. Sci. (Eng.), Associate prof., Department of MNFM

620002, Yekaterinburg, Mira str., 19

o.i.makovskaia@urfu.ruЛобановВ. Г.LobanovV. G.

Кандидат технических наук, доцент кафедры МЦМ

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Cand. Sci. (Eng.), Associate prof., Department of MNFM

620002, Yekaterinburg, Mira str., 19

v.g.lobanov@urfu.ruПолыгаловС. Э.PolygalovS. E.

Ассистент кафедры МЦМ

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Assistant lecturer, Department of MNFM

620002,  Yekaterinburg, Mira str., 19

sergey.polygalov@urfu.ruУральский федеральный университет (УрФУ) имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University (UrFU)Russian Federation202014082020041621Copyright © Колмачихина О.Б., Маковская О.Ю., Лобанов В.Г., Полыгалов С.Э., 20202020Колмачихина О.Б., Маковская О.Ю., Лобанов В.Г., Полыгалов С.Э.Kolmachikhina O.B., Makovskaya O.Y., Lobanov V.G., Polygalov S.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1149

В Уральском регионе сосредоточены значительные запасы окисленных никелевых руд как в крупных, так и в небольших месторождениях, которые разрабатываются открытым способом. Руда достаточно рыхлая, что делает стоимость добычи относительно невысокой. В то же время технологии, используемые на уральских никелевых заводах, не удовлетворяют требованиям энергосбережения и экологии и являются убыточными. В работе предложена двухстадийная гидрометаллургическая технология переработки окисленных никелевых руд Серовского месторождения. Исследована руда следующего состава, мас.%: 1,01 Ni, 0,031 Co, 15,32 Feобщ, 8,51 Al2O3, 21,76 MgO, 43,97 SiO2. Фазовый состав пробы установлен методом порошковой дифракции на рентгеновском дифрактометре XRD-7000 («Shimadzu», Япония). Основными никельсодержащими минералами идентифицированы серпентин Mg6[Ni, Si4O10](OH)8 и нимит (Ni, Mg, Al)6(Si, Al)4О10(OH)8. Никель входит в кристаллическую решетку силикатов, изоморфно замещая магний и железо, что существенно затрудняет вскрытие таких минералов гидрометаллургическим способом. Приведены результаты лабораторных исследований атмосферного выщелачивания руды соляной кислотой (на первой стадии) и автоклавного выщелачивания полученной пульпы (на второй) в зависимости от температуры, продолжительности выщелачивания и расхода кислоты. Суммарное (по двум стадиям) извлечение в раствор составило, мас.%: 82 Ni, 73,6 Co, 22 Fe, 22 Mg, 50,4 Al. Соляная кислота в данных условиях расходуется практически полностью – ее остаточная концентрация составила около 3 г/дм3 . Автоклавная пульпа обладает хорошей фильтруемостью. Состав кека после автоклавного выщелачивания, следующий, мас.%: 0,35 Ni, 0,01 Co, 12 Feобщ, 10,63 Mg, 1,2 Al, 55 SiО2.

Significant reserves of oxidized nickel ores are concentrated in the Ural region, in the deposits of various sizes that are mined by open-pit method. Ore is rather loose, which makes the cost of production relatively low. At the same time, the technologies employed at Ural nickel plants fail to meet the energy conservation requirements, and they are environmentally unfriendly and unprofitable. The paper proposes a two-stage hydrometallurgical technology for processing oxidized nickel ores from the Serovsky deposit. The composition of investigated ore is, wt.%: 1.01 Ni, 0.031 Co, 15.32 Fetotal, 8.51 Al2O3, 21.76 MgO, 43.97 SiO2. The phase composition of the sample was determined by powder diffraction on the XRD-7000 X-ray diffractometer (Shimadzu, Japan). Serpentine Mg6[Ni, Si4O10](OH)8 and nimite (Ni, Mg, Al)6(Si, Al)4О10(OH)8 were identified as the main nickel-containing minerals. Nickel enters the crystal lattice of silicates and replaces magnesium and iron isomorphically, which significantly complicates the disintegration of such minerals by the hydrometallurgical method. The paper provides the results of laboratory studies into atmospheric ore leaching with hydrochloric acid at the first stage and autoclave leaching of the obtained slurry at the second stage depending on temperature, leaching time and acid consumption. The total (in two stages) extraction into the solution was, wt.%: 82 Ni, 73.6 Co, 22 Fe, 22 Mg, 50.4 Al. Hydrochloric acid is almost completely consumed under these conditions with residual acid concentration of about 3 g/dm3. The autoclave slurry has good filterability. Cake composition after autoclave leaching is as follows, wt.%: 0.35 Ni, 0.01 Co, 12 Fetotal, 10.63 Mg, 1.2 Al, 55 SiO2.

окисленная никелевая рудасоляная кислотаавтоклавное выщелачиваниеoxidized nickel orehydrochloric acidhigh-pressure leachingReferencesMudd G.M. Global trends and environmental issues in nickel mining: Sulfides versus laterites. Ore Geol. Rev. 2010, Vol. 38, P. 9—6. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2010.05.003.Mudd G.M. Global trends and environmental issues in nickel mining: Sulfides versus laterites. Ore Geol. Rev. 2010, Vol. 38, P. 9—6. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2010.05.003.Леонтьев Л.И., Жучков В.И., Жданов А.В., Дашевский В.Я. Современное состояние ферросплавного производства в России. Сталь. 2015. No. 10. С. 21—25.Leont’ev L.I., Zhuchkov V.I., Zhdanov A.V., Dashevskii V.Y. Ferroalloy production in Russia. Steel in Translation. 2015. Vol. 45. No. 10. P. 773—777.Вершинин А.С. Месторождения никеля на Урале. Горный журн. 1996. No. 8-9. С. 23—57.Vershinin A.S. Nickel deposits in the Urals. Gorniy Journal. 1996. No. 8-9. P. 23-57 (In Russ.).Мищенко В.Н., Книсс В.А., Кобелев В.А., Авдеев А.С., Полянский Л.И. Подготовка окисленных никелевых руд к плавке. Екатеринбург: УрО РАН, 2005.Mishchenko V.N., Kniss V.A., Kobelev V.A., Avdeev A.S., Poljanski L.I. Preparation of oxidized nickel ores for smelting. Ekaterinburg: Ural’skoe otdelenie RAN, 2005.Caron M.H. Fundamental and practical factors in ammonia leaching of nickel and cobalt ores. J. Metals. 1950. Vol. 188. P. 67—90.Caron M.H. Fundamental and practical factors in ammonia leaching of nickel and cobalt ores. J. Metals. 1950. Vol. 188. P. 67—90.Rhamdhani M. A., Chen J., Hidayat T., Jak E., Hayes P. Advances in research on nickel production through the Caron process. Proc. EMC. 2009. P. 899—913.Rhamdhani M. A., Chen J., Hidayat T., Jak E., Hayes P. Advances in research on nickel production through the Caron process. Proc. EMC. 2009. P. 899—913.Panda L., Rao D.S., Mishra B.K., Das B. Characterization and dissolution of low-grade ferruginous nickel lateritic ore by sulfuric acid. Mining, Metallurgy & Exploration. 2014. Vol. 31. Р. 57—65. DOI: 10.1007/BF03402349.Panda L., Rao D.S., Mishra B.K., Das B. Characterization and dissolution of low-grade ferruginous nickel lateritic ore by sulfuric acid. Mining, Metallurgy & Exploration. 2014. Vol. 31. Р. 57—65. DOI: 10.1007/BF03402349.Ucyildiz A., Girgin I. High pressure sulphuric acid leaching of lateritic nickel ore. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2017. Vol. 53. Iss. 1. P. 475—488. DOI: 10.5277/ppmp170137.Ucyildiz A., Girgin I. High pressure sulphuric acid leaching of lateritic nickel ore. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2017. Vol. 53. Iss. 1. P. 475—488. DOI: 10.5277/ppmp170137.Dry M., Harris B. Nickel laterite and three mineral acids. Proc. of ALTA Nickel and Cobalt Conf. Perth, Australia, 2012. P. 20—35.Dry M., Harris B. Nickel laterite and three mineral acids. Proc. of ALTA Nickel and Cobalt Conf. Perth, Australia, 2012. P. 20—35.Kaya S., Topkaya Y. High pressure acid leaching of a refractory lateritic nickel ore. Miner. Eng. 2011. Vol. 24. Iss. 11. P. 1188—1197. DOI: 10.1016/j.mineng.2011.05.004.Kaya S., Topkaya Y. High pressure acid leaching of a refractory lateritic nickel ore. Miner. Eng. 2011. Vol. 24. Iss. 11. P. 1188—1197. DOI: 10.1016/j.mineng.2011.05.004.Нафталь М.Н., Дьяченко В.Т., Серова Н.В., Брюквин В.А., Лысых М.П. Окисленные никелевые руды — перспективный источник минерального сырья для повышения объемов производства никеля и кобальта в ОАО «ГМК «Норильский никель». Цвет. металлы. 2012. No. 6. С. 25—28.Naftal M.N., Dyachenko V.T., Serova N.V., Bryukvin V.A., Lysykh M.P. The oxidized nickel ores are the prospective source of mineral raw material for the increasing of nickel and cobalt production on OJSC «MMC «Norilsk Nickel». Tsvetnye Metally. 2012. No. 6. P. 25—28 (In Russ.).Stopic S.R., Friedrich B.G. Hydrometallurgical processing of nickel lateritic ores. Vojnotehnički glasnik. 2016. Vol. 64. No. 4. P. 1033—1047. DOI: 10.5937/vojtehg64-10592.Stopic S.R., Friedrich B.G. Hydrometallurgical processing of nickel lateritic ores. Vojnotehnički glasnik. 2016. Vol. 64. No. 4. P. 1033—1047. DOI: 10.5937/vojtehg64-10592.Mccarthy F., Brock G. Direct nickel process — breakthrough technology. Proc. of Conf. «Processing of Nickel Ores & Concentrates ‘15». Karawara, 2015. P. 1—10.Mccarthy F., Brock G. Direct nickel process — breakthrough technology. Proc. of Conf. «Processing of Nickel Ores & Concentrates ‘15». Karawara, 2015. P. 1—10.Ma B., Wang C., Yang W., Yang B., Zhang Y. Selective pressure leaching of Fe (II)-rich limonitic laterite ores from Indonesia using nitric acid. Miner. Eng. 2013. Vol. 45. P. 151—158. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.02.009.Ma B., Wang C., Yang W., Yang B., Zhang Y. Selective pressure leaching of Fe (II)-rich limonitic laterite ores from Indonesia using nitric acid. Miner. Eng. 2013. Vol. 45. P. 151—158. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.02.009.Ma B., Yang W., Yang B., Wang C., Chen Y., Zhang Y. Pilot-scale plant study of the innovative nitric acid pressure leaching technology for laterite ores. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 155. P. 88—94. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.04.016.Ma B., Yang W., Yang B., Wang C., Chen Y., Zhang Y. Pilot-scale plant study of the innovative nitric acid pressure leaching technology for laterite ores. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 155. P. 88—94. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.04.016.Kyle J. Nickel laterite processing technologies — where to next? Proc. of ALTA Nickel/Cobalt/Copper Conf. Perth, Australia, 2010. http://researchrepository.murdoch.edu.au/4340.Kyle J. Nickel laterite processing technologies — where to next? Proc. of ALTA Nickel/Cobalt/Copper Conf. Perth, Australia, 2010. http://researchrepository.murdoch.edu.au/4340.Калашникова М.И., Цымбулов Л.Б., Набойченко С.С., Колмачихина О.Б. Перспективные направления переработки окисленных никелевых руд применительно к рудам уральских месторождений. Цвет. металлы. 2019. No. 8. С. 4—12. DOI: 10.17580/tsm.2019.08.01.Kalashnikova M.I., Tsymbulov L.B., Naboychenko S.S., Kolmachikhina O.B. Innovative processing applicable to the oxidized nickel ores found in the Urals region. Tsvetnye Metally. 2019. No. 8. P. 4—12 (In Russ.). DOI: 10.17580/tsm. 2019.08.01.Rice N.M. A hydrochloric acid process for nickeliferous laterites. Miner. Eng. 2016. Vol. 88. Iss. 15. P. 28—52. DOI: 10.1016/j.mineng.2015.09.017.Rice N.M. A hydrochloric acid process for nickeliferous laterites. Miner. Eng. 2016. Vol. 88. Iss. 15. P. 28—52. DOI: 10.1016/j.mineng.2015.09.017.Дюивестеин В., Ластра М.Р., Лиу Х. Способ извлечения никеля из Ni—Fe—Mg-латеритной руды с высоким содержанием магния: Пат. 2149910C1 (РФ). 1996.Djuivestein V., Lastra M., Liu Kh. Method of nickel recovery from Ni—Fe—Mg laterite ore with high content of magnesium: Pat. 2149910C1 (RF). 1996 (In Russ.).Колмачихина О.Б., Колмачихин В.Н., Набойченко С.С. Исследование солянокислого выщелачивания окисленной никелевой руды Серовского месторождения. Металлург. 2015. No. 1. С. 91—93.Kolmachikhina O.B., Kolmachikhin V.N., Naboychenko S.S. Study of hydrochloric leaching of oxidized nickel ore of the Serovskoye deposit. Metallurgist. 2015. Vol. 59. No. 1-2. P. 87—89.Whittington B.I., Muir D. Pressure acid leaching of nickel laterites: A review. Miner. Process. Extr. Metаll. Rev. 2000. Vol. 21. P. 527—599. DOI: 10.1080/08827500008914177.Whittington B.I., Muir D. Pressure acid leaching of nickel laterites: A review. Miner. Process. Extr. Metаll. Rev. 2000. Vol. 21. P. 527—599. DOI: 10.1080/08827500008914177.Селиванов Е.Н., Сергеева С.В., Удоева Л.Ю., Панкратов А.А. Распределение никеля по фазовым составляющим окисленной никелевой руды Серовского месторождения. Обогащение руд. 2012. No. 5. С. 46—50.Selivanov E.N., Sergeeva S.V., Udoeva L.Yu., Pankratov A.A. Nickel distribution in the Serovskoye deposit oxide nickel ore phase constituents. Obogashcheniye rud. 2012. No. 5. Р. 46—50 (In Russ.).Молодых А.С., Вайтнер В.В., Никоненко Е.А., Габдуллин А.Н., Катышев С.Ф. Способ получения никелевого концентрата из никелевой руды Серовского месторождения. Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 47. No. 9. С. 67—72.Molodykh A.S., Vaytner V.V., Nikonenko E.A., Gabdullin A.N., Katyshev S.F. A method of producing nickel concentrate from Serov’s nickel ore deposit. Butlerovskie soobshcheniya. 2016. Vol. 47. No. 9. P. 67—72 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.