Los depósitos lateríticos de mineral de níquel son cortezas superficiales meteorizadas formadas sobre rocas ultramáficas . Representan el 73% de los recursos de níquel del mundo continental y en el futuro serán la principal fuente de extracción de níquel. [1]
Los minerales lateríticos de níquel se forman por la intensa erosión tropical de rocas ultramáficas ricas en olivino, como la dunita, la peridotita y la komatita, y sus derivados serpentinizados, la serpentinita , que consiste principalmente en el silicato de magnesio serpentina y contiene aproximadamente un 0,3 % de níquel. Este contenido inicial de níquel se enriquece considerablemente durante el proceso de lateritización . Se deben distinguir dos tipos de minerales lateríticos de níquel: los tipos limonitos y los tipos silicatados. [2]
Las lateritas de tipo limonita (o de tipo óxido) están altamente enriquecidas en hierro debido a una lixiviación muy fuerte de magnesio y sílice. Están compuestas principalmente de goethita y contienen entre un 1 y un 2 % de níquel incorporado en la goethita. La ausencia de la zona de limonita en los depósitos minerales se debe a la erosión.
La fuerte erosión de las rocas ultramáficas en la superficie de la Tierra en condiciones de humedad hace que se formen recursos de níquel dentro de las lateritas de níquel. Las lateritas se forman por la descomposición de minerales que luego se filtran en las aguas subterráneas; los minerales sobrantes se unen para formar el nuevo mineral conocido como lateritas. El níquel se convierte en mineral de calidad utilizable al fusionarse con los minerales estables recién formados. [3]
Mineral de níquel de tipo silicato (o tipo saprolita) formado debajo de la zona de limonita. Contiene generalmente entre un 1,5 y un 2,5 % de níquel y está compuesto principalmente de serpentina pobre en Mg en la que se incorpora níquel. En las cavidades y fisuras de la roca serpentinítica puede estar presente garnierita verde en cantidades menores, pero con altos contenidos de níquel, en su mayoría entre un 20 y un 40 %. Está ligada a minerales filosilicatados recién formados . Todo el níquel en la zona de silicato se lixivia hacia abajo (concentración absoluta de níquel) desde la zona de goethita suprayacente.
Los depósitos típicos de mineral de laterita de níquel son depósitos de gran tonelaje y baja calidad ubicados cerca de la superficie. Suelen estar en el rango de 20 millones de toneladas o más (siendo este un recurso contenido de 200.000 toneladas de níquel al 1%) y algunos ejemplos se acercan a mil millones de toneladas de material. Por lo tanto, normalmente, los depósitos de mineral de laterita de níquel contienen muchos miles de millones de dólares de valor in situ de metal contenido . [ cita requerida ]
Los depósitos minerales de este tipo se limitan al manto de meteorización desarrollado sobre rocas ultramáficas. [4] Por ello, tienden a ser tabulares, planos y muy grandes, cubriendo muchos kilómetros cuadrados de la superficie de la Tierra. Sin embargo, en un momento dado, el área de un depósito que se explota para extraer el mineral de níquel es mucho menor, por lo general de solo unas pocas hectáreas. La mina típica de laterita de níquel a menudo funciona como una mina a cielo abierto o una mina a cielo abierto. [ cita requerida ]
Las lateritas de níquel son un tipo muy importante de yacimiento de mineral de níquel. Están creciendo hasta convertirse en la fuente más importante de níquel metálico para la demanda mundial (actualmente ocupan el segundo lugar después de los yacimientos de mineral de níquel sulfurado ).
Las lateritas de níquel se extraen generalmente mediante métodos de minería a cielo abierto . El níquel se extrae del mineral mediante una variedad de rutas de proceso. Los procesos hidrometalúrgicos incluyen la lixiviación ácida a alta presión (HPAL) y la lixiviación en pilas , las cuales generalmente son seguidas por la extracción por solvente - electroobtención ( SX-EW ) para la recuperación del níquel. Otra ruta hidrometalúrgica es el proceso Caron, que consiste en tostación seguida de lixiviación con amoníaco y precipitación como carbonato de níquel. Además, el ferroníquel se produce mediante el proceso de horno eléctrico rotatorio (proceso RKEF).
El procesamiento de lixiviación ácida a alta presión se emplea para dos tipos de minerales de laterita de níquel:
Las ventajas de las plantas HPAL son que no son tan selectivas en cuanto al tipo de mineral, las calidades y la naturaleza de la mineralización . La desventaja es la energía necesaria para calentar el material mineral y el ácido, y el desgaste que el ácido caliente provoca en la planta y el equipo. Los costos de energía más altos exigen mayores calidades de mineral.
El tratamiento de lixiviación en pilas de lateritas de níquel se aplica principalmente a tipos de minerales ricos en óxido y pobres en arcilla, donde el contenido de arcilla es lo suficientemente bajo como para permitir la percolación del ácido a través de la pila. En general, esta ruta de producción es mucho más barata (hasta la mitad del costo de producción) debido a que no es necesario calentar ni presurizar el mineral y el ácido.
El mineral se muele, se aglomera y, en ocasiones, se mezcla con rocas pobres en arcilla para evitar la compactación de los materiales arcillosos y mantener así la permeabilidad . El mineral se apila sobre membranas plásticas impermeables y se filtra ácido sobre el montón, generalmente durante 3 a 4 meses, etapa en la que se libera entre el 60% y el 70% del contenido de níquel y cobalto en una solución ácida, que luego se neutraliza con piedra caliza y se genera un producto intermedio de hidróxido de níquel y cobalto, que generalmente se envía a una fundición para su refinación.
La ventaja del tratamiento de lixiviación en pilas de minerales lateríticos niquelíferos es que la infraestructura de la planta y de la mina son mucho más baratas (hasta un 25% del coste de una planta HPAL) y menos riesgosas desde el punto de vista tecnológico. Sin embargo, están algo limitadas en cuanto a los tipos de minerales que se pueden tratar.
Un desarrollo reciente en la extracción de minerales de laterita de níquel es un grado particular de depósitos tropicales, ejemplificados por los ejemplos en Acoje en las Filipinas, desarrollados en ultramáficos de secuencia de ofiolita . Este mineral es tan rico en limonita (generalmente con un grado de 47% a 59% de hierro , 0,8 a 1,5% de níquel y trazas de cobalto ) que es esencialmente similar al mineral de hierro de baja calidad . Como tal, ciertas fundiciones de acero en China han desarrollado un proceso para mezclar mineral de limonita de níquel con mineral de hierro convencional para producir productos de alimentación de acero inoxidable como arrabio de níquel .
Actualmente se está demostrando otro nuevo método de extracción de níquel de los minerales lateríticos en una planta de prueba a escala piloto en las instalaciones de CSIRO en Perth, Australia. El proceso DNi utiliza ácido nítrico, en lugar de ácido sulfúrico, para extraer el níquel en pocas horas y luego el ácido nítrico se recicla. El proceso DNi tiene la gran ventaja de poder tratar tanto los minerales lateríticos de limonita como de saprolita y se estima que tiene menos de la mitad de los costos de capital y de operación de los procesos HPAL o ferroníquel.