منابع و ماده خام فلز نیکل

منابع و ماده خام

از میان انواع گوناگون مواد معدنی نیکل، تنها پنتلاندیت، گارنیریت، و لیمونیت نیکل دار، به عنوان مواد معدنی اقتصادی شناخته می شوند. گارنیریت، یک نام کلی متعلق به سیلیکات های مخلوطی نیکل دار با درصدهای نیکل مختلف است و می توان مخلوط های کلوئیدی اکسید سیلیسیم و هیدروکسید نیکل را نیز جزو این گروه برشمرد.

لیمونیت نیکل دار نیز اصطلاحی است که اکسیدهای فریک حاوی نیکل را در بر می گیرد. این اکسیدها ساختار نیمه کریستالی داشته و ترکیب اصلی آنها جئوتیت است. اصلی ترین کانه های سولفیدی نیکل شامل پیرهوتیت، پنتلاندیت و کالوکوپیریت هستند.

کانی های سولفیدی به طور معمول2/0-0/4 درصد نیکل، 2/0-0/2 درصد مس، 30-10 درصد آهن و 20-5 درصد گوگرد دارند و باقی مانده آنها را اکسیدهای سیلیسیم، منیزیم، آلومینیوم و کلسیم تشکیل می دهند. پنتلاندیت متداول ترین کانی سولفیدی است که حدود 60درصد تولید جهانی نیکل را تامین می کند.

پیرهوتیت نیکل دار، به طور معمول فراوان ترین فاز در یک کانی نیکل است و حدود 0/5-0/2 درصد نیکل در حالت محلول جامد و آخال های بسیار ریز پنتلاندیتی دارد. هر چند که مواد معدنی اصلی در تمامی کانه های سولفیدی مشابهند، اما نسبت مقادیر پیرهوتیت، پنتلاندیت و کالوکوپیریت بسیار متغیر بوده و نقش تعیین کننده ای در انتخاب روش فرآوری ایفا می کنند.

علاوه بر تولید نیکل، درصد زیادی از محصولات جانبی ارزشمند نیز از کانه های سولفیدی قابل بازیابی است.مس، کبالت، فلزات گروه پلاتین، طلا، نقره، سلنیوم، تلوریوم، گوگرد و آهن از جمله این محصولات هستند. کبالت به صورت محلول جامد در پنتلاندیت با غلظت 5-1درصد نیکل وجود دارد.

ذرات مجزای طلا، نقره و فلزات گروه پلاتین خیلی به ندرت وجود داشته و این فلزات به طور معمول به شکل محلول جامد در فازهای سولفیدی حضور دارند. فرآیندهای عملیاتی نیز به گونه ای طراحی می شوند که تا حد امکان، تمامی فلزات با ارزش به صورت بهینه بازیابی شوند.

بیشتر منابع سولفیدی در کانادا، اتحاد جماهیر شوروری سابق، افریقای جنوبی، استرالیا، زیمباوه و فنلاند یافت می شوند. 80 درصد منابع شناخته شده نیکل در دنیا به صورت کانه های اکسیدی هستند اما تنها 40 درصد تولید نیکل از این منابع به دست می آید و بخش زیادی از نیکل تولیدی از کانه های سولفیدی حاصل می شود.

علت این امر به نقش فاکتورهای سیاسی، جغرافیایی، تکنیکی و اقتصادی بازمی گردد. ذخایر کانه های سولفیدی در کشورهای با پایداری سیاسی و نزدیک به بازارهای اصلی نیکل وجود دارند. غلظت نیکل کانه های سولفیدی به روش های فیزیکی به نسبت ساده و ارزان قابل افزایش است، در حالی که کانی های اکسیدی باید به صورت حجمی تحت عملیات قرار بگیرند.

به علاوه، شانس بیشتری برای استحصال محصولات فرعی ارزشمند و با حجم بیشتر از کانه های سولفیدی وجود دارد. از طرف دیگر، با توجه به استحصال مرتب منابع غنی از کانه های سولفیدی، درجه این کانه ها در معادن بزرگ رفته رفته رو به کاهش است و هزینه های معدنکاری زیرزمینی و نیروی کار به طور مرتب افزایش می یابد.

بنابراین، منابع کانه های اکسیدی که همگی از درجه به نسبت یکنواختی برخوردار بوده و قابلیت استخراج سطحی دارند، در آینده بیشتر مورد توجه قرار خواهند گرفت. متاسفانه تولید نیکل از کانه های اکسیدی آن به روش های متداول نیازمند صرف 2 تا 3 برابر انرژی بیشتر نسبت به کانه های سولفیدی است. به همین علت نیز عملیات اکسید نیکل به نرخ نیروی الکتریکی و بهای نفت بستگی زیادی دارد.