Рудные минералы никеля – сульфиды и силикаты – образуют сульфидные и окисленные руды.
1. В сульфидных рудах никель представлен минералом пентландитом – изоморфной смесью сульфидов железа и никеля (Ni, Fe)S, а частично и твердыми растворами никеля в пирротине Fe7S8. Другие сульфидные минералы его имеют меньшее значение. Никелю в этих рудах сопутствует медь (главным образом в виде халькопирита), кобальт и металлы платиновой группы – платина, осмий, иридий, родий, рутений и палладий.
Содержание никеля в сульфидных рудах колеблется в пределах 0,3–5,5 %, меди 0,6–10 %, кобальта до 0,2 % (табл. 12).
Таблица 12
Состав сульфидных медно-никелевых руд, %
|
Руда |
Ni |
Сu |
Со |
S |
Fe |
SiO2 |
Аl2О3 |
MgO |
CaO |
|
1 |
5,6 |
1,8 |
0,16 |
28 |
45 |
10 |
7 |
1,5 |
1 |
|
2 |
1,25 |
0,6 |
0,04 |
6 |
16 |
34 |
6 |
19 |
2 |
|
3 |
0,3 |
0,5 |
Следы |
2 |
11 |
41 |
16 |
12 |
10 |
В сульфидных медно-никелевых рудах никелю сопутствуют пирротин, магнетит и силикаты железа, алюминия, магния. Подобно медным рудам, они подразделяются на сплошные, колчеданные и вкрапленники сульфидов в основных и ультраосновных горных породах.
Медно-никелевые руды обогащают магнитной сепарацией, а также способами коллективной и селективной флотации, получая медно-никелевый концентрат либо два концентрата – медный и никелевый. Из-за тесного взаимного прорастания минералы часто невозможно достаточно четко разделить флотацией. Медные концентраты обычно почти не загрязнены никелем, а никелевые – часто загрязнены медью.
Отделение никеля от меди при металлургической переработке, так или иначе, неизбежно, поэтому иногда довольствуются получением коллективных медно-никелевых концентратов, не прибегая к более сложному селективному обогащению.
Никельсодержащий пирротин магнитен, его иногда выделяют перед флотацией способами электромагнитного обогащения. В магнитном концентрате содержание никеля достигает 2,5 %, меди 1,5 %; крупность его 25–60 мм.
Хвосты магнитной сепарации или руду, если из нее не выгодно выделять магнитную фракцию, измельчают и подвергают флотации.
Селективную флотацию с получением двух концентратов применяют при сравнительно высоком содержании меди.
На некоторых фабриках сначала флотируют халькопирит, оставляя в пульпе минералы никеля. На других сначала получают коллективный концентрат, который разделяют повторной флотацией. Поднимая в пену халькопирит, флотационные свойства пирротина и пентландита подавляют щелочностью пульпы, добавляя в нее соду.
Коллективную флотацию проводят также в щелочной пульпе; для активирования пирротина применяют сернистый натрий и медный купорос. Собирателем служит ксантогенат, пенообразователем — сосновое масло. Медно-никелевый и никелевый концентраты имеют, например, состав (табл. 13).
Таблица 13
Состав концентратов, %
|
Концентрат |
Ni |
Сu |
Со |
Fe |
S |
SiO2 |
AI2O3 |
СаО |
MgO |
|
Медно-никелевый |
5,5 |
3,5 |
0,17 |
30 |
20 |
20,0 |
1,5 |
0,5 |
12 |
|
10 |
5 |
0,1 |
37 |
27 |
15 |
1,0 |
0,5 |
3 |
|
|
3,2 |
1,8 |
0,13 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
Никелевый |
12 |
2 |
0,3 |
25 |
30 |
28 |
— |
— |
— |
Извлечение меди и никеля при флотации достигает 90 %, в концентраты извлекается также до 80 % Со.
2. Окисленные руды или руды коры выветривания содержат никель в виде изоморфной смеси гидратированых силикатов никеля и магния типа nNiSiO3 • mMgSiO3 • Н2О, образующей гарниерит, непуит, ревдинскит и другие подобные минералы. Медь иногда присутствует в этих рудах, но в очень незначительных количествах. Кобальт и здесь сопутствует никелю, оксиды его часто ассоциированы с минералами марганца.
Обычное содержание никеля в окисленных рудах на сухую массу 0,9 – 1,5 %, кобальта до 0,15 %.
Пустая порода окисленных руд состоит из гидратированных оксидов железа, алюмосиликатов, кварца и талька. Руды характерны землистым строением, малой прочностью кусков и значительной гигроскопичностью.
Рентабельные способы обогащения окисленных никелевых руд пока не разработаны, поэтому они поступают сразу на металлургическую переработку. В табл. 14 приведен состав некоторых окисленных руд.