Технологии, построенные на выщелачивании соединений никеля из его продуктов, находят более широкое использование в металлургии никеля, нежели в металлургии меди. В обоих случаях применение гидрометаллургических способов регламентируется извлечением благородных металлов при переработке сырья цветных металлов. В связи с этим при переработке окисленных никелевых руд гидрометаллургические методы распространены шире, чем в металлургии переработки медных или медно-никелевых руд. Однако в настоящее время все большее внимание уделяется гидрометаллургии промежуточных продуктов медно-никелевого производства — переработке медно-никелевых файнштейнов. Практически все технологии основаны на выщелачивании цветных металлов из окисленных никелевых руд, пирротиновых концентратов, полупродуктов с использованием сернокислых, аммиачных и солянокислых растворов.
Выщелачивание проводят при атмосферном и повышенном давлении при относительно высоких температурах в специальных герметичных аппаратах — автоклавах. Высокие температуры и давления позволяют ускорить полноту и скорость протекания химических реакций. Такие процессы получили название автоклавные.
Для переработки окисленных никелевых руд известны аммиачные технологии. Окисленную никелевую руду подвергают восстановительному обжигу, когда железо восстанавливается до магнетита, а никель и кобальт до металлов. Охлажденный огарок выщелачивают раствором, содержащим 5−7% аммиака и 4−6% СО, в турбоаэраторах с пневмоперемешиванием. Химизм процесса заключается в следующем:
Ni + 6NH3 + CO2 + ½ O2 = Ni (NH3)6 CO3
Никель переходит в раствор, железо в виде гидрооксида и большая часть кобальта остается в хвостах выщелачивания. Растворы выщелачивания подвергают термическому разложению с нагревом острым паром. При этом образуются нерастворимые соединения никеля и кобальта. Осадок прокаливают в трубчатых печах, что приводит к образованию закиси никеля с содержанием 88% Ni и 0,7% Со. Извлечение никеля из руды составляет 75%, извлечение кобальта — 20%.
Известна технология аммиачного выщелачивания медно-никелевых коцентратов в четырехкамерных автоклавах объёмом 120 м³. Обработка концентратов аммиачным раствором осуществляется при температурах 77−82 °С, давлении около 700 МПа. В раствор переходит никель, кобальт, медь, а железо окисляется и выпадает в осадок. в виде гдрооксида. Медь из растворов выделяется при нагревании до110 °С в виде сульфида меди. Никель восстанавливается водородом до металлического состояния. После отделения никеля кобальт из растворов выделяется осаждением сероводородом в виде судьфида. Из отработанного раствора выделяется сульфат аммония кристаллизацией. Основным недостатком аммиачных технологий является сложность утилизации сульфата аммония, как основного участника аммиачных технологических схем в условиях заполярья.
По технологии сернокислотного выщелачивания окисленные никелевые руды обрабатывают раствором серной кислоты при давлении 0,4−0,5 МПа в вертикальных автоклавах при температурах 240−250 °С. В раствор переходит до 95% никеля, кобальта и небольшое количество железа. Раствор выщелачивания очищают от железа по общепринятой технологии, нейтрализуют и обрабатывают сероводородом. При этом получается сульфидный концентрат, содержащий 55−60% никеля и 5−6% кобальта. Конечное извлечение металлов из руд составляет около 90%.
На НГМК используют технологию автоклавного выщелачивания растворами серной кислоты для переработки пирротиновых концентратов, содержащих до 4% Ni, до 3,5% Co, до 54% Fe, до 30% S. Выщелачивание проводят с использованием кислорода в 100 м³ автоклавах при температуре 108 °C. Цветные металлы переходят в раствор. В результате автоклавной переработки железо переходит в раствор в виде гидрооксидов, а сульфатная сера восстанавливается до элементарной.
Выходящая из автоклавов пульпа поступает в реакторы с механическим перемешиванием. При обработке раствора пульпы в реакторах металлизированными железорудными окатышами протекает реакция
MeSO4 + Fe + S° = MeS + FeSO4,
где Ме — цветной металл -никель, медь, кобальт.
В результате реакции образуются сульфиды меди, никеля и кобальта, которые выделяются в осадок. Серосульфидная пульпа поступает на флотацию с выделением серного концентрата и хвостов пустой породы и гидрооксидов железа. Образующийся серосульфидный концентрат направляют на вторую флотацию с получением сульфидного концентрата и серного концентрата. Сульфидный концентрат цветных металлов плавят в пирометаллургической технологии на штейн. Из серного концентрата получается товарная сера потребителю. В связи с тем, что производство серной кислоты в условиях Норильского региона нерентабельно, вследствие её транспортировки на предприятия материка, транспортировка серы не вызывает такого рода затруднений. Дальнейшая переработка серы в серную кислоту может быть осуществлена в любых условиях.