ラテライトニッケル鉱床
超塩基性岩石上に形成された表層の風化した皮

ラテライトニッケル鉱床は、超塩基性岩石上に形成された表層の風化層です。大陸ニッケル資源の80%を占め、将来的にはニッケル採掘の主要な供給源となるでしょう。[ 1]

ニッケルラテライトの起源と種類

ラテライトニッケル鉱石は、ダナイト、ペリドタイト、コマチアイトなどのオリビンを多く含む超塩基性岩石、およびそれらの蛇紋岩化派生物である蛇紋岩の熱帯性風化によって生成し、主にマグネシウムケイ酸塩蛇紋岩から構成され、約0.3%のニッケルを含みます。この初期のニッケル含有量は、 ラテライト化の過程で著しく増加します。ラテライトニッケル鉱石は、褐鉄鉱型とケイ酸塩型の2種類に区別する必要があります。[2]

リモナイト型ラテライト（または酸化型ラテライト）は、マグネシウムとシリカの浸出が極めて強いため、鉄分が非常に豊富です。主に針鉄鉱で構成され、針鉄鉱には0.8～1.5%のニッケルが含まれています。鉱床にリモナイト層が存在しないのは、侵食によるものです。[3]

地球表層の超塩基性岩石は、湿潤な環境下で強い風化作用を受け、ニッケルラテライト中にニッケル資源が形成されます。ラテライトは鉱物の分解によって形成され、その後地下水に浸出すると、残った鉱物が結合してラテライトと呼ばれる新しい鉱物を形成します。ニッケルは、新たに形成された安定した鉱物と融合することで、使用可能な品質の鉱石へと変化します。[4]

珪酸塩型（またはサプロライト型）ニッケル鉱石は、褐鉄鉱帯の下に産出する。ニッケル含有量は通常1.5～3%で、主にマグネシウムが欠乏した蛇紋岩からなり、その中にニッケルが取り込まれている。[5]蛇紋岩の窪みや割れ目には、緑色のガーニエライトが少量含まれることがあるが、ニッケル含有量は高く、ほとんどの場合20～40%である。ガーニエライトは、新たに形成された層状珪酸塩鉱物に結合している。珪酸塩帯中のニッケルはすべて、上部の針鉄鉱帯から下方へ（ニッケルの絶対濃度で）浸出する。

鉱床

典型的なニッケルラテライト鉱床は、地表近くに位置する、非常に大規模な低品位鉱床です。その埋蔵量は典型的には2,000万トン以上（これは1%のニッケル含有量で20万トンの資源量に相当します）で、中には10億トン近くに達するものもあります。したがって、ニッケルラテライト鉱床には、数十億ドル相当の金属が原位置で含まれています。[6]

このタイプの鉱床は、超塩基性岩石の上に発達した風化マントルに限られます。[7]そのため、板状で平坦で非常に大きく、地球の表面の数平方キロメートルを覆う傾向があります。しかし、ニッケル鉱石の採掘が行われている鉱床の面積ははるかに小さく、通常は数ヘクタールしかありません。典型的なニッケルラテライト鉱山は、露天掘りまたは露天掘りのいずれかの方法で操業されることが多いです。[8]

抽出

ニッケルラテライトは、ニッケル鉱床の中でも非常に重要な鉱床です。世界需要において最も重要なニッケル金属供給源となりつつあり、現在では硫化ニッケル鉱床に次ぐ重要な供給源となっています。

ニッケルラテライトは、一般的に露天掘りで採掘されます。ニッケルは、様々な方法で鉱石から抽出されます。湿式製錬法には、高圧酸浸出法（HPAL）とヒープ浸出法があり、どちらも通常は溶媒抽出-電解採取法（SX-EW）でニッケルを回収します。もう一つの湿式製錬法はカロン法で、焙焼、アンモニア浸出、炭酸ニッケル沈殿の工程から構成されます。また、フェロニッケルはロータリーキルン電気炉法（RKEF法）で生産されます。

HPALプロセス

高圧酸浸出処理は、次の 2 種類のニッケルラテライト鉱石に使用されます。

  1. キューバのモア地区やニューカレドニア南東部のゴロの鉱床のような、ニッケルが針鉄鉱やアスボランに結合されている褐鉄鉱特性を持つ鉱石。
  2. 西オーストラリア州の多くの鉱床のように、主に非トロナイト質の鉱石では、ニッケルは鉱石中の粘土または二次ケイ酸塩基質に結合しています。ニッケル（+/-コバルト）金属は、このような鉱物から低pHかつ高温（通常250℃を超える）でのみ遊離します。

HPALプラントの利点は、鉱石の種類、品位、鉱化作用の性質をそれほど選別する必要がないことです。欠点は、鉱石と酸を加熱するために必要なエネルギーと、高温の酸がプラントや機器に与える摩耗です。エネルギーコストが高いため、より高い品位の鉱石が求められます。

ヒープ（大気）浸出

ニッケルラテライトのヒープリーチ処理は、主に粘土含有量が少なく酸化物含有量の多い鉱石に適用できます。粘土含有量が低いため、ヒープを通して酸が浸透します。一般的に、この生産方法は、鉱石と酸を加熱・加圧する必要がないため、生産コストが最大で半分にまで低減します。

鉱石は粉砕され、凝集され、粘土質物質の圧縮を防ぎ、透水性を維持するために、粘土質の少ない岩石と混合される場合もあります。鉱石は不浸透性のプラスチック膜の上に積み上げられ、通常3～4ヶ月間、酸が堆積物全体に浸透されます。この段階でニッケル・コバルト含有量の60～70%が酸溶液中に遊離します。その後、石灰石で中和され、ニッケル・コバルト水酸化物の中間生成物が生成されます。これは通常、精錬のために製錬所に送られます。

ニッケル含有ラテライト鉱石のヒープリーチ処理の利点は、プラントと鉱山インフラのコストがHPALプラントの最大25%と大幅に安価であり、技術的な観点からリスクが低いことです。ただし、処理できる鉱石の種類には若干の制限があります。

フェロニッケル法

ニッケルラテライト鉱石の採掘における最近の進展は、フィリピンのアコジェに代表される、オフィオライト系列の超塩基性岩石上に形成された特定のグレードの熱帯鉱床である。この鉱石は褐鉄鉱（一般に鉄47～59% 、ニッケル0.8～1.5% 、微量のコバルト）を非常に多く含有しており、本質的に低品位鉄鉱石に類似している。そのため、中国の一部の製鉄所では、ニッケル褐鉄鉱を従来の鉄鉱石と混合し、ニッケル銑鉄などのステンレス鋼原料を製造するプロセスを開発している。

硝酸湿式冶金タンク浸出

ラテライト鉱石からニッケルを抽出する新たな方法が、現在、オーストラリア・パースのCSIRO施設にあるパイロット規模の試験プラントで実証されています。DNiプロセスは、硫酸の代わりに硝酸を使用し、数時間以内にニッケルを抽出し、その後硝酸をリサイクルします。DNiプロセスは、褐鉄鉱とサプロライトの両方のラテライト鉱石を処理できるという大きな利点があり、HPALプロセスやフェロニッケルプロセスの半分以下の資本コストと運転コストになると推定されています。

参照

参考文献

  1. ^ カーフット、デレク GE (2005)。 "ニッケル"。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a17_157。ISBN 978-3-527-30673-2。
  2. ^ Schellmann, W. (1983): ラテライトニッケル鉱石形成の地球化学的原理. 第2回ラテライト化プロセスに関する国際セミナー議事録, サンパウロ, 119–135
  3. ^ エリアス、M. (2002). ニッケルラテライト鉱床 – 地質学的概観、資源、採掘. D.R. クック＆J. ポングラッツ編著『巨大鉱床：特徴、起源、探査』（pp. 205–220）. タスマニア大学鉱床研究センター.
  4. ^ エリアス、ミック. 「ニッケルラテライト鉱床 - 地質学的概要、資源、採掘」. ResearchGate .
  5. ^ エリアス、M. (2002). ニッケルラテライト鉱床 – 地質学的概観、資源、採掘. D.R. クック＆J. ポングラッツ編著『巨大鉱床：特徴、起源、探査』（pp. 205–220）. タスマニア大学鉱床研究センター.
  6. ^ Husain, Angga Alamin (2016年1月1日). 「THE NICKEL PROJECT」.ニッケル・プロジェクト.
  7. ^ ゴライトリー、JP（1981）：ニッケル含有ラテライト鉱床。経済地質学75周年記念号、710-735
  8. ^ van der Ent, A.; Baker, AJM; van Balgooy, MMJ; Tjoa, A.「インドネシア（スラウェシ島、ハルマヘラ島）の超重晶石ニッケルラテライト：採鉱、ニッケル超集積地、そして植物採鉱の機会」（PDF）。クイーンズランド大学。
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