Двухстадийное солянокислое выщелачивание окисленной никелевой руды Серовского месторождения

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 Fe_общ, 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 Fe_общ, 10,63 Mg, 1,2 Al, 55 SiО₂.

1. 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.

2. 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.

3. Вершинин А.С. Месторождения никеля на Урале. Горный журн. 1996. No. 8-9. С. 23—57.

4. 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.

5. Caron M.H. Fundamental and practical factors in ammonia leaching of nickel and cobalt ores. J. Metals. 1950. Vol. 188. P. 67—90.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Dry M., Harris B. Nickel laterite and three mineral acids. Proc. of ALTA Nickel and Cobalt Conf. Perth, Australia, 2012. P. 20—35.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Mccarthy F., Brock G. Direct nickel process — breakthrough technology. Proc. of Conf. «Processing of Nickel Ores & Concentrates ‘15». Karawara, 2015. P. 1—10.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. Дюивестеин В., Ластра М.Р., Лиу Х. Способ извлечения никеля из Ni—Fe—Mg-латеритной руды с высоким содержанием магния: Пат. 2149910C1 (РФ). 1996.

20. Колмачихина О.Б., Колмачихин В.Н., Набойченко С.С. Исследование солянокислого выщелачивания окисленной никелевой руды Серовского месторождения. Металлург. 2015. No. 1. С. 91—93.

21. 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.

22. 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.

23. 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.