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Estudio geoquímico de los depósitos niquelíferos en la región de Loma de Hierro, ubicada entre los estados Aragua y Miranda; y de la producción de este metal en el mundo y en los principales países productores

Enviado por Juan Ordosgoite



Partes: 1, 2

Indice
1. Introducción
2. Marco Teórico

4. Información geoquímica
5. Níquel en Venezuela
6. Procesos de extracción de níquel
7. Procesos de industrialización de níquel
8. Análisis de datos económicos
9. En Venezuela
10. En el mundo
11. En Australia
12. En Estados Unidos
13. En Canadá
14. Conclusiones
15. Bibliografía

1. Introducción

El níquel es un elemento metálico que puede presentarse en distintas formas en la naturaleza: en depósitos de sulfuro, debido a la elevada afinidad que existe entre este elemento y el azufre, en lateritas niquelíferas, y en lavas komatíticas.

Cuando este metal es obtenido con un alto grado de pureza, es empleado para la realización de aleaciones utilizadas para la fabricación de monedas, tuberías, chapas, electrolítos, etc. Estas aleaciones son producto de la combinación del níquel con metales como cobre, cobalto, vanadio, etc.

Los depósitos de níquel a nivel mundial se encuentran en grandes proporciones en las menas de Canadá, en Australia, en la antigua Unión Soviética y en Estados Unidos, principalmente. Actualmente, en Venezuela los depósitos de este metal, se encuentran en lateritas niquelíferas presentes en la región de Loma de Hierro, específicamente en la Formación Tiara, ubicada entre los estados Aragua y Miranda, con reservas estimadas de 30 millones de toneladas y un tenor variante entre 1,5% y 2% de níquel.

Es importante señalar que el objetivo perseguido en este proyecto es el estudio del níquel desde dos puntos de vista distintos e íntimamente ligados: el geoquímico y el económico. Para el estudio de este elemento desde el punto de vista geoquímico, es necesario realizar una caracterización de este metal tomando en cuenta los tipos de manifestación del níquel en la naturaleza , la distribución de este elemento en la misma, los distintos modos de extracción del níquel presentado en los depósitos, entre otros.

Por otra parte, desde el punto de vista económico es indispensable conocer la producción mundial de níquel, los costos de importación del mismo en Venezuela, con el propósito de establecer una comparación de rentabilidad entre la importación llevada a cabo en el país y el actual proyecto, en ejecución, de extracción de níquel de la peridotita ubicada en la región de Loma de Hierro.

Los tópicos antes mencionados, serán ampliados a continuación en la presentación de este proyecto.

2. Marco Teórico

3. Aspectos Fundamentales.

Conceptos Básicos:

  • Características generales del Níquel

El níquel, de símbolo Ni, es un elemento metálico magnético, de aspecto blanco plateado, utilizado principalmente en aleaciones. Es designado como metal ferroso, debido a que pertenece a la tríada del hierro. Es un elemento de transición del sistema periódico ubicado en el grupo 8, su número atómico es 28 y su peso atómico es 58,69.

La estructura electrónica de los dos últimos sub-niveles es: 3d8 4s2; con los 5 orbitales d ocupados, sugiere una valencia + 2 y otras valencias superiores al poder perder electrones de los orbitales d, pero solo es estable en compuestos divalentes.

  • Propiedades físicas y químicas del Níquel.

Entre las propiedades físicas caben destacar las siguientes:

-Es un metal blanco grisáceo.

-Es un metal duro, maleable, dúctil y magnético.

-Presenta un brillo intenso.

Entre las propiedades químicas se destacan:

-Aparece bajo cinco formas isotópicas.

-El níquel metálico no es muy activo químicamente.

-Es soluble en ácido nítrico diluido, y se convierte en pasivo (no reactivo) en ácido nítrico concentrado.

-Es resistente a varios químicos reductores y no tiene rival en la resistencia a álcalis ácidos.

-Tiene un punto de fusión de 1455 ºC y un punto de ebullición de 2730 ºC, su densidad es de 8,9 g/cm3.

-Debido a su resistencia a la corrosión, el níquel es utilizado para mantener la pureza del producto en la industria de alimentos y de fibras sintéticas.

-El níquel comercialmente puro tiene alta conductividad eléctrica.

-Este elemento tiene una alta temperatura de Curie y buenas propiedades magnetoresistivas.

-Además, posee una relativamente alta conductividad térmica, por lo que se emplea en intercambiadores de calor.

  • Historia y Estado natural del Níquel.

Hacia fines del siglo XVII se aplicó la expresión alemana Kupfernickel (cobre falso) a menas parecidas a las de cobre y de las que no podía obtenerse metal alguno. Durante miles de años el níquel se ha utilizado en la acuñación de monedas en aleaciones de níquel y cobre, pero no fue reconocido como sustancia elemental hasta el año 1751, cuando Axel Fredrik Cronstedt, químico y notable mineralogista sueco, demostró que menas de niquelita contenían un metal al que obtuvo por primera vez en dicha fecha, y al que denominó abreviadamente níquel.

El níquel aparece en forma de metal en los meteoros, siendo el más abundante, después del hierro. Puede encontrarse en estado nativo en los aerolitos. También se encuentra, en combinación con otros elementos, en minerales como la garnierita, milerita, niquelita, pentladita y pirrotina, siendo estos dos últimos las principales menas de níquel. En las rocas ígneas se estima un porcentaje de 0,02. Ocupa el lugar 22 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.

Figura 1

* Níquel metálico

  • Principales compuestos que forma el Níquel.

El níquel forma fundamentalmente compuestos divalentes, aunque se dan casos en estados de oxidación formales que varían entre -1 y + 4. La mayoría de las sales de níquel, como el cloruro de níquel (II), NiCl2, sulfato de níquel (II), Ni(NO3)2, presentan color verde o azul, y están generalmente hidratados. El sulfato de amonio y níquel (NiSO4.(NH4)2SO4.6H2O) se utilizan en soluciones para galvanizado de níquel. Los compuestos de níquel se identifican frecuentemente añadiendo un reactivo orgánico, la dimetilglioxima, la cual reacciona con el níquel para formar un precipitado floculante de color rojo.

Se conoce el óxido niqueloso (NiO), gris verdoso, obtenido por calcinación del carbonato o del nitrato, y otro óxido más oxidado, que parecería ser un dióxido (NiO2). El hidróxido niqueloso [Ni(OH)2] es un precipitado verde claro que se disuelve en amoníaco, dando un ión complejo [Ni(NH3)6+2], de color azul oscuro. Los halogenuros son fácilmente solubles, e hidratados al estado sólido. El ión niqueloso da un ión complejo con el cianuro, [Ni(CN)4-1]. Se conocen también los nitratos, carbonatos y sulfuros.

  • Aplicaciones y producción del Níquel.

El níquel es extremadamente utilizado, ya que posee muchas propiedades beneficiosas para distintos fines. Factores que hacen al níquel y a sus aleaciones, comercialmente valorables son: dureza, resistencia a la corrosión, alta ductibilidad, buena conductividad tanto térmica como termal, características magnéticas y sus propiedades catalíticas.

Este elemento se emplea como protector y como revestimiento ornamental de los metales; en especial de los que son susceptibles de corrosión como el hierro y el acero. El acero inoxidable, producto de una aleación hierro-carbón, puede poseer entre 2 y 4% de níquel, siendo de gran valor en el área de la salud, por sus propiedades higiénicas; y en el hogar, por sus propiedades domésticas en la cocina. El acero de níquel, también es empleado en piezas de automóviles como ejes, cigüeñales, engranajes, llaves y varillas, en repuestos de maquinarias y en placas para blindajes. Algunas de las más importantes aleaciones de níquel son la plata alemana, el invar, el monel, el nicromo y el permalloy. Las monedas de níquel en uso son una aleación de 25% de níquel y 75% de cobre. El níquel es también un componente clave de las baterías níquel-cadmio.

Los mayores depósitos de níquel se encuentran en Canadá, y se han descubierto ricos yacimientos en el norte de Quebec en 1957. Le siguen en importancia como productores de níquel Cuba, Puerto Rico, la antigua URSS, China, Australia y Estados Unidos. La producción mundial minera de níquel alcanzó en 1991 unas 923.000 toneladas.

Existe una clasificación de níquel primario en cuanto al porcentaje de níquel que contenga dicho material: clase I mayores a 99,8% Ni, y clase II menores 99,8% Ni. Dicha clasificación, se observa en las siguientes tablas:

Tabla 1. Clase I. Productos que poseen más de 99,8 % de níquel primario.

Nombre del producto

Contenido de Ni (% peso)

Forma

Principales impurezas

Electrolitos de Ni, de forma cuadrada, redondos y en corona.

99,80 - 99,99

Masivo

varias

Bolas de Ni.

mayores a 99,97

Masivo

carbón

Alambres metalizados de polvo compacto.

mayores a 99,8

masivo (posiblemente de algún polvo formado durante el transporte y el manejo)

cobalto

Polvos, formados por la descomposición del carbonilo o por su precipitación.

mayores a 99,8

Disperso

carbón

Fuente: Internet -- http:/www.mineralresources.com

Tabla 2. Clase II. Productos que poseen menos de 99,8 % de níquel primario.

Nombre del producto

Contenido de Ni (% peso)

Forma

Principales impurezas

Electrodos.

mayores a 99,7

Masivo

cobalto

Armamento.

Alambres.

mayores a 99,7

masivo (posiblemente de algún polvo formado durante el transporte y el manejo)

cobalto

 

mayores a 99,7

Masivo

hierro

Oxido de níquel parcialmente metalizado.

Entre 75-90

masivo (posiblemente de algún polvo formado durante el transporte y el manejo)

oxígeno

Conos y gránulos de ferroniquel.

Entre 20-40

Masivo

hierro

Fuente: Internet -- http:/www.mineralresources.com

Es notable que todos los productos derivados del níquel primario son de forma masiva. Sin embargo, algunos productos de níquel primario pueden ser suministrados como polvo o químicos, incluyendo sulfatos, cloratos, carbonatos y formas especiales de óxido de níquel, que son realmente solubles en ácidos débiles. Estos productos son generalmente de forma dispersada.

GRÁFICO 1

Fuente: Internet -- http://www.mineralresources.com

Más del 80% del níquel primario es consumido en algunas 3000 diferentes aleaciones, agrupados generalmente en acero inoxidable, aleaciones de acero y aleaciones no ferrosas. Cerca del 60% del Ni primario es usado solo en aleaciones de acero inoxidable.

Las aleaciones de níquel y acero son usadas en manufactura de maquinaria pesada, armamentos, herramientas y en equipos capaces de soportar elevadas temperaturas, incluyendo turbinas de gas y dispositivos ambientales como limpiadores, depuradores, etc.

Las aleaciones no férricas incluyen: aleaciones níquel-cobre, esta posee típicamente 65% de Ni; y aleaciones cobre-níquel, la cual posee típicamente 10% de Ni. Son utilizadas para la fabricación de equipos marinos y constituyen la materia prima para ácidos inorgánicos.

Las aleaciones níquel-cromo, contienen entre 40-70% de Ni, y son usadas en la fabricación de químicos corrosivos y en instrumentos de altas temperaturas como hornos, motores de jets, etc.

Los componentes niquelíferos, dentro de la importancia comercial, se encuentran como óxidos, sulfatos, cloratos, acetatos, carbonatos e hidróxidos. Varios usos de estos componentes se emplean en la industria química, como productos catalíticos y pinturas; y en la industria de la cerámica.

4. Información Geoquímica

La génesis de los depósitos niquelíferos puede ser explicada mediante diversos procesos naturales. Los más empleados, y de mayor certeza se mencionan a continuación:

  • Es muy común que los depósitos de Cu-Ni se originen mediante un proceso denominado Liquación, mecanismo proveniente de la diferenciación magmática.

La liquación no es más que una forma de segregación debido a la inmiscibilidad de los líquidos. Así, en una mezcla de magma sulfúrico y silicatado, los mismos tenderán a segregarse mediante la separación de gotas de S, las cuales posteriormente coalescen para formar glóbulos más densos que el magma, acumulándose en la base de la intrusión o fluido de lava. El sulfuro de hierro es el principal constituyente de estas gotas, las cuales a su vez se asocian a rocas básicas y ultrabásicas, ya que el sulfuro y el hierro son más abundantes en dichas rocas que en las rocas ácidas o intermedias.

Los elementos calcófilos (clasificación geoquímica de los elementos hecha por Goldschmidt) tales como Ni, Cu y algunos metales del grupo del platino, también tienden a formar parte de estas gotas de S.

La acumulación de gotas de sulfuro de Fe-Ni-Cu en una fracción silicatada puede producir depósitos masivos de sulfuros. Estos depósitos se encuentran cubiertos por una zona de silicatos secundarios rodeados por una red de sulfuros. Esta zona, a su vez, esta cubierta por una débil mineralización, la cual tiene un alto grado de recubrimiento de peridotita, gabro o komatita, dependiendo de la naturaleza de la fracción de silicato asociado.

  • Mediante algunos Procesos Metamórficos se han podido originar depósitos diseminados de Ni en diques de rocas ultramáficas.
  • Por medio de los Depósitos Residuales se originan las lateritas niquelíferas.

Los depósitos residuales se originan por la acción de un clima tropical intenso sobre rocas que poseen cantidades trazas de Ni, tales como la peridotita, serpentinita, que poseen alrededor de 0,25% de Ni.

Durante la laterización de dichas rocas, el níquel temporalmente se va en solución, pero, en general, es rápidamente reprecipitado junto con los minerales de óxido de hierro en la laterita, garnierita u otros filosilicatos niquelíferos. El Co también se puede encontrar en este tipo de minerales, pero usualmente es más estable en minerales de Mg y Co.

El níquel es encontrado principalmente en tres tipos de depósitos:

  1. Depósitos de sulfuro de níquel.
  2. Lavas fluidas komatíticas.
  3. Lateritas Niquelíferas.

Los depósitos de sulfuro de níquel mayoritariamente datan de la era precámbica, y algunos depósitos, como los provenientes de Ontario, Canadá; el oeste de la placa australiana; la parte norte de la placa del Báltico; y los de Zimbowe-Rodesia, se encuentran limitados por cinturones constituidos por diorita, dolerita o jade, provenientes del arqueozóico. Estos depósitos muestran , sin embargo, un buen desarrollo en el campo de la metalogénesis, pero hay evidencias considerables de que los que poseen sulfuros derivados del manto están confinados en el arqueozoico y proterozoico temprano.

Estos depósitos de sulfuro de níquel no son muy comunes, y pocos países son importantes en la producción de los mismos. Los productores más importantes son: Canadá, la antigua Unión Soviética y Australia; mientras que Zimbawe-Rodesia, Suráfrica, Botwana y Finlandia forman parte de una pequeña parte de dichos depósitos.

La mineralogía de estos depósitos comúnmente está constituida por pirrotita, pentlandita (Fe,Ni)9S8, Calcopirita y Magnetita.

Cabe destacar que en las minas finlandesas de Outukumpu, los depósitos de sulfuro de Ni presentan un bajo grado de contenido del mismo, alrededor de 0,2%; por el contrario, en la zona oeste de Australia los depósitos pueden llegar a tener un 12% de contenido de Ni.

Todos los depósitos de sulfuro de Ni están asociados a rocas ígneas básicas y ultrabásicas, ya que en ambas, el espacio y la geoquímica se relacionan, tanto en los depósitos asociados a rocas gabroides con una elevada relación Cu/Ni (en Sudbury, Ontario; Noril´sk, URSS) como en los depósitos asociados a rocas ultrabásicas con baja relación Cu/Ni ( en los depósitos del oeste australiano).

En las lavas fluidas komatíticas el níquel se presenta también como sulfuro de níquel en forma masiva en la base del conducto del fluido o diseminado a través de la roca. Los depósitos de sulfuro masivo son generalmente pequeños (alrededor de 2x106 toneladas), pero contienen alta cantidad de Ni (mayor al 15%). Por el contrario, los depósitos de sulfuro diseminados tienden a ser extensos (mayor a 200 millones de toneladas), pero de bajo grado con respecto al contenido de Ni (generalmente 1,5% de Ni). Estos tipos de depósitos se presentan en varias minas australianas, y entre algunos ejemplos caben destacar los siguientes:

Kambalda Riqueza : 10,5 millones de toneladas 3% Ni

Emily Ann Riqueza : 2,06 millones de toneladas 4,1% N

Cosmos Riqueza : 0,4 millones de toneladas 8,2% Ni

Silver Swan Riqueza : 0,5 millones de toneladas 9,6% Ni

Este tipo de mineralización fue descubierta en Kambalda, a comienzos de 1970, en el oeste de Australia.

La exploración moderna, incluyendo las técnicas geofísicas, mejoraron el entendimiento de este tipo de depósitos, siendo así recientemente descubiertos como depósitos de sulfuro masivo en las lavas fluidas komatíticas. Se cree que las komatitas tienen gran cantidad de depósitos niquelíferos, ofreciendo la mejor oportunidad en la investigación de este tipo de depósitos en el oeste de Australia.

Los depósitos de lateritas niquelíferas contienen Ni en asociación con el cobalto, en óxidos formados en la superficie de los depósitos. Aunque los grados de Ni encontrados son bajos (2% Ni y comúnmente 1% Ni), los depósitos pueden ser extensos (con más de 100 millones de toneladas), siendo así, fácilmente detectados como minas.

Este tipo de depósitos proporciona una parte significativa en el mundo de la producción de Ni, pero se requiere de un elevado capital para cubrir los gastos del complejo proceso de tratamiento de los mismos.

La mayor producción de las lateritas niquelíferas en el mundo proviene de Nueva Caledonia, donde la minería se inició en 1876. El incremento en el consumo de Ni desde 690000 toneladas en 1978 hasta 1,3 millones de toneladas en 1990, fue pronosticado años atrás, debiéndose el mismo al aumento en la producción de depósitos de sulfuros niquelíferos y de las lateritas niquelíferas. El 70% de esta estimación provenía de las lateritas niquelíferas.

En Australia, se pueden destacar varios ejemplos de este tipo de depósitos.

Murrin Murrin Riqueza: 142,5 millones de toneladas 1% Ni; 0,06% Co.

Cawse Riqueza: 213 millones de toneladas 0,7%Ni; 0,04%Co.

Bulong Riqueza: 140 millones de toneladas 1% Ni; 0,09%Co.

Marlborough Riqueza: 86 millones de toneladas 1,2% Ni; 0,07% Co.

5. Níquel en Venezuela

En Venezuela, específicamente entre los estados Aragua y Miranda, existe una formación, denominada Formación Tiara, en la cual se encuentra una fila, cuyo nombre es Loma de Hierro. En dicha fila, se presenta un yacimiento de lateritas niquelíferas que ha sido muy estudiado, debido a la posibilidad que se tiene de extraer cantidades significativas de Ni del mismo para su aprovechamiento en materia económica.

A continuación, se presenta un mapa de la formación Tiara, en donde se incluye la ubicación del yacimiento de Loma de Hierro:

Mapa 1

 

Fuente: Internet -- http://www.pdvsa/lexico.com

Los yacimientos de Loma de Hierro fueron descubiertos en 1941 por los Ingenieros de Minas Enrique Rubio S., Manuel Tello B. y Carlos Fernández de Caleya.

El reconocimiento a escala nacional de áreas potenciales de laterita niquelífera y una prospección de carácter regional en el yacimiento de Loma de Hierro y sus alrededores, dieron como resultado que la Dirección de Geología se abocara a la explotación en detalle para la evaluación de esta zona, considerada como la más promisoria de todas las investigaciones del país.

En 1960 se presentó un proyecto de investigación de esta zona, siendo denominado "Proyecto de Evaluación de los Yacimientos de Lateritas Niquelíferas en Loma de Hierro, Estados Aragua y Miranda", el cual fue aprobado, para dar paso al estudio de dicha región.

Al comenzar los estudios de la región antes mencionada, se pudieron determinar ciertos rasgos significativos de la misma, entre los que cabe destacar la descripción litológica. La zona de Loma de Hierro está constituida por un complejo peridotita -gabro, el cual se compone de peridotita serpentinizada, troctolita y gabro asociado a basalto. La peridotita es principalmente una harzburgita de grano grueso con olivino y enstatita de color negro a verdoso de acuerdo al grado de serpentinización. El aspecto general de estas rocas es muy uniforme a través de todo el cuerpo, aunque en el borde septentrional aparecen rocas complejas entre peridotita y troctolita. La expresión más característica de esta unidad es la peridotita serpentinizada, en la cual se ha formado una cobertura de laterita niquelífera que en algunos lugares tiene gruesas capas de moco de hierro.

Se puede afirmar que el manto laterítico que recubre a la peridotita de Loma de Hierro es producto de un proceso de alteración superficial, activo bajo determinadas condiciones climáticas y topográficas, que se denomina laterización. Los cambios bruscos de temperatura y la circulación subterránea de las aguas de infiltración, alteran gradual y progresivamente a la roca, predominando la acción geoquímica de disolución o ataque sobre la mecánica de erosión. Las aguas se infiltran por las fisuras o diaclasas producidas por efecto de los esfuerzos dinámicos, posiblemente durante el emplazamiento de la masa peridotítica, y ponen rápidamente en solución a los silicatos de magnesio y hierro anhidros. En esta etapa de alteración, la peridotita tiene aproximadamente su estructura primitiva: lamelas de hidratos de hierro y de sílice residual.

Durante el proceso, la peridotita adquiere un mayor grado de porosidad y permeabilidad, facilitando la penetración y circulación de las aguas de infiltración y el ataque continuo a la peridotita fresca por reacciones geoquímicas, también se produce la eliminación de los productos en solución durante algún tiempo después del período de lluvias intensas.

Al observar la masa laterítica, se aprecia en la mayoría de los casos que la peridotita alterada presenta texturas progresivamente más terrosas hacia la superficie, a la vez que se produce el enriquecimiento en níquel; luego se observa un brusco empobrecimiento en níquel y magnesio y enriquecimiento en hierro y cobalto. El límite que separa las zonas enriquecidas en níquel de las enriquecidas en hierro generalmente es pronunciado y se manifiesta en un cambio de color que se convierte en marrón oscuro al pasar de la peridotita terrosa mineralizada a la laterita.

El espesor de la laterita "in situ" representa el residuo insoluble de la masa de peridotita infrayacente de la cual teóricamente se ha liberado una cantidad de níquel, que puede concentrarse debajo de la laterita o en sus cercanías. En contraste, las lateritas que han sufrido transporte no proporcionan indicación alguna sobre la roca madre ni sobre las eventuales concentraciones niquelíferas.

Las menas niquelíferas contienen proporciones variables de magnesio y níquel bajo la forma de garnierita, que es un silicato hidratado de magnesio y níquel . Mineralógicamente, son variedades de antigorita en las cuales el níquel reemplaza al magnesio en proporciones variables.

Según los estudios que se han realizado en la región de Loma de Hierro, la mineralización de níquel puede ser dividida en tres fases:

  1. Mineralización inicial de la peridotita

    otros elementos.

  2. Enriquecimiento in situ de níquel en la peridotita alterada por migración de
  3. Concentración de níquel por migración descendente.

La primera fase comprende la serpentinización de la peridotita fresca, variable según el grado de hidratación de los silicatos anhidros, originada por metamorfismo regional o hidrotermal mediante la impregnación permanente por aguas superficiales al abrigo del aire. Su tenor es el inicial de la roca madre, constante en el orden de 0,25% de níquel.

La segunda fase se produce en la peridotita alterada del cuerpo lateritico, en la cual no ha habido pérdida de níquel durante la fase inicial. El enriquecimiento proviene de la pérdida más o menos total de sílice y magnesio que puede representar más del 75% de la composición de la roca madre. El níquel se encuentra difuso en la masa peridotítica alterada y sólo se evidencia en los análisis químicos; no es explotable, pero la mineralización contribuye a la concentración posterior que se produce en la tercera fase.

La tercera fase es la más compleja e importante. Se ha mencionado anteriormente el límite frecuentemente brusco en el cuerpo laterítico entre la peridotita alterada con mineralización niquelífera y la laterita ferruginosa propiamente dicha. Este límite avanza progresivamente en sentido descendente a medida que se incorporan el magnesio y la sílice combinados restantes en las peridotitas alteradas y la casi totalidad del níquel, y el espesor de la laterita residual ferruginosa aumenta gradualmente. Este desplazamiento progresivo hacia la base del límite níquel-hierro se denomina "descenso" de la laterita.

Las aguas superficiales que se infiltran, probablemente ácidas, atraviesan la laterita porosa y se mantienen durante algún tiempo en la porción inferior plástica de esta zona, poniendo a los minerales que se encuentran en la peridotita alterada en soluciones que pueden precipitarse al descender constituyendo entonces las concentraciones explotables de níquel, o que también pueden ser arrastrados en solución. A continuación se presenta un esquema del perfil del suelo del complejo laterítico, mostrando las tres fases:

Figura 2

* Corte esquemático ideal mostrando las zonas principales del complejo laterítico

Para que el proceso de concentración niquelífera se lleve a cabo se requieren de condiciones complementarias tales como:

  • Libre circulación de las soluciones niquelíferas, ya sea en sentido vertical (yacimiento in situ) o en un plano más o menos inclinado sobre la horizontal a algunos metros de profundidad ( yacimiento de migración).
  • Existencia de espacios en la zona de la peridotita alterada (poros, cavidades, diaclasas, fisuras) en las cuales quede retenido el mineral.
  • Tiempo suficiente como para que se acumulen concentraciones de níquel provenientes de soluciones con tenores mínimos, durante el cual las condiciones del medio no sean afectadas por la erosión. Influye igualmente la periodicidad de la circulación de las aguas, la disolución del níquel al comienzo de las estaciones de lluvia y la concentración saturación de soluciones durante las estaciones secas.

Las condiciones descritas constituyen solo una parte de los factores que influencian la mineralización niquelífera explotable; otros factores aún no completamente conocidos incluyen la acción de catalizadores naturales, acción geoquímica, variaciones del pH, etc.

Después del eventual relleno de los espacios disponibles (poros y cavidades) las soluciones niquelíferas circularían a modo de aguas subterráneas sobre la superficie impermeable de la peridotita serpentinizada situada a cierta profundidad deslizándose entre los bloques de peridotita y ciertas zonas serpentinosas impermeables. El níquel se concentraría únicamente al hallar las condiciones favorables para su precipitación en este proceso y a cierta profundidad, ya que estos precipitados no son estables ni insolubles sino al estar protegidos por una capa o recubrimiento lateritico.

Una vez que este proceso natural se ha llevado a cabo, es cuando el níquel se encuentra en perfecta condición para ser extraído y luego tratado, de la manera conveniente, para su posterior comercialización.

6. Procesos de Extracción de Níquel

En los yacimientos lateríticos de níquel, el contenido de dicho elemento se encuentra diseminado en la mena. Uno de los métodos de extracción de Ni, en este tipo de depósitos, es el de lixiviación amoniacal, el cual es el más empleado en nuestro país, para dicho proceso. Este método se basa en el hecho de que el Ni posee propiedades específicas de asociarse con el amoníaco, formando complejos de tipo amínico. El proceso de extracción de Ni de los depósitos de lateritas niquelíferas se podría explicar de la siguiente manera:

Todas las menas de níquel que han sido formadas debido a transformaciones climáticas de la peridotita o rocas similares, y que tienen suficiente contenido metálico, son aptas para el tratado amoniacal, después de su reducción en condiciones apropiadas. La tostación reductora, en las laterítas niquelíferas, es el aspecto más crítico, ya que es necesaria la selectividad del mismo, de forma que todo el níquel presente pase al estado metálico, sin que simultáneamente, se originen cantidades apreciables de hierro metálico. En las lateritas niquelíferas se indica claramente la factibilidad de esta reducción selectiva, pero desde el punto de vista económico, es necesario lograr velocidades de reducción aceptables que implicarían la reducción de los óxidos de hierro con una pequeña formación de hierro metálico.

Bajo condiciones reductoras, el óxido de níquel se reduce a níquel metálico fínamente dividido, mientras que el óxido de hierro presente en las lateritas, lo hace en forma de magnetita y en pequeñas cantidades de hierro metálico. Cabe destacar, que el hierro tiene un efecto inhibidor sobre la solubilidad del níquel al formar soluciones sólidas, lo que facilita la extracción del mismo.

El producto resultante de esta reducción es sometido a un proceso de lixiviación o lavado con amoníaco, obteniéndose el níquel metálico con un alto grado de pureza.

Es importante mencionar que este proceso se emplea en Venezuela para la extracción de níquel, debido a lo siguiente:

1. Se obtienen soluciones con alta concentración en el metal.

2. Se obtienen metales de alta pureza, ya que las impurezas pueden ser

removidas con facilidad.

3. Con el líquido apropiado, puede mantenerse un límite mínimo de pérdida.

En los depósitos de sulfuro de níquel - cobre la extracción se hace de la siguiente manera: primeramente se tuesta para liberar el azufre, y luego se funde para formar una masa de Ni - Cu - Fe, que posteriormente se bessemeriza para formar una mata de 75 a 80% de Cu - Ni. Esta mata se emplea directamente para obtener metal Monel, y el resto se funde especialmente para separar los sulfuros de Cu y Ni.

7. Procesos de industrialización del Níquel

Entre los procesos industriales, el niquelado es uno de los más utilizado en las industrias venezolanas. Esta técnica consiste en depositar sobre un objeto de metal más alterable que el níquel una capa de níquel por vía galvánica. Se sumerge el objeto, perfectamente desengrasado y libre de óxidos, en un baño cuya composición es aproximadamente la siguiente:

COMPUESTO

CANTIDAD

Sulfato de níquel

700 gr.

Sulfato niqueloso amónico

300 gr.

Cloruro de amonio

200 gr.

Agua

10 l.

Se une el objeto al cátodo y se sumerge en el baño un ánodo de níquel puro. La densidad de corriente se mantiene aproximadamente 2 amp./dm2, con una tensión de 3,8 voltios a la temperatura de 18º C. Se emplean diversos dispositivos mecánicos que producen una agitación del líquido alrededor de los electrodos. Después del depósito de níquel sobre la superficie del objeto, se lava este con agua, luego con una solución de cianuro de potasio y finalmente con una corriente de agua. Se seca y se pule. Este niquelado se utiliza para objetos de relojería, alumbrado, cerrajería, ornamentación, etc. Precede generalmente al cromado.

Otro proceso empleado en la industria, para la obtención del níquel puro, es el denominado tostación, en el cual se tuesta la muestra de níquel obtenida de una mena de sulfuro, para luego reducirla con carbón, y finalmente refinarla electrolíticamente obteniendo así el metal con alto grado de pureza.


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