Π. Τζεφέρης, Δρ. Βιο-υδρομεταλλουργίας
Γεν. Διευθυντής Ορυκτών Πρώτων Υλών (ΟΠΥ),  Υπ. Περιβάλλοντος και Ενέργειας

 

 

Εικ. Ο ελληνικός λατερίτης (αριστερά) με τα προϊόντα θειικού νικελίου και κοβαλτίου (δεξιά). Η βιομηχανία μπαταριών λιθίου χρειάζεται το νικέλιο και το κοβάλτιο είτε με την μορφή υδροξειδίων είτε με τη μορφή θειικών ενώσεων που αμφότερα δύνανται να παραχθούν με υδρομεταλλουργική επεξεργασία των νικελιούχων λατεριτών.

Η Ελλάδα παραμένει δυνητικά μία χώρα που θα μπορούσε να συμβάλλει στην ευρωπαϊκή και παγκόσμια βιομηχανία συσσωρευτών EVs με την αξιοποίηση των φτωχών αλλά εκτεταμένων σιδηροκελιoύχων κοιτασμάτων (λατεριτών) που διαθέτει και ενδεχομένως όλων των πολυπληθέστερων κοιτασμάτων των γειτονικών βαλκανικών χωρών.

Το υπάρχον εργοστάσιο παραγωγής σιδηρονικελίου της ΛΑΡΚΟ στην Ελλάδα δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί νικέλιο για μπαταρίες, γιατί έχει σχεδιαστεί για πυρομεταλλουργική κατεργασία των λατεριτών. Δηλαδή το παραγόμενο νικέλιο πωλείται ως κράμα σιδηρονικελίου στην βιομηχανία του ανοξείδωτου χάλυβα ενώ το περιεχόμενο κοβάλτιο δεν ανακτάται και «χάνεται» μέσα στο κράμα. Το νικέλιο και το κοβάλτιο μπορούν αμφότερα να ανακτηθούν αυτοτελώς μόνο με υδρομεταλλουργική επεξεργασία, κατεργασία που διαφέρει από την πυρομεταλλουργική γιατί γίνεται σε υδατικό περιβάλλον, σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες, από 25 μέχρι 150 °C περίπου,  συνήθως με τη χρήση διαλύματος θειικού οξέος.

Επιπλέον, το πυρομεταλλουργικό εργοστάσιο της Λάρυμνας ολοκλήρωσε πλέον τον κύκλο του καθώς περιορίζονται δραματικά τα πλούσια σε νικέλιο κοιτάσματα που θα μπορούσαν να το τροφοδοτήσουν. Κατά την άποψή μας, την οποία άλλωστε έχουμε διατυπώσει εδώ και δεκαετίες,  η υιοθέτηση, της παραγωγής νικελίου (και κοβαλτίου) με την τεχνική της υδρομεταλλουργίας, (μπορεί να) είναι οικονομικά ανταγωνιστική, έχει πολύ χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις και επιπλέον  είναι πιο φιλική στο περιβάλλον [1]. Περαιτέρω, θα δώσει την δυνατότητα εκμετάλλευσης λατεριτικών αποθεμάτων με χαμηλή περιεκτικότητα (κάτω από 0,9-1% τουλάχιστον που απαιτεί η εφαρμοζόμενη σήμερα πυρομεταλλουργική τεχνική της αναγωγικής τήξης). Εφόσον εφαρμοστεί η συγκεκριμένη τεχνολογία, τότε τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα της χώρας μας θα αυξηθούν σημαντικά και  συνακόλουθα θα αυξηθεί και η διάρκεια ζωής της όλης δραστηριότητας  για πολλά ακόμη χρόνια.

Κι αυτό διότι θα μπουν σε παραγωγική λειτουργία τα διασκορπισμένα σε όλη την Ελλάδα φτωχά λατεριτικά κοιτάσματα πλην όμως υδρομεταλλουργικώς αξιοποιήσιμα. Και αν γίνει αυτό, πολύ γρήγορα θα μπορούν με τον ίδιο τρόπο να κατεργαστούν μαζί με τα δικά μας κοιτάσματα και τα πολύ περισσότερα βαλκανικά κοιτάσματα των λατεριτών που ως φτωχά επίσης παραμένουν αναξιοποίητα.

Τα πιθανά αποθέματα (μεταλλευτικοί πόροι-mineral resources)  σιδηρονικελιούχων μεταλλευμάτων (λατεριτών)  στην Ελλάδα υπολογίζονται σε >300 Mt, με τα βέβαια που έχουν απομείνει μετά την εντατική εκμετάλλευση της ΛΑΡΚΟ να είναι περίπου 130-160 Mt, με μέση περιεκτικότητα  0,4-0,9% Ni.

Υπενθυμίζεται ότι τα λατεριτικά νικελιούχα κοιτάσματα αποτελούν το 70-80 % των παγκοσμίων αποθεμάτων νικελίου και σίγουρα διαμορφώνουν  το παρόν και το μέλλον για την προμήθεια πρώτης ύλης αναφορικά με την παραγωγή του νικελίου αλλά και κοβαλτίου. Υπάρχουν σημαντικά τέτοια κοιτάσματα  στα Βαλκάνια (Αλβανία, Σερβία, Κόσοβο, Βοσνία, Fyrom, αλλά και Τουρκία) τα οποία είναι συνδεδεμένα με την παρουσία οφιολιθικών συμπλεγμάτων [2].

Όλα τα παραπάνω μπορούν να αξιοποιηθούν πέραν των συμβατικών ως τώρα χρήσεων του νικελίου-κοβαλτίου και ως πρώτη ύλη για την παραγωγή EV metals.

Από την γνωστή ρωμαϊκή φράση των πραιτοριανών όταν πέθαινε ο αυτοκράτορας στη Ρώμη «Augustus mortuus est, habemus novum Augustum!»,  έμεινε μέχρι τα χρόνια μας η φράση «ο βασιλιάς πέθανε, ζήτω ο βασιλιάς!».

Μπορεί ο ανοξείδωτος χάλυβας ή η πυρομεταλλουργία αν θέλετε- να μην έχουν πεθάνει, απλώς εμείς θα πρέπει να διαφοροποιήσουμε τόσο την παραγωγική διαδικασία όσο και το προϊόν επεξεργασίας των ελληνικών λατεριτών,  για να επιβιώσουμε στο μέλλον! Η Υδρομεταλλουργία διαμορφώνει το νέο τοπίο για την αξιοποίηση των ελληνικών λατεριτών και όχι μόνο!

Η υδρομεταλλουργική μέθοδος δεν είναι άγνωστη στην Ελλάδα. Ηδη στο Ε.Μ. Πολυτεχνείο (Εργαστήριο Μεταλλουργίας) έχει αναπτυχθεί (τα τελευταία 25 χρόνια) πρωτότυπη υδρομεταλλουργική μέθοδος για την καθετοποιημένη επεξεργασία λατεριτών. Αυτή περιλαμβάνει καταρχήν εκχύλισή τους σε σωρούς (Ηeap Leaching, HP) με διάλυμα θειικού οξέος σε ατμοσφαιρική πίεση. Η εκχύλιση σε σωρούς είναι πλέον καθιερωμένη διαδικασία για την επεξεργασία μεταλλευμάτων χαλκού, χρυσού και ουρανίου και σήμερα υλοποιείται σε ποικίλες εφαρμογές και κλίμακες από καθιερωμένες εταιρείες όπως η Glencore (Minara και Xstrata), Vale, BHPB και Anglo American και για τους νικελιούχους λατερίτες.

Η διαδικασία αυτή οδηγεί στην ανάκτηση του νικελίου και του κοβαλτίου στο διάλυμα εκχύλισης, αλλά παράλληλα πραγματοποιείται ταυτόχρονη μερική διαλυτοποίηση και των υπολοίπων μετάλλων, τα οποία περιέχονται ως οξείδια στο πλέγμα του λατερίτη: σιδήρου, μαγνησίου, αλουμινίου, χρωμίου.  Εν συνεχεία, γίνεται απομάκρυνση του σιδήρου, του αλουμινίου και του χρωμίου με χημική καταβύθιση (precipitation), μετά την οποία το μεταλλοφόρο διάλυμα περιέχει νικέλιο, κοβάλτιο και μαγνήσιο που διαχωρίζονται με την μέθοδο εξαγωγής σε οργανικούς διαλύτες (solvent extraction).

Ετσι καθίσταται δυνατή η τελική ανάκτηση του νικελίου και του κοβαλτίου, είτε με ηλεκτρόλυση (electrowinning) είτε ως ιζήματα, με καταβύθιση. Οι δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε ημιβιομηχανικό σωρό και σε συνεχές κύκλωμα πολλαπλών σταδίων, καταβύθισης και solvent extraction κατ’ αντιρροή, απέδειξαν την δυνατότητα ανάκτησης του νικελίου και του κοβαλτίου με μια υστέρηση περίπου 20% σε σχέση με την εκχύλιση υπό πίεση (HPAL)  (βλ. εικ.).

Εικ Πιλοτικό υδρομεταλλουργικό πρόγραμμα εκχύλισης λατεριτών σε σωρούς (ΛΑΡΚΟ , ΙΓΜΕ, ΕΜΠ) στο Μεταλλείο του Αγίου Ιωάννου Βοιωτίας, σωρός εκχύλισης 800t νικελιούχου μεταλλεύματος με περιεκτικότητα σε νικέλιο 0,7% για τη μελέτη της μεθόδου Εκχύλισης σε Σωρούς (heap leaching).     www.hydrometallurgy.metal.ntua.gr.

Ανάλογη υδρομεταλλουργική μέθοδος  έχει υιοθετηθεί ήδη και εφαρμόζεται βιομηχανικά από την εταιρεία MINARA RESOURCES LTD (θυγατρική της GLENCORE ) σε φτωχά λατεριτικά κοιτάσματα, στο Murrin-Murrin της Δυτ. Αυστραλίας, ένα παγκόσμιας κλάσης υδρομεταλλουργικό έργο.

Το κοίτασμα Murrin Murrin, 60km ανατολικά της πόλης Leonora, διαθέτει (μετά από εντατική εκμετάλλευση τουλάχιστον 2,5 δεκαετιών) βέβαια αποθέματα 145 Mt  με μέσες περιεκτικότητες >1,07% νικέλιο και 0,085% κοβάλτιο, δηλ. είναι αρκετά πλουσιότερο από τα δικά μας. Η δυναμικότητα παραγωγής του εργοστασίου είναι 40.000 τον. νικελίου και 3.500 τον. κοβαλτίου ετησίως.

Εικ. Οι υδρομεταλλουργικές εγκαταστάσεις στο Murrin Murrin της Αυστραλίας

Tα τελευταία χρόνια, οι  ετήσιες παραγωγές της μονάδας  (30-40 χιλ. τον. νικελίου και 3-3,5 χιλ. τον. κοβαλτίου) έχουν βελτιωθεί και έχουν πλησιάσει την δυναμικότητα με αποτέλεσμα να επιτυγχάνουν κάθε χρόνο την  πρώτη (ή την δεύτερη) μεγαλύτερη παραγωγή νικελίου-κοβαλτίου στην Αυστραλία (βλ. εικ).

Η διαφορά με την ελληνική μέθοδο  είναι ότι στο Murrin Murrin εφαρμόζεται  κυρίως η εκχύλιση υπό πίεση σε αυτόκλειστα (HPAL), που αποτελεί σήμερα παγκοσμίως και την πλέον καθιερωμένη βιομηχανική πρακτική, ενώ για τα ελληνικά σιδηρονικελιούχα προτείνεται η εκχύλιση σε σωρούς (HL) η οποία παρουσιάζει συγκριτικά πλεονεκτήματα υλοποιούμενη στην Ελλάδα και τους λατερίτες της και κυρίως μικρότερο κόστος.

Στην Κύπρο, η Hellenic Minerals Ltd ήδη δραστηριοποιείται επίσης στον τομέα της υδρομεταλλουργίας νικελιούχων μεταλλευμάτων, στην ιστορική περιοχή της Σκουριώτισσας. Η μονάδα ξεκίνησε την βιομηχανική παραγωγή μεικτών υδροξειδίων (MHP) νικελίου – κοβαλτίου και  εξαϋδρικού θειϊκού νικελίου (NiSO4 · 6H2O)  υψηλής καθαρότητας κατά το 2021, με  εισαγόμενο λατερίτη και παραγωγική δυναμικότητα 45 χιλ. τόνων  (10 χιλ. τόνων περιεχόμενου νικελίου).

Σε κάθε περίπτωση, το momentum είναι υπέρ μιας τέτοιας δραστηριότητας, κατά μείζονα λόγο για την Ελλάδα που διαθέτει την πρώτη ύλη από εγχώριες πηγές έστω κι αν αυτή είναι μικρής περιεκτικότητας στα ενδιαφέροντα μέταλλα.

Εντούτοις, η υδρομεταλλουργία η οποία προτείνεται ως λύση βιωσιμότητας για την ΛΑΡΚΟ, δεν αποτελεί πανάκεια.

Καταρχήν το κόστος πάγιου κεφαλαίου για την εγκατάσταση ενός εργοστασίου υδρομεταλλουργίας θα πρέπει να εξεταστεί σχολαστικά. Αυτό εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως τη μεταλλουργική μέθοδο που θα ακολουθηθεί, τη δυναμικότητα του εργοστασίου, το είδος του παραγόμενου προϊόντος αλλά και την ποιότητα της πρώτης ύλης που θα χρησιμοποιηθεί.

Για παράδειγμα, το τελικό κόστος κατασκευής  στο Murrin Murrin ξεπέρασε τελικά  το US $ 1.3 Δις (τιμές   1998) για μια μονάδα δυναμικότητας 40.000 τον.νικελιου , όμως εκεί η μέθοδος ήταν όπως εξηγήθηκε η HPAL. Αν χρησιμοποιηθεί η Εκχύλιση σε Σωρούς (Heap Leaching, HP) η οποία προτείνεται ως βέλτιστη για τους ελληνικούς λατερίτες, το κόστος μειώνεται σημαντικά.  Για μια μονάδα 10 χιλ. τον.  νικελίου (τροφοδοσία 2 εκατ. τον. μετάλλευμα 0.7% σε Ni) έχει εκτιμηθεί  περί τα 100 εκατ. $ (τιμές 2008)  [3]

Η αλήθεια είναι ότι η εκτίμηση αυτή έχει γίνει με τις πιο μετριοπαθείς παραδοχές και προφανώς χωρίς τις ραγδαίες αυξήσεις στις τιμές των μετάλλων των τελευταίων ετών, είναι όμως ενδεικτική για την απαίτηση μικρότερου κόστους κατασκευής και λειτουργίας μια τέτοιας μονάδας εκχύλισης σε σωρούς-εξαγωγής σε οργανικούς διαλύτες-ηλεκτρόλυσης, χωρίς να απαιτεί εξεζητημένες τεχνολογικά και ακριβές λύσεις.

Περαιτέρω, ας δούμε συνοπτικά τα ισοζύγια. Τα ελληνικά νικελιούχα μεταλλεύματα περιέχουν σήμερα κάτω από 1% νικέλιο και 0,05% κοβάλτιο, δηλαδή για κάθε έναν τόνο περίπου νικελίου που παράγεται, αντιστοιχούν και 50 κιλά κοβάλτιο. Στο προηγούμενο παράδειγμα για το ελληνικό  εργοστάσιο υδρομεταλλουργίας που παράγει 10.000 τόνους νικέλιο το έτος, το κοβάλτιο που θα μπορούσε να παραχθεί θα ήταν 500 τόνοι.  Αρα, το κοβάλτιο,  ακόμη και με την τριπλάσια τιμή σε σχέση με το νικέλιο, δεν μπορεί να αποφέρει τεράστια κέρδη και τα έσοδά από την πώληση του κοβαλτίου θα λειτουργούν επικουρικά στα συνολικά έσοδα της εγκατάστασης. Με βάση τις σημερινές τιμές πώλησης των δύο μετάλλων (30-35 χιλ. $/τον. Ni και 80 χιλ. $/ τον. Co), το 90% των εσόδων θα προέλθει από την πώληση του νικελίου, ενώ μόνο το 10% θα προέλθει από την πώληση του παραγόμενου κοβαλτίου.

Πάντως και ανεξάρτητα από τις προβλέψεις για προσωρινή μείωση των τιμών των EV μετάλλων (λιθίου, νικελίου και κοβαλτίου) την επόμενη διετία,  οι  μακροπρόθεσμες προοπτικές των μετάλλων παραμένουν ισχυρές.

Τέλος, θα πρέπει να εξεταστούν σχολαστικά και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της υδρομεταλλουργίας, οι οποίες είναι διαφορετικές από την πυρομεταλλουργία, μολαταύτα δεν λείπουν. Στην περίπτωση της υδρομεταλλουργίας, το κύριο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί είναι η διαχείριση και η ασφαλής απόθεση στο περιβάλλον του μεγάλου όγκου αποβλήτων-τελμάτων τα οποία παράγονται στο στάδιο της εκχύλισης με θειικό οξύ του νικελιούχου μεταλλεύματος και τα οποία δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως παραπροϊόν για κάποια άλλη βιομηχανική χρήση.

Συμπερασματικά,  τα ελληνικά  σιδηρονικελιούχα είναι αρκούντως πλούσια για την επιβίωση της δραστηριότητας στο μέλλον αρκεί να αξιοποιηθούν σωστά σε σχέση πάντα με τις ανάγκες της διεθνούς αγοράς αλλά και τις εκάστοτε περιβαλλοντικές υποχρεώσεις. Εντούτοις, για να αποφύγουμε και τους ..garimpeiros των EV metals που ελλοχεύουν σε κάθε γωνιά του πλανήτη, θα προσθέταμε ότι είναι  αρκούντως φτωχά για να μας κάνουν πλούσιους!

  1. Π. Τζεφέρης (2013).Το μέλλον της ΛΑΡΚΟ, https://www.oryktosploutos.net/2016/05/blog-post_17-15/
  2. Αποστολίκας Αθ. (2010). Κοιτασματολογία Νικελίου, ΕΦΥΡΑ 2010.
  3. Agatzini-Leonardou et al. (2021). Heap leaching of Greek low-grade nickel oxide ores by dilute sulphuric acid at a pilot-plant scale , International Conference RawMat2021, Session B8, 7 September 2021.

 

 

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here