ИТС 12–2025 Производство никеля и кобальта

Оглавление

Введение

Предисловие

Область применения

Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

1.1. Никель- и кобальтсодержащие руды. Запасы и ресурсы

1.2. Добыча никеля и кобальта

1.3. Производство никеля и кобальта

1.3.1. Переработка латеритовых руд с получением богатых

промпродуктов или товарных металлов

1.3.2. Переработка сульфидных руд с получением файнштейна

1.3.3. Получение рафинированного никеля

1.3.4. Переработка кобальтомышьяковых и медно-кобальтовых руд ..39

1.4. Ресурсная база никеля в России

1.5. Ресурсная база кобальта в России

Раздел 2. Основные технологические процессы и оборудование, применяемые в

настоящее время при производстве никеля и кобальта в Российской Федерации.

Текущие уровни эмиссий

2.1. Технологии производства никеля из сульфидных медно-никелевых

концентратов

2.1.1. Головные переделы

2.1.2. Рафинировочные переделы

2.2. Технологии производства никеля из окисленных руд

2.3. Технологии производства кобальта

Раздел 3. Определение наилучших доступных технологий

Раздел 4. Наилучшие доступные технологии

4.1. Системы экологического менеджмента (СЭМ)

4.2. Энергоменеджмент и энергия

4.3. Контроль технологических процессов и мониторинг эмиссий

100

4.4. Сокращение расхода реагентов и материалов

101

4.5. Неорганизованные эмиссии

102

4.6. Организованные эмиссии

106

4.7. Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

112

Раздел 5. Экономические аспекты применения наилучших доступных технологий при

производстве никеля и кобальта

117

Раздел 6. Перспективные технологии при производстве никеля и кобальта

119

6.1. Технология двухзонной печи Ванюкова

119

6.2. Усовершенствование технологии гидрометаллургического

обогащения бедного никель-пирротинового концентрата

123

6.3. Производство никеля электроэкстракцией рафинированием ПНТП125

6.4. Производство никеля электроэкстракцией растворов

выщелачивания никелевого концентрата от разделения файнштейна .127

6.5. Технология производства карбонильного никеля с использованием

синтеза среднего давления

129

Заключительные положения и рекомендации

132

Приложение А (обязательное) Перечни маркерных веществ и технологических

показателей

133

А.1. Перечень маркерных веществ

133

А.2. Перечень технологических показателей

133

Приложение Б (обязательное) Перечень НДТ

137

Приложение В (обязательное) Ресурсная и энергетическая эффективность

139

Библиография

142

III

Введение

Наилучшая доступная технология

- технология производства продукции

(товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных

достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей

охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее

применения.

Наилучшая доступная технология определяется в информационно-техническом

справочнике и является инструментом технологического нормирования, применяемого

к субъектам хозяйствования, отнесенным к I категории объектов негативного

воздействия и II категории в случае получения комплексного экологического

разрешения.

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным

технологиям (далее - справочник НДТ) «Производство никеля и кобальта» разработан

на основании анализа распространенных в Российской Федерации и перспективных

технологий, оборудования, сырья, других ресурсов с учетом климатических,

экономических и социальных особенностей Российской Федерации.

Справочник НДТ разработан взамен справочника НДТ ИТС

12-2019

«Производство никеля и кобальта» в соответствии с распоряжением Правительства

Российской Федерации от 10 июня 2022 г. № 1537-р «Об утверждении поэтапного

графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим

доступным технологиям» [1].

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-2019 [2],

формат описания технологий - ГОСТ Р 113.00.04-2020 [3], термины приведены в

соответствии с ГОСТ Р 113.00.12-2023 [4].

Краткое содержание справочника

Введение. Представлено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. Указаны цель разработки справочника НДТ, его статус,

законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с

установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными

документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые

распространяется действие справочника НДТ.

В разделе 1 представлена информация о мировом состоянии и уровне развития

никель-кобальтовой промышленности - основных производителях и потребителях

никеля и кобальта, рудной базе, применяемых при производстве технологических

процессах, качестве товарной продукции.

В разделе 2 представлены сведения о технологических процессах, применяемых

при производстве никеля и кобальта из руд и концентратов, дана оценка потребления

энергоресурсов и уровней эмиссий в окружающую среду, характерных для производства

никеля и кобальта в Российской Федерации.

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями

Российской Федерации в рамках разработки справочника НДТ, а также различных

литературных источников.

В разделе 3 описаны особенности подходов, примененных при разработке

данного справочника НДТ.

В разделе 4 приведено краткое описание НДТ для производства никеля и

кобальта, включая:

- системы экологического и энергетического менеджмента, контроля и

мониторинга технологических процессов;

- технические и технологические решения для повышения энергоэффективности,

ресурсосбережения, снижения эмиссий загрязняющих веществ, методы обращения с

отходами и побочными продуктами производства.

В разделе 5 приведены доступные сведения об экономических аспектах

реализации НДТ на предприятиях Российской Федерации.

В разделе 6 приведены краткие сведения о новых технологических и технических

решениях (не применяемых в России на момент подготовки справочника), направленных

на повышение энергоэффективности, ресурсосбережения, снижение эмиссий

загрязняющих веществ, эффективное обращение с отходами, промежуточными и

побочными продуктами.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о

технической рабочей группе, принимавшей участие в разработке справочника НДТ,

рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов

их деятельности.

Приложения. Приведены перечень маркерных загрязняющих веществ, перечень

технологических показателей, перечень НДТ, сведения о ресурсной (в том числе

энергетической) эффективности.

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных

при разработке справочника НДТ.

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-технического

справочника по наилучшим доступным технологиям установлены постановлением

Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 [5]. Перечень

областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением

Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р [6].

Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

Разработчик

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Производство никеля

и кобальта» (ТРГ 12), созданной приказом Минпромторга от 07 марта 2025 г. № 1126

«О создании технической рабочей группы «Производство никеля и кобальта».

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных

технологий (далее - Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве никеля и

кобальта технологических процессов, оборудования, технических способов, методов,

в том числе позволяющих снизить эмиссии в окружающую среду, сократить

водопотребление, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов. Из

числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены

решения, отнесенные к НДТ. В справочнике НДТ установлены технологические

показатели, соответствующие выделенным НДТ.

Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Настоящий справочник НДТ разработан в соответствии со ст.

28.1, п.

Федерального закона от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [7]

на основе результатов анализа деятельности предприятий по производству никеля и

кобальта в Российской Федерации и с учетом материалов Европейского союза (ЕС) по

наилучшим доступным технологиям для предприятий цветной металлургии (Best

Available Techniques (BAT) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries) с

учетом особенностей производства никеля и кобальта в Российской Федерации.

Сбор данных

Информация о технологических процессах, технических способах, методах,

применяемых при производстве никеля и кобальта в Российской Федерации, была

собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора

данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по

наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли,

утвержденным приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 г. № 4841 [8].

Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ,

разрабатываемыми (актуализируемыми) в соответствии с [7], приведена в разделе

«Область применения».

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК

ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА

Production of nickel and cobalt

Дата введения - 2026-09-01

Область применения

Настоящий справочник НДТ «Производство никеля и кобальта» распространяется

на процессы производства первичных никеля и кобальта, т. е. получаемых из рудного

сырья.

Поскольку производство никеля, кобальта и меди из сульфидных медно-

никелевых руд включает ряд последовательных операций в едином взаимосвязанном

производственно-технологическом процессе, справочник также распространяется на

процессы производства меди из такого сырья.

Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными

видами деятельности по производству первичного никеля и кобальта, которые могут

оказать влияние на объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:

- хранение, подготовка и транспортировка сырья;

- хранение и подготовка топлива, материалов, реагентов и продукции;

- производственные процессы (пирометаллургические, гидрометаллургические).

Справочник НДТ не распространяется на:

- добычу и обогащение никелевых и полиметаллических руд на месторождениях

(область действия ИТС НДТ 23);

- вопросы, которые касаются исключительно обеспечения промышленной

безопасности или охраны труда.

Вопросы обеспечения промышленной безопасности и охраны труда частично

рассматриваются только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности,

включенные в область применения настоящего справочника НДТ.

Дополнительные виды деятельности при производстве никеля и кобальта,

а также соответствующие им справочники НДТ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности при производстве никеля и кобальта

и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Методы очистки сточных

ИТС 8-2022 Очистка сточных вод при производстве продукции

вод,

направленные

на

(товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных

сокращение

сбросов

предприятиях

металлов в водные объекты

Методы очистки выбросов

ИТС 22-2016 Очистка выбросов вредных (загрязняющих)

загрязняющих веществ в

веществ в атмосферный воздух при производстве продукции

атмосферный воздух

(товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на

крупных предприятиях

Окончание таблицы 1

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Хранение

обработка

ИТС 46-2019 Сокращение выбросов загрязняющих веществ,

материалов

сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании

товаров (грузов)

Промышленные системы

ИТС 20-2016 Промышленные системы охлаждения

охлаждения, градирни,

пластинчатые

теплообменники

Обращение с отходами

ИТС 9-2025 Обезвреживание отходов термическим способом

(сжигание отходов)

ИТС 15-2025 Утилизация и обезвреживание отходов (кроме

обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)

Выработка

пара

ИТС 38-2024 Сжигание топлива на крупных установках в целях

электроэнергии на тепловых

производства энергии

станциях

Вопросы производственно-

ИТС 22.1-2021 Общие принципы производственного

экологического контроля

экологического контроля и его метрологического обеспечения

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Сфера распространения справочника НДТ

Наименование продукции

Наименование вида

ОКПД 2

ОКВЭД 2

по ОК 034-2014 (ОКПД)

деятельности по ОКВЭД 2

Производство

металлургическое

Производство основных

24.4

драгоценных металлов и

прочих цветных металлов,

производство ядерного

топлива

Производство прочих

24.45

цветных металлов

Производство никеля

24.45.1

Никель необработанный;

промежуточные продукты

металлургии никеля

24.45.11

Никель необработанный

Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

Мировое производство первичного никеля составило 3,363 млн т в 2023 году и, по

прогнозам, достигнет 3,526 млн т в 2024 году и 3,735 млн т в 2025 году. Оценки не

включают поправочный коэффициент на возможные перебои в производстве [9].

Под первичным никелем, по определению International Nickel Study Group,

подразумевается продукция плавильных и рафинировочных заводов, пригодная для

использования потребителями, в том числе:

- никель класса I с содержанием никеля 99 % и выше (электролитный никель - в

виде полноразмерных или резаных катодов, гранулы, брикеты, порошки/хлопья,

пеллеты, рондели);

- никель класса II c содержанием никеля менее 99 % (ферроникель, оксид

никеля/синтер, ютилити-никель, никелистый чугун).

Отдельная группа включает химикаты на основе никеля.

Объем производства 10 крупнейших стран-производителей составил 93 % от

общего объема мирового производства в 2023 году. Индонезия продемонстрировала

рост производства и стала крупнейшей страной-производителем первичного никеля.

(табл. 1.1) [10].

Таблица 1.1 - Производство никеля во всех видах в 2023 году по странам [10].

Производство первичного

Доля от мирового

Страна

никеля, тыс. т никеля

производства, %

Индонезия

1410

41,93

Китай

970

28,84

Япония

148

4,40

Россия

126

3,75

Канада

113

3,36

Австралия

2,74

Новая Каледония

2,14

Норвегия

2,83

Бразилия

1,70

Финляндия

1,67

Прочие страны

221

6,57

Мир в целом

3363

100

Мировое потребление первичного никеля составило 3,193 млн т в 2023 году и

3,347 млн т в 2024 году. INSG прогнозирует рост до 3,537 млн т в 2025 году.

Мировое потребление первичного никеля превысило 1 млн т в 1997 году, после

чего последовал ускоренный рост с 2000 года. Потребовалось 20 лет (1997 - 2016),

чтобы вырасти еще на млн тонн, и еще 8 лет (2016 - 2023) чтобы превысить потребление

первичного никеля больше 3 млн т (рис. 1.1) [10].

Рисунок 1.1 - Мировое производство первичного никеля, его использование и

рыночный баланс (в 1000 тонн) 2015-2025 гг. [11]

Никель - это высококачественный материал, используемый в строительстве,

автомобилестроении, нефтехимии, производстве и сварке, энергетике и

возобновляемых источниках энергии, электронике, транспорте и водном секторе

(рис. 1.2).

К основным никельсодержащим материалам относятся нержавеющая сталь,

суперсплавы, низкорасширяемые магнитные и сплавы с памятью формы, легированные

стали, чугун и литейные сплавы, медные сплавы, чистый никель и другие сплавы,

гальванопокрытие и гальванопластика, а также никелевые химикаты.

Нержавеющая стальная промышленность является крупнейшим потребителем

первичного никеля и никелевого лома, за ней следуют аккумуляторы, сплавы,

специальная сталь, гальванопокрытие и литейные заводы. По оценкам, в 2023 году на

долю нержавеющей стали приходилось около 65 % всего потребления первичного

никеля, а также было потреблено около 972 000 тонн никеля, содержащегося в

нержавеющем ломе. На аккумуляторную промышленность приходилось

%, а

остальная часть использовалась другими вышеупомянутыми отраслями.

По Никелевому контракту Лондонской биржи металлов (ЛБМ) может быть

поставлен первичный никель (т. е. произведенный из рудного сырья) в виде катодов

(полноразмерных или резаных), дроби или брикетов, удовлетворяющий по химическому

составу одному из двух стандартов: ASTM Standard Specification for Nickel B39-79 (2018)

или GB/T 6516-2025 - Ni9990 grade (табл. 1.2, 1.3).

Таблица 1.3 - Описание и химический состав некоторых марок никеля, зарегистрированных на ЛБМ (данные компаний)

Марки

VALE NICKEL

GUORUN

JINTUO

NICKEL HP**

NIKKELVERK

VALE NICKEL

Severonickel Combine

PELLETS

GRADE 1

NICKEL

PELLETS

Н-1Y

Завод

Copper Cliff,

Китай

Sandouville,

Nikkelverk,

Clydach,

Kola GMK, Россия

Канада

Франция

Норвегия

Британия

Химический состав

≥ 99,98

99,99

> 99,98

≥ 99,98

99,97

Со

≤ 0,00005

≤ 0,007

0,005

< 0,00009

< 0,0002

≤ 0,00005

0,011

≤ 0,001

≤ 0,005

0,002

0,0009

< 0,001

≤ 0,01

0,0046

≤ 0,007

≤ 0,005

0,005

0,0021

< 0,002

≤ 0,015

0,007

≤ 0,0005

≤ 0,001

0,001

< 0,0003

< 0,0002

≤ 0,0005

0,0006

≤ 0,0005

0,0015

< 0,00012

< 0,0001

≤ 0,0005

0,0071

≤ 0,00005

≤ 0,001

0,001

< 0,0001

< 0,0002

≤ 0,00005

0,00065

≤ 0,00005

≤ 0,0003

0,0003

0,00006

< 0,0002

≤ 0,00005

0,00036

≤ 0,00005

≤ 0,0008

0,0008

< 0,00005

≤ 0,00005

0,0003

≤ 0,0005

≤ 0,0012

0,001

≤ 0,0005

0,0008

≤ 0,00005

≤ 0,001

0,001

< 0,0002

≤ 0,00005

˂0,0003

≤ 0,00005

≤ 0,0003

0,0003

< 0,00001

≤ 0,00005

˂0,0001

≤ 0,00005

≤ 0,0003

0,0003

≤ 0,00005

˂0,0001

≤ 0,00005

≤ 0,0003

0,0003

≤ 0,00005

˂0,0001

≤ 0,00005

≤ 0,0003

0,0003

≤ 0,00005

˂0,00002

≤ 0,00005

≤ 0,001

0,001

≤ 0,00005

≤ 0,001

0,001

≤ 0,00005

˂ 0,0002

≤ 0,00005

≤ 0,001

0,001

≤ 0,00005

˂ 0,0002

< 0,007

≤ 0,01

Вид продукции *

РК, К

К, РК

Размеры

D <20 мм

90 × 95 см

К: 77 × 130 см

К: 72 × 128 см

D <20 мм

К: 800×900 (+/-50) мм

Толщина:

РК: 100 × 100

РК: 25 × 25

880×1050 (+/-50) мм

3 / 5 мм

50 × 50 мм

50 × 50

толщина: 2-6 мм

Толщина: 13-

100 × 100 мм

РК: 25,4×25,4 мм

15 мм

50,8×50,8 мм

101,6×101,6 мм

Толщина: 2-6 мм

* К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь. ** Регистрация на ЛБМ не продлена.

Продолжение таблицы 1.3

Марки

Severonickel Combine Н-1

NORNICKEL

Norilsk Nickel Harjavalta

Завод

Kola GMK, Россия

Norilsk Nickel Harjavalta

Химический состав

99,96

> 99,7

> 99,80

Со

0,011

0,0222

0,0020

0,0051

0,0001

0,0041

0,007

0,0026

0,0202

0,0006

0,0009

0,011

0,0005

< 0,0001

0,00085

< 0,0001

0,00065

0,0001

< 0,0001

0,0003

< 0,0001

0,0008

< 0,0005

˂ 0,0003

< 0,0002

˂ 0,0001

< 0,0001

˂ 0,0001

< 0,0004

˂ 0,00002

< 0,0010

< 0,0001

˂ 0,0002

Вид продукции*

К, РК

Размеры

К: Технология электрорафинирования

К:

30×40×20 мм

(с необрезанной кромкой)

890×970 мм

890×980 (+/-50) мм

Толщина: 7-12 мм

935×1135 (+/-50) мм

РК:

935×1185 (+/-50) мм

12,7×12,7 мм,

(с обрезанной кромкой)

25,4×25,4 мм,

800×900 (+/-50) мм

50,8×50,8 мм

900×1120 (+/-50) мм

101,6×101,6 мм

900×1160 (+/-50) мм

Толщина: 8-12 мм

Толщина: 2--6 мм

Окончание таблицы 1.3

Марки

Severonickel Combine Н-1

NORNICKEL

Norilsk Nickel Harjavalta

Завод

Kola GMK, Россия

Norilsk Nickel Harjavalta

Химический состав

Размеры

Технология электроэкстракции:

1340×935 мм

Толщина: 3-12 мм

РК:

25,4×25,4 мм,

50,8×50,8 мм,

101,6×101,6 мм

Толщина: 2-6 мм

* К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь.

В дополнение к таблице 1.3 в таблице 1.4 приведено описание никелевой продукции зарубежных производителей, не

зарегистрированной на ЛБМ.

Таблица 1.4 - Описание и химический состав никелевой продукции, не зарегистрированной на ЛБМ (данные компаний)

Pellets:

Rounds:

Disks:

Завод/

Copper Cliff/ Vale

Clydach/ Vale

Long Harbour/ Vale

Copper Cliff, Vale

Clydach,Vale

Компания

Наимен.

Nickel P-Pellets

Nickel S-Pellets

Nickel Melt Rounds

Nickel Disks

Хим. состав

> 99,98

> 99,97

Min 99,8

Min 99,8¹

Со

˂ 0,00002

˂ 0,0006

˂ 0,004

˂ 0,007

˂ 0,011

˂ 0,005

˂ 0,0001

˂ 0,0002

~ 0,022 - 0,030

˂ 0,00004

˂ 0,0001

˂ 0,00002

˂ 0,000002

˂ 0,00001

˂ 0,000001

Вид

Электр. никель в виде

Карбонил. дробь

Карбонильный Ni в виде дисков

продукции

«пуговиц»

Продолжение таблицы 1.4

Pellets:

Rounds:

Disks:

Диам. ≈ 25-29 мм, толщина ≈ 5-

Диам. ≈ 14-18 мм,

Диам. > 11 мм,

Размеры

Диам. ≈ 8-12 мм

Диам. ≈ 6-14 мм

6 мм, вес 26-32 г

толщина 3,5-5,5 мм

толщина > 5 мм

¹ - по химическому составу превосходят следующие стандарты: ASTM B39, BS 375, R 99.5, NR9980, ISO 6283

Chips:

Завод, Компания

Copper Cliff, Vale

Clydach, Vale

Jinhcuan/ Jinhcuan Group

Наимен.

Nickel Plating Chips

Electrolytic Nickel Chips

P-1

P-2

H-1

H-2

Хим. состав

> 99,98

> 99,96*

> 99,9*

> 99,94*

> 99,9*

Со

˂ 0,00002

0,02

0,08

0,02

0,08

˂ 0,0006

˂ 0,004

0,01

0,02

0,01

0,02

˂ 0,007

0,01

0,02

˂ 0,0001

0,001

0,02

˂ 0,00004

˂ 0,0002

0,01

0,02

0,01

0,02

˂ 0,00002

0,0015

0,002

0,0015

0,002

˂ 0,000002

˂ 0,000003

0,001

0,002

0,001

0,0008

0,001

0,0008

0,001

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,0003

0,0008

0,001

0,002

0,001

0,002

Вид продукции

Карбонильный Ni в виде «похожем на диски»

Электролитный Ni в виде «пуговиц»

Размеры

Диам. ≈17-25 мм,

Диам. ≈18-22, толщина ≈4-5 мм

толщина ≈4-5 мм

* - Ni+Co

Продолжение таблицы 1.4

Tonimet

Utility

Handy Nickel

Завод,

Kaohsiung, Onsan,

Niihama, Sumitomo

Matsusaka, Vale

Long Harbour, Vale

Компания

Dalian, Vale

Metal Mining

Наимен.

Tonimet briquettes

Tonimet compacts

Utility Nickel

Utility Rounds

Handy-E

Handy-S

Хим. состав

~ 93

~ 97

> 97

~ 97

≥ 99,8

≥ 99,9*

Со

~ 1,3

~ 1,4

~ 2,4

≤ 0,15

~ 0,6

~ 0,7

~ 0,015

≤ 0,02

~ 0,2

~ 0,005

≤ 0,01

≤ 0,010

~ 0,003

~ 0,1

~ 0,0005

≤ 0,001

0,01 - 0,03

~ 0,1

~ 0,4

~ 0,090

≤ 0,005

~ 0,1

~ 0,001

≤ 0,004

≤ 0,005

˂ 0,001

~ 0,005

~ 0,0001

≤ 0,001

≤ 0,0015

Ni, рафинир. по собств.

Ni, рафинир. по собств. способу

Ni, рафинир. по

Ni, рафинир. по собств.

Электрол. Ni в виде

Вид прод-и

способу в виде гранул или

в виде «прессовок» цилиндрич.

собств. способу в

способу в виде

«пуговиц»

брикетов

формы

виде дроби

«пуговиц»

Гранулы: 10-100 меш.

Диам. 25-29 мм,

0,2-0,4 мм (60-90 %)

Диам. × высота

Размеры

3 - 80 мм (> 96 %)

толщина 5-6 мм, вес

Диаметр ~ 20 мм

0,4-0,9 мм (10-40 %)

25×15 мм

26-32 г

Брикеты: 20×30×15 мм

* - Ni+Co

Мировое производство рафинированного кобальта выросло на 17 % в 2024 году

по сравнению с 2023 годом, достигнув 222 тыс. т кобальта. Большая часть этого роста

пришлась на производителей химической продукции и порошков [13] (табл. 1.5).

Таблица 1.5 - Доля мирового производства рафинированного кобальта в 2022-2024

годах, % [13]

Компания/страна

2022

2023

2024

Китай

76.1 %

78.6 %

78.5 %

Финляндия

9.9 %

8.3 %

8.8 %

Канада

4.0 %

2.9 %

3.1 %

Япония

0.2 %

1.8 %

1.9 %

Мадагаскар

1.9 %

1.6 %

1.8 %

Индонезия

0,8 %

1,7 %

Норвегия

1.9 %

1.6 %

1.4 %

Австралия

2.0 %

1.6 %

1.4 %

Остальные

2.9 %

1.6 %

Ожидается, что спрос на вторичный кобальт увеличится с 6 % в 2023 году до 10 %

к 2030 году и 29 % к 2040 году. Это обусловлено не только доступностью лома, но и

развитием технологий переработки и извлечения кобальта из этих технологий. Объемы

переработанного кобальта могут вырасти более чем в 16 раз к 2040 году. Структура

потребления кобальта представлена на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - Структура потребления кобальта в 2024 году (100 % = 222 кт) [13]

По Кобальтовому контракту Лондонской биржи металлов (ЛБМ), введенному в

действие в 2009 году, поставляемый кобальт должен был иметь чистоту минимум

99,3 %, но с января 2018 года этот показатель заменен на 99,80 %. Таким образом, на

ЛБМ может быть поставлен кобальт минимальной чистоты 99,80 %, а содержание

прочих элементов указывается каждым производителем зарегистрированной на ЛБМ

марки кобальта. (таблицы 1.6, 1.7) Кобальт может быть в виде катодов (ломаных или

резаных), слитков, брикетов, «пуговиц» или (с 2015 года) крупнозернистого порошка.

Таблица 1.6 - Марки кобальта, зарегистрированные на ЛБМ (по данным ЛБМ)

Вид

Производитель/страна

Марка

продукции¹

Votorantim Metais S.A., Бразилия

TOCANTINS ALLOY GRADE

ЛК

99,8 %²

Vale Canada Limited, Канада

VALE ELECTROLYTIC

ПГ

COBALT ROUNDS

Yantai Cash Industrial Co., Ltd., Китай

CASH (см.17/241)

РК

Jinchuan Group Co., Ltd, Китай

GOLDEN CAMEL 9995

РК

Jiangsu Cobalt Nickel Metal Co., Ltd., Китай

KLK 9995

РК

Huayou Cobalt Co., Китай

Huayou³

РК

Freeport Cobalt Oy, Финляндия

FC Coarse Powder S1

d200/1000

Sumitomo Metal Mining Co., Ltd, Япония

SMM CO 99,8 %

РК

CTT - Compagnie de Tifnout

CMBA⁴

ЛК

Tiranimine, Марокко

Kasese Cobalt Company Limited, Уганда

KCCL²

ЛК

JSC «Kola GMK», Россия

NORILSK 1

РК

Chambishi Metals Plc, Замбия

CMA

ЛК

Chambishi Metals Plc, Замбия

CMP

ЛК

1. Виды продукции: ЛК - ломаные катоды; РК - резаные катоды; ПГ - «пуговицы»; СЛ - слитки; П -

порошок.

2. Регистрация на ЛБМ не продлена.

3. Произведен 16.07.2019 г. или после этой даты.

4. Произведен 26.04.2011 г. или после этой даты.

Таблица 1.7 - Описание и химический состав кобальтовой продукции, зарегистрированной на ЛБМ (Co - мин. содержание, примеси -

макс. содержание)

Марки

VALE

TOCANTINS

SMM CO

GOLDEN

KCCL²

KLK

CASH

CMBA

ELECTROLYTIC

ALLOY GRADE

99.8 %

CAMEL

9995

пересмотр.

COBALT ROUNDS

99,8 %¹

9995

Регистрация

18.04.2012

17.11.09

23.11.09

30.11.09

18.01.10

29.01.10

04.05.10

26.04.11

22.08.18

Хим. состав

0,0002

0,0010

0,002

0,003

0,001

0,002

0,0002

0,0005

0,00002

0,0005

0,0003

0,0007

0,0003

0,0005

0,0003

0,0050

0,0060

0,01

0,005

0,012

0,007

0,005

0,0075

0,010

0,0010

0,005

0,0050

0,0001

0,0020

0,0005

0,0003

0,005

0,0005

0,0003

0,005

0,0010

99,8

99,80

99,8

99,95

99,8

99,95

99,80

0,0010

0,005

0,0020

0,0002

0,0030

0,01

0,003

0,02

0,006

0,004

0,005

0,0050

0,0008

0,0100

0,01

0,006

0,02

0,006

0,005

0,006

0,010

0,0010

0,002

0,005

0,002

0,001

0,002

0,0020

0,0008

0,0030

0,001

0,005

0,01

0,005

0,001

0,005

0,0050

0,0100

0,17

0,0800

0,15

0,002

0,08

0,008

0,005

0,01

0,030

0,0005

0,001

0,002

0,001

0,0008

0,0020

0,001

0,0004

0,01

0,0005

0,001

0,0005

0,0050

0,0100

0,0010

0,0050

0,001

0,008

0,002

0,001

0,007

0,010

0,0004

0,0003

0,0005

0,0003

0,0006

0,0001

0,0010

0,001

0,003

0,001

0,003

0,0003

0,0005

0,0003

0,0005

0,0016

0,0025

0,005

0,002

0,01

0,003

0,001

0,002

0,0050

Вид

ПГ

ЛК

РК

ЛК

РК

ЛК

продукции³

1.1. Никель- и кобальтсодержащие руды. Запасы и ресурсы

Содержание никеля в земной коре составляет около 0,01 % масс., он занимает

пятое место по распределению в земной коре, уступая лишь Fe, O, Si и Mg. Однако

число пригодных для экономически эффективного извлечения металла промышленных

месторождений ограничено.

Мировые запасы никеля в рудах оцениваются в 89 млн т. Выявленные наземные

ресурсы никеля в рудах (табл. 1.8), содержащих 1 % никеля или больше, составляют по

крайней мере 130 млн т никеля, в том числе 60 % в латеритовых и 40 % в сульфидных

месторождениях. Значительные ресурсы никеля сосредоточены также в глубоководных

конкрециях.

Около

8,5 % мировых запасов никеля сосредоточено в России

(8,3 млн т).

По этому показателю Россия занимает 4-е место в мире, уступая Индонезии (55 млн т),

Австралии (24 млн т) и Бразилии (16 млн т) (табл. 1.8) [14].

Таблица 1.8 - Мировые запасы никеля на 2023 год, тыс. т [14]

Страна

Запасы

Индонезия

55000

Австралия

24000

Бразилия

16000

Россия

8300

Новая Каледония

7100

Филиппины

4800

Китай

4200

Канада

2200

США

340

Другие страны

9100

Основными геолого-промышленными типами месторождений никеля и кобальта

являются магматические сульфидные медно-никелевые, гипергенные силикатные

никелевые коры выветривания и гидротермальные арсенидные и сульфоарсенидные

никель-кобальтовые и собственно кобальтовые месторождения (табл. 1.9). Важнейшие

промышленные минералы никеля (и кобальта) приведены в табл. 1.10.

Таблица 1.9 - Мировые запасы кобальта на 2023 год, тыс. т [15]

Страна

Запасы

Демократическая Республика Конго

6000

Австралия

1700

Куба

500

Индонезия

500

Филиппины

260

Россия

250

Канада

230

Окончание таблицы 1.9

Страна

Запасы

Мадагаскар

100

Папуа-Новая Гвинея

США

Турция

Прочие страны

780

Мировые запасы кобальта, по оценкам US Geological Survey, составляют 11 млн т,

а выявленные наземные ресурсы - около 25 млн т. В дополнение к этому ресурсы

кобальта в железомарганцевых конкрециях и корках на океанском дне оцениваются

почти в 120 млн т [15].

Таблица 1.10 - Важнейшие промышленные минералы никеля и кобальта [16]

Содержание, %

Название минерала и химическая формула

Сульфиды

Пентландит (Fe, Ni)9S8

22-42

1-3

Никелистый пирротин FeS

0,4-0,7

Миллерит NiS

61-64

0,1-0,5

Линнеит Co3S4

40-53

Кобальтпирит (Fe, Co)S2

0,05-3

Арсениды, сульфоарсениды и арсенаты

Скуттерудит CoAs3

0-9

11-20

Саффлорит (Со, Fe)As2

0-0,3

10-30

Шмальтин - хлоантит (Cо, Ni)As2

1-21

4-24

Кобальтин CoAsS

0,5-2

26-34

Эритрин Co3(AsO4)2 · 8H2O

0-6

20-30

Силикаты, гидросиликаты и гидроксиды

Гарниерит (Ni, Mg)4[Si4O10] (OH)4 · 4H2O

16-35

0-0,1

Ревдинскит (Ni, Mg)8[Si4O10] (ОН)8

16-35

0,0-0,1

Никелевый копролит (Mg, Ni)4[Si4O10] (ОН)4 · 4Н2О

10-15

Следы

Нонтронит m{Mg3[Si4O10](OH)2} p{(Al, Fe)2 [Si4O10] (ОН)2}

0,5-2,0

Следы

Никелевый серпофит (Mg, Ni, Fe)6[Si4O10] (ОН)8

4-5

Следы

Характерной особенностью сульфидных месторождений, сосредоточенных

преимущественно на территории России и Канады, является сравнительно

выдержанный минеральный состав руд. Главными минералами руд являются пирротин,

пентландит, халькопирит и магнетит. Руды содержат никель, медь, кобальт,

платиноиды, а также селен и теллур, золото, серебро и серу. Месторождения

описываемого типа являются ведущими в запасах и добыче никеля и кобальта в России.

В сульфидных рудах чаще всего основная часть никеля встречается в виде

минерала пентландита (Ni, Fe)9S8. Лишь небольшие количества никеля бывают

представлены миллеритом NiS, виоларитом Ni2FeS4 и никельсодержащим пирротином

(Fe, Ni)8S9. В рудах некоторых месторождений Австралии, например, существенная

часть никеля представлена полидимитом Ni3S4. Пентландит всегда встречается

вместе с другими сульфидными минералами, чаще всего с пирротином Fe8S9 и

халькопиритом CuFeS2. Эти сульфидные минералы вмещает силикатная и

алюмосиликатная порода.

В табл. 1.11 приведен примерный минералогический состав некоторых

сульфидных руд.

Таблица 1.11 - Минералогический состав некоторых канадских сульфидных никелевых

руд [17]

Рудники

Пентландит, %

Халькопирит, %

Пирротин, %

Пустая порода, %

Raglan

2,4

Садбери (1)

3,6

4,3

Садбери (2)

3-6

2-5

20-30

Остальное

Манитоба,

0,4

Томпсон

Большинство месторождений окисленных (латеритовых) руд, представляющих

интерес для добычи, сосредоточено в экваториальном поясе: в Новой Каледонии,

на Кубе, Мадагаскаре, Филиппинах, в Индонезии и др. Силикатные никелевые

месторождения России играют подчиненную роль в запасах и добыче никеля и

кобальта. Минеральный состав окисленных никелевых руд очень сложный: металлы

распределены по многим минеральным формам и представлены как силикатными,

так и оксидными и гидроксидными соединениями.

Двумя основными подтипами латеритовых руд, представляющих коммерческий

интерес, являются лимониты и сапролиты. Лимониты обычно залегают ближе к

поверхности, непосредственно под покрывающим пластом (зона феррикрета), ниже

залегают сапролиты. Лимониты и сапролиты существенно различаются по составу. В

целом в лимонитах содержание никеля (0,8 - 1,5 %), магния (0 - 5 % MgO) и кремнезема

(0 - 10 % SiO2) ниже, а железа (40 - 50 %) и кобальта (0,10 - 0,20 %) выше, чем в

сапролитах. В случае если никель сосредоточен в основном в силикатной фазе

сапролитовой зоны, латеритовое месторождение относят к «гарниеритовому типу»,

содержащему 1,8 - 3,5 % Ni, 0,02 - 0,08 % Co, 10 - 25 % Fe, 15 - 25 % MgO и 30 -

50 % SiO2.

Чисто лимонитовая руда представляет собой в основном окислы (гидроокислы)

железа, в то время как серпентинитовая руда представлена в основном сложными

железо-магниевыми силикатами. В обеих разновидностях окисленных руд никель

изоморфно замещает железо (и магний) в решетке, соответственно, окислов и

силикатов (за очень редким исключением в таких рудах присутствуют собственно

никелевые силикаты), поэтому окисленные руды не могут быть обогащены с

применением обычных физических методов обогащения (флотации, гравитации и

т. п.), как это имеет место при переработке сульфидных руд. Иногда производится

рудоразборка с отбраковыванием крупных кусков - фазы, которая в ряде случаев

существенно обеднена никелем (например, обогащение разделением по классам

крупности было заложено в схему Cawse). Однако этот прием позволяет лишь

незначительно обогатить сырье.

Почти половина мировых запасов кобальта сосредоточена в Демократической

Республике Конго в многочисленных медно-кобальтовых месторождениях Медного

пояса, тянущегося из Замбии через провинцию Катанга в юго-восточной части

Демократической Республики Конго. Содержание кобальта в наиболее богатых зонах

достигает

2 %. Первичная минерализация - сульфидная; основные

медьсодержащие

минералы -

халькопирит,

халькозин

Cu2S;

кобальт

преимущественно - в карролите (Cu (Co, Ni)2S4). Гипергенная (вторичная)

минерализация ассоциирована с высокой степенью окисления минералов, залегающих

вблизи поверхности (не глубже 100 м от поверхности). Медь и кобальт сосредоточены

преимущественно в малахите Cu2CO3(OH)2 и гетерогените CoO(OH). Содержание

кобальта обычно составляет 0,3 %, меди - ~3 %.

На сегодняшний день богатые кобальтом месторождения так называемой

первичной кобальтовой руды, или собственно кобальтовой руды, практически

исчерпаны. Единственным рудником (подземным), где c 1928 года по сию пору ведут

разработку, является рудник Bou-Azzer (Марокко) компании CTT Managem. Содержание

кобальта в руде, включающей Co-Ni-Fe-арсениды и сульфоарсениды (главный

промышленный минерал скуттерудит (Co, Fe, Ni) As2), а также сульфиды меди и

молибденит - высокое, порядка 1 %.

Имеются проекты добычи и переработки мышьяковистой руды: проект Idaho

Cobalt Project (США), где основными кобальт- и медьсодержащими минералами

являются соответственно кобальтин CoAsS и халькопирит CuFeS2; проект NICO

(Канада) компании Fortune Minerals, предусматривающий переработку Co-Bi-Cu-Au-

руды, в которой основным кобальтсодержащим минералом является арсенопирит и др.

1.2. Добыча никеля и кобальта

Новых крупных сульфидных месторождений никеля и тем более богатых в

последние годы не выявлено. Некоторые разрабатываемые десятилетиями

месторождения сульфидной руды имеют ограниченный оставшийся срок эксплуатации.

В ретроспективе объем добычи никеля из сульфидных руд заметно превышал

добычу из латеритовых руд, однако в последние годы доля сульфидного никеля в

общем объеме добычи снизилась.

Сведения о величине горной добычи никеля и кобальта представлены в табл. 1.12

и 1.13.

Таблица 1.12 - Горная добыча никеля в 2022-2023 годы по странам, тыс. т Ni [14]

Страна

2022

2023

Индонезия

1580

1800

Филиппины

345

400

Новая Каледония

200

230

Россия

222

200

Австралия

155

160

Канада

143

180

Китай

114

110

Бразилия

88,5

США

17,5

Прочие страны

404

380

МИР

3270

3600

По данным US Geological Survey, мировая добыча кобальта в 2023 году составила

230 тыс. т, причем более 70 % приходится на Демократическую Республику Конго

(Киншаса) (табл. 1.13).

Таблица 1.13 - Горная добыча кобальта в 2022-2023 годах тыс. т [15].

Страна

2022

2023

ДР Конго

144

170

Россия

9,2

8,8

Куба

3,7

3,2

Австралия

5,79

4,6

Филиппины

3,9

3,8

Канада

3,06

2,1

Мадагаскар

3,5

Папуа-Новая Гвинея

2,99

2,9

Турция

2,1

2,8

Индонезия

9,6

Новая Каледония

США

0,5

Прочие страны

6,6

МИР:

197

230

1.3. Производство никеля и кобальта

Технологические схемы переработки никелевых руд определяются их типом

и особенностями химического состава. Так, если переработка сульфидных руд не

отличается разнообразием (за исключением трех гидрометаллургических производств -

Надеждинского металлургического завода в Норильске (Заполярный филиал ПАО «ГМК

«Норильский никель», Россия), завода в Long Harbour (Vale, Канада) и предприятия

компании Terrafame в Финляндии, головными операциями технологической схемы

являются пирометаллургические процессы, обеспечивающие получение медно-

никелевого файнштейна), то схемы получения никеля из латеритов весьма разнятся

между собой, как по типу и набору технологических операций, так и по виду конечной

продукции. При этом наибольшее распространение имеет плавка окисленной никелевой

руды на ферроникель, в меньшей степени распространены процессы

высокотемпературного автоклавного выщелачивания и Карон-процесс. В настоящее

время все шире применяется плавка окисленных никелевых руд на никелистый чугун

(продукт, близкий по составу к ферроникелю), весьма широко востребованный при

производстве нержавеющих сталей.

1.3.1. Переработка латеритовых руд с получением богатых промпродуктов

или товарных металлов

Латеритовые Ni-Co-руды перерабатывают пирометаллургическими методами

(плавка на ферроникель, никелистый чугун или штейн), гидрометаллургическими

методами (сернокислотное автоклавное выщелачивание, иногда в комбинации с

атмосферным и кучным выщелачиванием) и комбинированными методами,

сочетающими приемы пиро- и гидрометаллургии (например, аммиачное

выщелачивание по методу М. Карона). Выбор метода в значительной степени

определяется химическим и минералогическим составом руды. Так, для переработки

Mg-гидросиликатного подтипа руды почти в ¾ случаев применяется плавка. Напротив,

для переработки железооксидного подтипа используются преимущественно

гидрометаллургические способы, включая метод Карона (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 - Вертикальный разрез месторождения тропических Ni-Co латеритов [18]

Плавка латеритовой никелевой руды на ферроникель, никелистый чугун,

штейн за рубежом

Совместное присутствие в латеритах никеля и железа создает предпосылки для

получения железосодержащих никелевых продуктов - ферроникеля и никелистого

чугуна, пригодных для производства нержавеющих сталей.

Сырьем для производства ферроникеля служит преимущественно сапролит

(%: Ni - 1,5 - 3; Co - 0,04-0,08; Fe - 15; SiO2-40; MgO - 25), позволяющий из-за

пониженного по сравнению с лимонитом содержания железа при меньших

производственных затратах получать ферроникель заданного состава.

Технологический процесс включает в себя сушку руды, обжиг, восстановление

оксидов никеля и железа в электропечах с получением чернового ферроникеля и его

рафинирование, обеспечивающее удаление серы и фосфора. Своеобразным

стандартом отрасли стал процесс RKEF (rotating kiln - electric furnace), включающий в

себя обжиг во вращающейся печи («RF») и восстановительную плавку в электропечи

(«EF»). В типичном случае готовый ферроникель содержит 20 - 40 % Ni.

Производство никелистого чугуна (НЧ) началось в Китае в 2005 году как реакция

на высокие цены на никель, и уже к 2014 году никелистый чугун покрывал более

половины потребности в никеле китайских производителей нержавеющей стали.

В технологическом отношении китайцы прошли следующий путь. Производство

никелистого чугуна (~ 2 % Ni) началось в доменных печах, использовавшихся ранее для

выплавки чугуна. Затем получила развитие плавка в электропечи: как и в случае с

домнами, поначалу использовали уже имеющиеся печи, использовавшиеся ранее для

выплавки других сплавов - FeSi, FeMn и др. В электропечах получают НЧ с 10 - 15 % Ni,

что делает его пригодным для производства нержавеющих сталей серии 300.

С 2011 года началось быстрое развитие производства НЧ по хорошо известной

технологии производства ферроникеля RKEF. Такой никелистый чугун как по составу,

так и по способу производства практически ничем не отличается от обычного

ферроникеля.

Переработка латеритовой руды на штейн осуществляется на единственном

заводе - Sorowako компании Vale. В местных рудах отношение SiO2/MgO ~ 2,1. При

SiO2/MgO 1,8 - 2,2 получается шлак со сравнительно низкой температурой плавления,

что делает такие руды более пригодными для плавки на штейн, а не на ферроникель.

Гидрометаллургическая переработка латеритовых руд

Высокотемпературное сернокислотное автоклавное выщелачивание (HPAL)

является вторым по распространенности в мире процессом, предназначенным для

производства никеля из окисленных никелевых руд, и обеспечивает возможность

извлечения в товарную продукцию до 90 % и более никеля и основную часть кобальта.

Процесс HPAL - это процесс, в котором никель и кобальт из латеритовой руды

выщелачиваются серной кислотой при высоком давлении (~ 40 атм.) и температуре

(230 °C - 240 °С). Из раствора выщелачивания после очистки его от примесей либо

осаждают смешанные сульфиды или гидроксиды никеля и кобальта, либо ведут

процесс с использованием жидкостной экстракции и электроэкстракции до получения

металлических никеля и кобальта. Последнее характерно для относительно новых

предприятий.

Гидрометаллургическая технология получения никеля и кобальта с

использованием процесса Карона (восстановительный обжиг с последующим

аммиачным выщелачиванием) позволяет перерабатывать лимонитовую руду или смесь

лимонитов с сапролитами, при этом с увеличением относительной доли сапролита

извлечение никеля и кобальта снижается. По сравнению с процессом автоклавного

кислотного выщелачивания (HPAL) применение процесса Карона экономически

оправдано для переработки руды с более высоким содержанием магния (примерно до

8 %). Однако в этой технологии извлечение никеля и особенно кобальта существенно

ниже, чем в HPAL, а извлечение никеля ниже, чем при плавке на ферроникель. Кроме

того, головные пирометаллургические операции энергозатратны, а последующие

гидрометаллургические операции требуют различные реагенты.

1.3.2. Переработка сульфидных руд с получением файнштейна

Никельсодержащие сульфидные руды, в отличие от окисленных, поддаются

флотационному обогащению. Так, из руды, содержащей

3 % Ni, получают

концентрат с

7 - 20+ % Ni. Технологическая схема включает в себя дробление,

измельчение и флотацию. В зависимости от состава руды, в частности, от соотношения

меди и никеля, используются различные схемы.

При небольшом содержании в руде халькопирита реализуется процесс

коллективной флотации с получением Ni-Cu-концентрата, при значительном (массовое

соотношение Cu: Ni > 0,3) - производится разделение на никелевый (медно-никелевый)

и медный концентраты. На Талнахской обогатительной фабрике ЗФ ПАО «ГМК

«Норильский Никель», перерабатывающей сплошные сульфидные руды,

осуществлялось также выделение никелистого пирротина в отдельный, так

называемый пирротиновый концентрат.

Наиболее распространенной практикой переработки никелевых сульфидных

концентратов является штейновая плавка, которая может быть реализована либо в

автогенных агрегатах (печь взвешенной плавки), либо в руднотермических

электропечах. Полученный штейн конвертируют с получением файнштейна, который

затем рафинируют гидрометаллургическим (весь мир) или комбинированным

способом с получением товарных металлов (рис. 1.5).

Главным преимуществом головной пирометаллургической операции является

возможность практически количественного концентрирования присутствующих в

сульфидных медно-никелевых рудах драгоценных металлов (за исключением серебра).

Для руд, практически не содержащих драгоценных металлов (медно-никелевые

руды канадского месторождения Voisey's Bay), возможна гидрометаллургическая

переработка с тотальным вскрытием сульфидной составляющей и получением медно-

никель-кобальтового раствора, пригодного для дальнейшей переработки с получением

катодных рафинированных металлов и отвального кека, который после нейтрализации

можно захоранивать.

Следует также остановиться на переработке пирротиновых никельсодержащих

концентратов, прямая пирометаллургическая переработка которых ввиду низкого

содержания ценных компонентов экономически нецелесообразна. Процедура

гидрометаллургического

обогащения,

реализованная

на

Надеждинском

металлургическом заводе ЗФ ПАО «ГМК «Норильский Никель», с выводом в отдельные

продукты основной части серы в элементарной форме, а железа - в гидратной делает

получаемый сульфидный концентрат весьма привлекательным для извлечения из него

ценных компонентов (никеля, кобальта, меди, драгоценных металлов) стандартными

пирометаллургическими способами.

Производство штейна

Головной операций пирометаллургической переработки никельсодержащих руд

и концентратов является плавка на штейн.

В исторической ретроспективе плавку предварительно обожженных и

окускованных концентратов или кусковой руды вели в отражательных или шахтных

печах. Эти способы плавки характеризовались относительно низкой удельной

производительностью, высоким расходом кокса и повышенными потерями ценных

компонентов с отвальными шлаками из-за присущей минералам пустой породы медно-

никелевых руд тугоплавкости. Данные обстоятельства, а также стремительное развитие

электроэнергетики привели к достаточно быстрому вытеснению этих процессов

значительно более эффективной и менее «капризной» электроплавкой, которая, в свою

очередь, также постепенно заменяется автогенными процессами плавки.

До недавнего времени электроплавка предварительно обожженного никелевого

(медно-никелевого) концентрата применялась на пяти заводах (в т. ч. двух,

расположенных на территории Российской Федерации), перерабатывающих никелевое

(никель-медное)

сульфидное

сырье.

никель-платиновой

подотрасли

руднотермическая плавка повсеместно используется и по сей день, при этом из-за

низкого содержания серы материал не обжигают, а после сушки непосредственно

подают в электропечь.

Несмотря на то, что процесс электроплавки является довольно старым, он имеет

ряд неоспоримых преимуществ, а именно:

- возможность переработки малосульфидного высокомагнезиального сырья за

счет способности электропечи обеспечивать высокие температуры шлаковых

расплавов;

- возможность переработки конвертерных шлаков и прямого получения отвальных

по цветным и драгоценным металлам шлаков, не требующих специального обеднения.

Именно эти обстоятельства и обусловливают повсеместное применение

руднотермических печей для плавки платиносодержащих концентратов. Даже при

содержании в шлаке оксида магния на уровне 13 - 23 % за счет поддержания высокой

температуры шлаковой ванны удается обеспечить чрезвычайно низкие потери цветных

и драгоценных металлов (потери ДМ пропорциональны потерям меди, т. к. никель может

присутствовать в шлаках не только в виде корольков, но и в растворенной форме).

К недостаткам процесса следует отнести высокий удельный расход

электроэнергии (который может быть несколько снижен при загрузке в печь горячего

огарка, как это реализовано на канадских заводах), практически полное отсутствие

возможности управления степенью десульфуризации в процессе плавки и выходом

штейна (данные показатели регулируются степенью удаления серы на стадии

предварительного обжига), а также получение большого объема бедных по сернистому

ангидриду газов, утилизация которых затруднена.

Основной тенденцией современной металлургии в области переработки

высокосернистых концентратов является применение автогенных процессов. К наиболее

распространенным относятся технология и печь взвешенной плавки, разработанные

и внедренные в производство в конце 1940-х годов фирмой Outokumpu (ныне Outotec) для

плавки медных концентратов. Начиная с 1960-х годов этот процесс получил широкое

распространение на предприятиях медной и никелевой подотраслей.

В автогенных процессах большая часть потребности в тепле удовлетворяется за счет

окисления железа и серы, содержащихся в концентрате, в результате чего расходы топлива

или электричества малы. Производительность печей взвешенной плавки по сырью

(в пересчете на сухой вес) обычно составляет 100 - 150 т/час. В печах Outotec содержание

кислорода в реакционном газе меняется от 30 - 40 об. % до 85 об. %; печи Inco (завод

Copper Cliff) работают на кислородном дутье.

Одним из вариантов усовершенствованной технологии взвешенной плавки

является DON-процесс (так называемый «процесс прямой плавки никеля Outokumpu» -

‘Direct Outokumpu Nickel’ Smelting), разработанный Outotec и реализованный на

плавильном заводе Harjavalta (Финляндия) и ныне бездействующем заводе Fortaleza

(Бразилия). В процессе DON в одном агрегате совмещаются процессы штейновой

плавки и конвертирования, таким образом, на выходе из печи получается три продукта:

богатый штейн/файнштейн; шлак, близкий по составу к конвертерному; поток богатых по

сернистому ангидриду газов. Для обеднения шлаков используется электропечь,

обеспечивающая получение отвальных шлаков и малосернистого штейна, который

затем вместе с файнштейном может быть направлен на гидрометаллургическую

переработку (ранее на таком сырье работал рафинировочный завод Harjavalta) или

после грануляции, сушки и измельчения возвращен в ПВП. Новый процесс DON

позволяет [19]:

- перейти на непрерывный режим производства;

- сократить операционные и эксплуатационные расходы за счет ликвидации

конвертеров Пирса-Смита;

- сделать процесс взвешенной плавки целесообразным для переработки

концентратов с высоким содержанием MgO, низким содержанием меди и высоким

содержанием МПГ;

- сократить выбросы SO2;

- улучшить условия труда.

Другим вариантом усовершенствования печи и, соответственно, технологии

взвешенной плавки является интеграция электропечи для обеднения шлаков с печью

взвешенной плавки. Подобная концепция реализована на заводах Kalgoorlie

(Австралия) и Jinchuan (Китай).

Главным преимуществом технологии взвешенной плавки являются низкие

энергозатраты, возможность получения стабильного потока богатых по сере газов,

содержащих 20 - 25 % об. SO2. К недостаткам следует отнести необходимость строгого

соблюдения требований к подготовке сырья (гранулометрический состав, влажность),

безусловное соблюдение состава концентратов, обеспечивающих автогенность

процесса (содержание серы не ниже 26 %) и невозможность прямого получения

отвальных шлаков.

Производство файнштейна

Полученный при плавке сульфидного сырья штейн содержит большое количество

железа, которое может быть удалено из него в силикатный шлак в ходе окислительной

продувки - конвертирования.

Традиционно конвертирование в никелевой отрасли осуществляют

в конвертерах Пирса-Смита - агрегатах периодического действия, представляющих

собой горизонтальную цилиндрическую печь с расположенными на боковой

поверхности фурмами для подачи в расплав воздуха и кислорода. Заливка расплава

и удаление отходящих газов осуществляются через горловину, расположенную

в средней части корпуса. К недостаткам конвертеров Пирса-Смита относятся

периодичность процесса и, как следствие, нестабильный поток отходящих газов,

затрудняющий утилизацию из них серы, малый срок службы конвертера (футеровка

разрушается из-за колебаний температуры и при воздействии высоких температур

в околофурменной зоне), выбросы сернистого газа в атмосферу цеха, малое время

работы под дутьем.

В настоящее время происходит постепенный переход с получения файнштейна в

конвертерах Пирса-Смита, работающих в периодическом режиме, на внедрение TBRC-

конвертеров, процесса Ausmelt или ACP - Anglo Platinum Converting System (система

конвертирования Anglo Platinum). Anglo Platinum разработала процесс конвертирования

ACP совместно с Ausmelt; технология с погруженной фурмой от Ausmelt была

адаптирована к плавке Ni-Cu штейна.

Основные цели разработки нового способа конвертирования заключались

в сокращении выбросов SO2 в атмосферу и увеличении производительности

конвертерного передела. Также подобная задача может быть решена путем внедрения

DON-процесса, исключающим процесс конвертирования как таковой (см. выше).

Плавка во вращающемся наклонном конвертере с верхней продувкой в так

называемых «конвертерах Kaldo» с 1960-х годов применялась при выплавке стали,

но затем получила широкое распространение и в цветной металлургии, где такие

конвертеры чаще называют TBRC (Top Blown Rotary Converter - вращающийся

конвертер с верхней продувкой). Это компактный, энергосберегающий реактор с

высокой производительностью. Продувка ведется с помощью вводимой через горловину

фурмы, не погруженной в расплав. Интенсивное перемешивание расплава в конвертере

достигается как за счет барботирования его дутьем, так и за счет вращения конвертера,

что обусловливает весьма высокую производительность последнего (по черновому

никелю - 275 т/сут). Достоинства конвертирования TBRC:

- хорошая теплопередача и высокая скорость протекания физико-химических

реакций за счет вращения агрегата;

- точная система наклона конвертера упрощает его загрузку и способствует

хорошему разделению шлака и сульфидного или металлического расплава;

- отсутствие погружной фурмы увеличивает срок службы агрегата и упрощает

технологические процессы.

К недостаткам следует отнести сложность конструкции агрегата и его высокую

стоимость, а также периодический режим плавки.

Процесс Ausmelt - плавка в вертикальном агрегате с жидкой ванной с подачей

дутья через погруженную в расплав сверху фурму со сменными насадками - был

изобретен в начале 1970-х годов. В печи Ausmelt может осуществляться как плавка на

штейн, так и конвертирование последнего; также возможно объединение процессов

плавки и конвертирования в одном агрегате. Технология может применяться как

в периодическом, так и в непрерывном режиме.

Расплав в печи Ausmelt перемешивается с очень большой интенсивностью, что

обусловливает высокую удельную производительность агрегата. Простая и полностью

герметичная система загрузки обеспечивает высокую степень улавливания SO2

и утилизацию более 99 % серы. Дутье в данном агрегате может быть обогащено до 60 %

кислорода, что достаточно при использовании отходящих газов для производства

серной кислоты, но может оказаться недостаточным для получения из них элементной

серы. Срок службы футеровки печи Ausmelt значительно выше, чем в конвертерах

Пирса-Смита.

Главными недостатками процесса является невозможность прямого получения

отвального шлака (при штейновой плавке) из-за высокой интенсивности перемешивания

расплава в печи и, соответственно, необходимость эксплуатации обогреваемого

отстойника или электропечи обеднения, а также возможность установки агрегата в цехах

большой высоты из-за необходимости обслуживания вертикально расположенной

фурмы.

Близкими по конструкции и эксплуатационным характеристикам являются печи

ACP (Anglo Platinum Converting System) южноафриканской компании Anglo Platinum.

1.3.3. Получение рафинированного никеля

Как было показано выше, при переработке сульфидных и окисленных никелевых

руд никель и кобальт обычно концентрируются в богатых промежуточных продуктах,

за исключением гидрометаллургических технологий, использующих метод жидкостной

экстракции, который позволяет производить товарные катодные металлы без

промежуточного осаждения концентратов. К этим богатым промпродуктам, пригодным

для дальнейшего рафинирования с получением товарных никеля и кобальта, относятся:

файнштейн (сульфидные руды), штейн, смешанные никель-кобальтовые гидроксиды

(или карбонаты), смешанные никель-кобальтовые сульфиды (окисленные никелевые

руды).

Способы переработки сульфидных никелевых продуктов чрезвычайно

разнообразны и определяются составом и экономическими соображениями с учетом

географического положения и исторических особенностей развития конкретных

предприятий. Однако обзор мировой практики получения рафинированного никеля

показывает

практически

повсеместное

распространение

процессов

гидрометаллургического рафинирования файнштейна. Наряду с получением никеля

электроэкстракцией в мировой практике достаточно широко применяется карбонил-

процесс, позволяющий получать никелевую продукцию с высокой добавленной

стоимостью. Он реализован на предприятиях Vale: Copper Cliff (Канада) и Clydach

(Великобритания), а также на заводе Jinchuan (Китай) компании Jinchuan Group и на

комбинате Североникель (АО «КГМК», ПАО «ГМК «Норильский никель», Россия). На

заводах Copper Cliff и Jinchuan также осуществляют электролитическое рафинирование

сульфидных анодов.

На ряде предприятий с целью упрощения технологической схемы Ni-Cu-МПГ

файнштейны медленно охлаждают, что способствует раскристаллизации, при этом

образуются крупные индивидуальные зерна хизлевудита Ni3S2, халькоцита Cu2S

и металлического (магнитного) сплава. После дробления и измельчения затвердевшего

файнштейна методами магнитной сепарации и/или флотации выделяют сплав,

сульфидный медный концентрат и сульфидный никелевый концентрат.

Переработка сульфидных никель-кобальтовых концентратов, осажденных

из растворов высокотемпературного автоклавного сернокислотного выщелачивания

окисленных никелевых руд, аналогична таковой для файнштейнов; смешанные

никель-кобальтовые гидроксиды (карбонаты) могут быть легко интегрированы в

технологический цикл любого рафинировочного завода, хотя более логичным

представляется их использование в сульфатных схемах.

Следует отметить, что гидрометаллургическое рафинирование файнштейна

и производство никеля методом карбонилирования целесообразно рассматривать

как основу современных и прогрессивных технологий получения рафинированного

никеля.

Гидрометаллургическое рафинирование файнштейнов

Во всех случаях гидрометаллургического рафинирования богатых никелевых

промпродуктов (за исключением смешанных гидроксидов) головной операцией

рафинирования является окислительное выщелачивание, которое осуществляется в

хлоридных, сульфатных или аммиачно-сульфатных средах. Дальнейшая конфигурация

технологической схемы предусматривает очистку раствора от примесей и разделение

присутствующих в растворе меди, никеля и кобальта.

Рафинирование файнштейна в хлоридных средах

В настоящее время технология рафинирования файнштейна в хлоридных

средах применяется на трех предприятиях, технологические схемы которых

существенно различаются между собой, как по условиям растворения файнштейна, так

и по способу очистки растворов от примесей. На всех четырех предприятиях катодный

никель получают электроэкстракцией в ящичных ваннах с общим катодным

пространством и помещенными в анодные диафрагменные ячейки титановыми

нерастворимыми анодами с активным покрытием из оксидов рутения. Из каждой

анодной ячейки осуществляется совместная аспирация анолита и анодных газов.

На рафинировочном никелевом заводе Nikkelverk (Glencore, Норвегия)

измельченный файнштейн выщелачивается при температуре кипения в каскаде

реакторов в оборотном никелевом анолите при подаче хлора и поддержании заданного

окислительно-восстановительного потенциала для коллектирования в нерастворимом

остатке меди и драгоценных металлов. Затем выщелоченная пульпа подается в каскад

автоклавов, работающих при температуре 140°C - 145°C и давлении 0,3 - 0,4 МПа.

Пульпа из хвостового автоклава непрерывно через холодильник разгружается в

реакторы медеочистки, которая осуществляется частью свежего файнштейна.

Очищенный от меди фильтрат поступает на гидролитическую железоочистку, которая

осуществляется в реакторах путем подачи карбоната никеля и хлора, затем на

выделение гипса и жидкостную экстракцию кобальта

15 %-ным раствором

триизооктиламина в керосине.

Никелевый рафинат после разбавления оборотным электролитом и

гидролитической очистки от свинца и марганца подается на передел электроэкстракции

никеля. Из кобальтового реэкстракта после дополнительной гидролитической очистки

получают катодный кобальт.

На заводе Niihama (Япония) компании Sumitomo Metal Mining (SMM) файнштейн

подвергают хлорному растворению в две стадии по противотоку. На первой стадии

(цементации) медистый раствор (40 г/дм³ Cu) реагирует с исходным файнштейном

с переводом в раствор части никеля (~ 20 %) и осаждением меди в виде сульфида

до остаточного содержания ~ 0,01 г/дм³.

На второй стадии при использовании хлора в качестве окислителя из кека глубоко

выщелачивается никель и медь, таким образом, что суммарное извлечение никеля в

раствор на двух стадиях выщелачивания оказывается более 95 %, а окисление серы

до сульфатной не превышает 3 %.

Богатый никелем раствор со стадии цементации поступает на гидролитическую

очистку от кобальта и железа окислением их хлором в присутствии карбоната никеля,

а затем на электроэкстракцию с получением катодного никеля и возвратом

газообразного хлора на стадию выщелачивания и очистки растворов. Кобальт

извлекается из железо-кобальтового кека растворением в серной кислоте с подачей

сульфита натрия. Полученный раствор после очистки от железа и меди направляют

на жидкостную экстракцию с получением чистых хлоридных растворов никеля и

кобальта, из которых получают никелевые соли и катодный кобальт и кобальтовые соли,

соответственно.

Удаление меди из цикла выщелачивания осуществляется электроэкстракцией,

которая предусмотрена технологической схемой между стадиями выщелачивания

и цементации, с получением промпродуктового медного порошка, передаваемого

затем на медный завод.

На заводе Sandouville компании Eramet (Франция) до

2018 года, когда на

переработку поступал низкомедистый (0,2 % меди) файнштейн с Новой Каледонии, его

выщелачивали в две стадии раствором хлорного железа в солянокислой среде с

подачей хлора. В результате выщелачивания получали раствор хлоридов никеля,

кобальта и железа. Сера в элементарной форме отделялась от раствора вместе с

нерастворимым остатком.

Из раствора трибутилфосфатом экстрагировали железо (которое после

реэкстракции частично возвращается на выщелачивание, а частично выпускается в

качестве товарного хлорида железа), а затем с помощью три-изо-октиламина - кобальт,

который реэкстрагируется в форме хлорида, являющегося товарной продукцией.

Оставшийся после выделения железа и кобальта раствор хлорида никеля очищался

от свинца электроэкстракцией, от других примесей - ионообменом, от органики -

активированным углем. Из очищенного раствора электроэкстракцией получали

катодный никель; образующийся в процессе электролиза хлор поступал на

выщелачивание исходного файнштейна.

На входящей в группу компаний ПАО «ГМК «Норильский никель» АО «Кольская

ГМК» в настоящее время осваивается процесс рафинирования в хлоридных средах

восстановленной закиси никеля, полученной из никелевого концентрата от разделения

файнштейна. Более подробно эта технология описывается в разделе 2.

Рафинирование файнштейна в сульфатных средах

Технологические схемы рафинирования файнштейна в сульфатных средах более

распространены в мире и ближе друг к другу по идеологии, нежели хлоридные. Обычно

они представляют собой комбинацию процессов атмосферного и автоклавного

выщелачивания, организованную в противоточном режиме. При получении катодного

никеля электроэкстракцией используются ящичные ванны с диафрагменными

катодными ячейками и общим анодным пространством, в котором расположены

нерастворимые аноды из сплава на основе свинца. Чистый продукционный раствор

подается в каждую катодную ячейку.

В качестве примеров рассмотрим технологии рафинирования файнштейна на

заводе Harjavalta (Финляндия) и предприятиях Южной Африки.

На гидрометаллургическом заводе Harjavalta (Норильский никель, Финляндия)

в настоящее время перерабатывается немагнитная фракция никелевого концентрата

от флотации файнштейна российских предприятий ПАО «ГМК «Норильский никель».

Согласно технологической схеме, материал подвергается двухстадийному

атмосферному окислительному выщелачиванию. Целью первой стадии -

медеочистки - является глубокая очистка оборотного раствора от меди и железа,

второй - повышение извлечения в раствор никеля за счет частичного разложения

сульфидов.

Более глубоко разложение сульфидов протекает на стадии автоклавного

выщелачивания, реализуемой под давлением кислорода. Полученная пульпа,

содержащая в жидкой части достаточное количество меди для растворения никеля,

подается без разделения жидкого и твердого на автоклавное рафинирование, которое

проводится в атмосфере паров воды без подачи окислителя. На этой стадии

происходит взаимодействие сульфидной составляющей с присутствующим в растворе

сульфатом меди с получением медного кека, коллектирующего драгоценные металлы.

Этот кек для дальнейшей переработки направляется на медерафинировочные

предприятия. Раствор автоклавного рафинирования после автоклавной железоочистки,

осуществляемой с использованием в качестве нейтрализатора натриевой щелочи,

направляется на первую атмосферную стадию (медеочистку).

Из раствора медеочистки жидкостной экстракцией выделяется кобальт, а также

малые примеси меди, железа, цинка, марганца и др. Серной кислотой из промытого

экстракта реэкстрагируют кобальт с получением раствора сульфата кобальта, из

которого после дополнительной очистки от малых примесей получают товарные

кобальтовые соли.

Товарную никелевую продукцию - катодный никель и никелевые брикеты,

получаемые из порошка автоклавного водородного осаждения в аммиачно-сульфатных

средах, - производят из никелевого рафината в двух цехах: электролизном и цехе

водородного восстановления. Из относительно небольшой части никелевого рафината

в цикле жидкостной экстракции никеля получают более чистый никелевый реэкстракт,

который направляется на производство никелевых солей. Побочной продукцией

предприятия является сульфат аммония, получаемый из растворов после водородного

восстановления никеля.

Гидрометаллургическая технология рафинирования файнштейна на заводах

ЮАР представляет собой многостадийную противоточную схему сернокислотного

автоклавного выщелачивания файнштейна.

На заводе Springs (Impala Platinum, ЮАР) измельченный файнштейн проходит

через три противоточных стадии автоклавного окислительного выщелачивания. На

первой и второй стадиях в раствор переходит до 85 % никеля. На третьей стадии

автоклавного окислительного выщелачивания в раствор извлекают остатки цветных

металлов и серы и получают концентрат ДМ, который передают на аффинаж. Богатый

раствор первой стадии выщелачивания очищают от меди осаждением

гидросульфидом натрия, что обеспечивает полноту осаждения ДМ. Кек после

осаждения меди направляется на вторую стадию автоклавного окислительного

выщелачивания, фильтрат которой после железоочистки направляется на

электроэкстракцию меди. Из очищенного от меди раствора первой стадии автоклавного

окислительного выщелачивания также гидролитическим способом осаждают железо.

Затем из него автоклавным водородным восстановлением получают чистый никелевый

порошок, который непосредственно отправляют на продажу или предварительно

брикетируют. Водородное восстановление осуществляют в аммиачно-сульфатных

средах, а из растворов после осаждения никеля регенерируют аммиак подачей извести,

что позволяет выводить сульфат-ион в форме отвального гипса. Остаток никеля и

кобальта осаждают из раствора гидросульфидом натрия в виде смешанных никель-

кобальтовых

сульфидов,

которые

перерабатывают

по

технологии,

предусматривающей применение жидкостной экстракции для разделения никеля и

кобальта.

В отличие от завода Springs, на рафинировочном заводе базовых металлов BMR

(Anglo American Platinum, ЮАР) файнштейн, как упоминалось выше, перед

рафинированием проходит через магнитную сепарацию, которая отделяет магнитную

фракцию, содержащую основное количество металлов платиновой группы, от

немагнитной, обедненной по ДМ-фракции.

Магнитная фракция выщелачивается в отдельном трехстадийном цикле с

получением богатого концентрата ДМ, который направляется на аффинажное

предприятие. Растворы выщелачивания магнитной фракции передаются на стадию

автоклавного рафинирования цикла переработки немагнитной фракции.

Немагнитная фракция файнштейна растворяется в отдельном противоточном

цикле выщелачивания, включающем атмосферную стадию медеочистки файнштейном,

атмосферную стадию окислительного выщелачивания, автоклавное рафинирование

и автоклавное окислительное выщелачивание медного сульфидного кека стадии

автоклавного рафинирования. Фильтрат автоклавного выщелачивания медного кека

после очистки от селена и теллура направляется на производство товарной меди

электроэкстракцией. Железо из раствора цикла выщелачивания выводится

автоклавным окислением с использованием раствора каустика. Очистке от железа

подвергается фильтрат второй стадии атмосферного выщелачивания перед его

подачей на первую стадию, где осуществляется очистка от меди.

Никелевый раствор после стадии очистки от меди очищается от свинца добавкой

гидроксида бария. Далее фильтрат очищается от кобальта полученным

электрохимическим окислением черным гидратом никеля.

Очищенный от примесей никелевый раствор поступает на электроэкстракцию

никеля. Анолит из цеха электроэкстракции никеля возвращается на атмосферное

выщелачивание никеля и частично отсекается на передел осаждения карбоната

никеля, производимого для операций гидролитических очисток. Из фильтрата

карбонатного передела производится товарный сульфат натрия.

Рафинирование файнштейна в аммиачных средах

Рафинирование по методу Sherritt в аммиачных средах реализовано на заводах

Fort Saskatchewan (Sherritt, Канада) и Kwinana (BHP Billiton, Австралия), при этом Sherritt

в свое время модифицировала исходный процесс в связи с изменением характера сырья

на заводе Fort Saskatchewan - с переходом в 1990-е годы с рафинирования файнштейна

на переработку смешанных Ni - Co сульфидов с завода Moa (Куба). Технологическая

схема рафинирования в аммиачной среде включает в себя стадии автоклавного

окислительного выщелачивания в аммиачных средах и переработку растворов с

водородным осаждением никеля и кобальта.

С другой стороны, широкое распространение имеют технологические схемы,

использующие в качестве головных операций сернокислотное автоклавное

выщелачивание, а на завершающих стадиях - водородное осаждение из аммиачных

сред (Harjavalta, Финдяндия и Impala Platinum, ЮАР). В последнем случае разделение

никеля и кобальта, а также очистка от примесей реализуются на стадии работы

с кислыми сульфатными растворами, а осаждение производится из чистых

индивидуальных растворов никеля и кобальта.

На заводе Fort Saskatchewan смешанные сульфиды выщелачивают в автоклавах

в аммиачных растворах под давлением кислорода. При этом порядка 99 % никеля

и 98+ % кобальта переходят в раствор в форме комплексных солей - аммиакатов, сера

(в виде сульфата) переходит в раствор на 75 %. Железо образует гидроксид и выпадает

в осадок.

Полученный раствор перерабатывается гексаминовым методом, суть которого

заключается в осаждении смешанной соли: гексамин сульфат кобальта (III)/гексамин

сульфат никеля (II)/сульфат аммония, которая является исходным сырьем для

получения рафинированного кобальта.

Переработка гексамина кобальта (III) - никеля (II) включает в себя

выщелачивание водой и слабым оборотным раствором для удаления никеля, а затем

перекристаллизацию в аммиачно-сульфатном растворе. Полученная соль

характеризуется соотношением Co : Ni > 10000 : 1 и направляется на получение

товарного кобальта. Для этого ее растворяют, кобальт восстанавливают до степени

окисления

2 + оборотным кобальтовым порошком и серной кислотой, а затем

полученный раствор обрабатывают водородом для получения товарного металла в виде

порошка чистотой 99,8 %. Этот порошок сушат и упаковывают либо компактируют с

получением брикетов и спекают с получением продукта Co 99,9 %, обычно содержание

S < 0,002 %, C < 0,002 %.

Из богатого никелевого раствора, оставшегося после выделения кобальта,

удаляют медь в две стадии: на первой стадии за счет отгонки аммиака, на второй - путем

введения элементарной серы и SO2. Осадок сульфида меди

70 % Сu)

отфильтровывают и в итоге отправляют на медеплавильные предприятия.

Раствор после оксигидролиза поступает на восстановление никеля водородом

в автоклаве. При 250°С и давлении 35 бар осаждают порошок никеля. Никелевый

порошок брикетируют и спекают в атмосфере водорода. В типичном случае брикеты

содержат 99,8 % Ni, 0,1 % Co, <0,01 % S, <0,005 % C.

Раствор от операции восстановления никеля водородом кристаллизуют с

получением сульфата аммония для продажи в качестве удобрения.

Электролитическое рафинирование файнштейна

Электролитическое рафинирование файнштейна реализовано на двух заводах -

Thompson компании Vale (Канада) и Jinchuan компании Nonferrous Metals (Китай). При

электролитическом рафинировании черновых анодов используются ящичные ванны

с общим анодным пространством и катодными диафрагменными ячейками, в каждую

из которых подается очищенный никелевый раствор.

На заводе Thompson (остановленном в 2018 году) маломедистый файнштейн

разливается в горизонтальные изложницы для получения анодов размером

1,1 × 0,7 × 0,045 м, которые затем помещают в полипропиленовые мешки и завешивают

в электролизные ванны. Анолит, образующийся в процессе растворения черновых

анодов, очищается от примесей в гидрометаллургическом отделении, а затем подается

в катодное.

На комбинате Jinchuan измельченный файнштейн проходит через магнитную

сепарацию для выделения обогащенного ДМ металлического сплава (магнитной

фракции), который направляют в шламовый цех для извлечения драгоценных металлов.

Немагнитная фракция файнштейна флотацией разделяется на никелевый и медный

концентраты. Никелевый концентрат от флотационного разделения файнштейна

плавится в отражательных печах на аноды, которые подвергаются электролитическому

рафинированию.

Карбонильный процесс

Около четверти всего объема файнштейна превращается в никель высокой

чистоты с помощью газофазного процесса карбонилирования. Этот процесс

применяется в Канаде (завод Copper Cliff), России (Кольская ГМК), Китае (Jinchuan) и

Великобритании (завод Clydach).

Процесс карбонилирования может проходить при атмосферном давлении

(Clydach), при высоком давлении (Кольская ГМК), а также при среднем давлении (Copper

Cliff).

Vale производит по карбонильной технологии порошки и дробь на

рафинировочных заводах в Великобритании (Clydach) и Канаде (Copper Cliff) суммарной

мощностью более 100 тыс. т/год, из которых около 25 тыс. т/г приходится на порошки.

В настоящее время Vale производит 2 типа никелевых порошков: тип 123 -

дискретные квазисферические частицы со средним размером частиц (по Фишеру) 8-

10 мкм и тип 255 - частицы с трехмерной цепочечной структурой сo средним размером

цепочек 15 - 20 мкм.

Основным сырьем для никелевого рафинировочного завода Clydach компании

Vale служит оксид никеля (синтер 75), поставляемый с канадского комплекса Copper Cliff,

также принадлежащего Vale. Суммарная мощность завода оценивается примерно в

40 тыс. т/год. В 2015 году выпуск завода Clydach составил ~ 9 - 10 тыс. т карбонильного

порошка, остальное - карбонильная дробь.

Компания Jilin Jien Nickel (Китай) производит никелевый порошок по технологии,

предоставленной канадской компанией CVMR (карбонилирование при атмосферном

давлении). Основным сырьем служит промпродукт - гидроксид никеля, из которого

получается оксид никеля и далее восстановлением водородом никель металлический.

Никель затем взаимодействует при атмосферном давлении с СО с образованием

газообразного карбонила никеля, в результате термического разложения которого

получают как дискретные, так и нитеобразные порошки в реакторах, аналогичных

установленным у компании Vale. Мощность по никелевым порошкам - около 2000 т/год.

Канадский рафинировочный никелевый завод Copper Cliff Nickel Refinery (CCNR)

компании Vale работает с 1972 года по технологии карбонилирования под средним

давлением, запатентованной компанией Inco. Синтез тетракарбонила никеля при

среднем давлении реакционного газа

(70 бар) и повышенных температурах

осуществляется из-за необходимости извлекать никель в присутствии меди в

сравнительно больших концентрациях, а также существенного ускорения реакции и,

соответственно, увеличения производительности оборудования.

На заводе CCNR перерабатывают промпродукты от разделения файнштейна с

плавильно-рафинировочного комплекса Copper Cliff в Садбери, а также Ni-содержащие

(и содержащие драгоценные металлы) остатки других предприятий компании, которые

для получения однородного по составу нерафинированного расплава никеля

переплавляют в TBRC конвертере и гранулируют с образованием маленьких пористых

гранул.

Выделенные при флотации немагнитной фракции сульфиды никеля (с низким

содержанием меди) обжигают в кипящем слое до NiO и отправляют на завод Clydach

для извлечения никеля по карбонильной технологии при атмосферном давлении.

В зависимости от состава сырья и аппаратурного оформления в процессе

карбонилирования параллельно с образованием карбонила никеля, Ni(CO)4, протекают

реакции синтеза карбонилов железа, кобальта, серы. Этот продукт - карбонил-сырец -

подвергают ректификации для получения чистого карбонила никеля.

Разложение чистого карбонила никеля с получением дроби осуществляется

в разложителях с циркулирующими в нем частицами никелевой дроби, предварительно

подогретыми до 240 - 270°C. Часть Ni(CO)4 после перегонки конденсируют и затем

повторно переводят в газовую фазу, но с более высокой концентрацией. Этот газ

поступает в разложитель для порошков с наружным электрообогревом стенок.

Тетракарбонил подвергается тепловому удару, в результате нуклеации образуется

множество никелевых частиц, которые впоследствии лишь немного увеличиваются в

размерах. Размер и морфологию (например, сферическую форму или нитевидную)

можно контролировать изменением скорости подачи сырья, концентрации и

температуры внутри разложителя, а также путем добавок небольших количеств

химических агентов, затрудняющих или способствующих разложению карбонила на

различных участках.

Некоторое время назад китайская компания Jinchuan ввела в строй завод

по «стандартной» карбонильной технологии мощностью

~ 5000 т/год никелевого

порошка. Известно лишь, что процесс включает синтез при среднем давлении.

В настоящее время Jinchuan выпускает два типа порошков: с нитеобразными

частицами - тип N06, аналог Т255 (Vale), и с дискретными частицами N24 - аналоги

Т123 (Vale). Другие нитеобразные порошки Jinchuan N04 и N09, грубо говоря,

аналогичны порошкам Т210 и Т287, производство которых Vale было прекращено.

Комбинированные пиро-гидрометаллургические способы

Электрорафинирование

черновых металлических никелевых

анодов,

полученных пирометаллургическими способом из сульфидного никелевого продукта от

разделения файнштейна, до чистых никелевых катодов ранее было распространенным

способом получения товарного никеля. На сегодняшний день оно сохранилось на

одном предприятии, расположенном на территории Российской Федерации, -

комбинате Североникель АО «Кольская ГМК». Однако и на нем происходит его

постепенная замена на метод электроэкстракции из хлоридных растворов.

Комбинированная технологическая схема получения товарного никеля в

Российской Федерации будет рассмотрена ниже.

1.3.4. Переработка кобальтомышьяковых и медно-кобальтовых руд

Переработка кобальто-мышьяковых руд

Как упоминалось выше, единственным рудником, где в настоящее время

добывают кобальтовую мышьяковистую руду, является рудник Bou-Azzer (Марокко)

компании CTT Managem, остальные по экологическим соображениям были закрыты. Из

руды с ~ 1 + % Co получают флотационный концентрат, содержащий ~ 10 - 11 % Co.

Руды, подобные марокканским, традиционно перерабатывали по схеме, включающей

обжиг и выщелачивание кислотой. Концентрат обжигают в печи с кипящим слоем с

целью удаления 60 - 70 % мышьяка в виде As2O5.

Огарок можно обрабатывать либо соляной кислотой и хлором, либо серной

кислотой. Раствор выщелачивания очищается от примесей гидрометаллургическими

методами, а из очищенного раствора кобальт извлекают электроэкстракцией или

осаждением в виде карбоната CoCO3.

По проекту Idaho Cobalt (США) австралийской компании Jervois Mining для

переработки рудного концентрата по ТЭО 2017 года предусматривается использование

автоклавного кислотного выщелачивания в присутствии кислорода и катализатора -

азотсодержащих частиц (~ 2 г/л азотной кислоты). На этапе выщелачивания кобальт,

медь и часть золота переходят в раствор, а основная часть железа и мышьяка

гидролизуются с образованием скородита и гидрониоярозита в стабильном остатке

выщелачивания [20].

Переработка медно-кобальтовых руд

Медно-кобальтовые руды (сульфидные, окисленные и смешанные) характерны

для месторождений Замбии и ДРК. Традиционная схема переработки включает обжиг-

выщелачивание-электроэкстракцию.

Сульфидные руды обогащают и флотационные концентраты подвергают

сульфатизирующему обжигу, позволяющему перевести сульфиды меди и кобальта в

хорошо выщелачиваемые сульфаты, а соединения железа - в оксид (гематит Fe2O)3,

который не растворяется в мягких условиях выщелачивания.

Так, на рафинировочном заводе Luilu (ДРК) компании Katanga Mining (75,2 %

у Glencore) до недавнего времени окисленный концентрат после репульпации

отработанным электролитом и огарок сульфидного концентрата в виде пульпы с

отработанным электролитом объединяли и выщелачивали при атмосферном давлении

серной кислотой с добавками метабисульфита натрия Na2S2O5 (для улучшения

растворения кобальта). Полученный раствор направляют на электроэкстракцию меди.

Извлечение кобальта осуществляется из отсечного электролита цеха электролиза меди.

После очистки раствора от алюминия, железа, и меди, никеля и цинка раствор поступает

на электроэкстракцию кобальта [21].

В конце

2017 года на заводе Luilu начался ввод в строй новых

гидрометаллургических мощностей по выщелачиванию всей массы руды

(‘WOL’),

ликвидирующих затратный, требующий ряда реагентов (все импортные) и не слишком

эффективный процесс обогащения окисленной руды с получением концентрата.

Как и раньше, обезвоженный сульфидный концентрат обжигают. Пульпу огарка

и пульпу обезвоженного оксидного концентрата объединяют и выщелачивают при

атмосферном давлении разбавленной серной кислотой, полученной при рециклинге

рафината из цеха SX меди. При необходимости к рафинату добавляется

концентрированная серная кислота. К пульпе добавляют метабисульфит в качестве

восстанавливающего агента для улучшения растворения кобальта. Кобальт

выпускается в виде гидроксида.

Поскольку при флотации медно-кобальтовых руд извлечение кобальта ранее

обычно составляло 40 - 80 %, хвосты обогащения, накопленные за десятилетия

добычи/обогащения, можно рассматривать как техногенный источник кобальта.

Так, ERG Africa (входит в группу ERG, Казахстан) в конце 2018 года ввела в строй проект

переработки гидрометаллургическим способом лежалых хвостов (112,8 млн т с 0,32 %

Co, 1,49 % Cu), известном ранее как «проект Kolwezi». По этапу I планируется получать

77 тыс. т/г катодной меди и 14 тыс. т/г кобальта в гидроксиде с возможным расширением

впоследствии до 120 тыс. т/г и 24 тыс. т/г, соответственно.

В качестве техногенных источников кобальта следует рассматривать и шлаковые

отвалы старых медеплавильных предприятий. Так, в шлаковых отвалах завода Nkana

(Замбия) содержится порядка 0,65 % Co.

Одним из вариантов переработки шлака (заводе Chambishi) является плавка в

дуговой печи постоянного тока с добавками восстановителя (угля) с получением

богатого по кобальту сплава, который затем после диспергирования выщелачивается

под давлением, полученный раствор после соответствующих очисток направляется на

получение катодного кобальта [21].

В 2008 году в Замбии компания Konkola Copper Mines ввела в строй новый медный

завод Nchanga на ≈ 300 тыс. т/год меди по технологии Outotec взвешенной плавки прямо

на черновую медь - ‘direct-to-blister’ для переработки обогащенных кобальтом медных

концентратов из района Медного пояса Замбии.

Получаемый в результате богатый плавки (≈ 17-18 % Cu) расплавленный шлак

направляется на двухстадийное обеднение в двух последовательно соединенных

электропечах. В первой (основной) обеднительной печи идет процесс восстановления с

использованием металлургического кокса с целью извлечения меди в черновую медь.

Во второй, «кобальтовой» электропечи проходят восстановление коксом шлака из

первой обеднительной печи и взаимодействие со свежим концентратом. В результате

плавки образуются малосульфидный сплав (63,3 % Cu, 23,8 % Fe, 6,3 % Co, 6,2 % S)

и сильно восстановленный шлак.

1.4. Ресурсная база никеля в России

Россия обладает значительной сырьевой базой никеля, основу российской

сырьевой базы никеля составляют комплексные месторождения сульфидного медно-

никелевого типа, помимо никеля, продуктивные на медь, драгоценные металлы,

кобальт, некоторые рассеянные элементы. Доля объектов других геолого-

промышленных типов, представленных большей частью силикатными кобальто-

никелевыми месторождениями, в сырьевой базе никеля страны не превышает пятой

части, а качество их руд в сравнении с мировыми аналогами невысоко. Сульфидные

руды обеспечивают и практически всю добычу никеля страны, составляющую 15 %

мировой (табл. 1.14, 1.15) [22].

Таблица 1.14 - Состояние сырьевой базы никеля Российской Федерации [22]

Таблица 1.15 - Воспроизводство и использование сырьевой базы никеля Российской

Федерации, тыс. т [22]

Сырьевая база никеля России по своим масштабам и качеству руд

разрабатываемых месторождений позволяет занимать стране ведущее положение на

мировом рынке никеля, обеспечивая 5,7 % (IV место) его мирового производства в рудах

и концентратах.

К основным компонентам медно-никелевых руд относятся никель, медь, часто -

металлы платиновой группы (в основном палладий и платина), к попутным - кобальт,

золото, серебро, селен, теллур, сера. Руды подразделяются на 3 промышленных типа:

сплошные (3 - 6 % Ni), вкрапленные (0,3 - 0,7 % Ni) и прожилково-вкрапленные

экзоконтактовые (около 1 % Ni). К последнему типу также относится «медистый» тип,

выделяемый в объектах Норильского рудного района. Наибольший промышленный

интерес представляют сплошные и «медистые» руды, при этом в структуре запасов

преобладают вкрапленные разности.

Месторождения медно-никелевых руд разведаны на территории пяти субъектов

Российской Федерации, в их числе 8 объектов, запасы никеля каждого из которых

превышают

1 млн т. Основу никелевой сырьевой базы страны составляют

месторождения Красноярского края, в меньшей степени - Мурманской области, где

расположены крупнейшие рудные районы - Норильский и Печенгский соответственно

(рис. 1.6).

На севере Красноярского края локализованы медно-никелевые месторождения

Норильского района - уникальные по масштабу запасов Октябрьское и Талнахское,

крупные Норильск I, Масловское и Черногорское. В структуре запасов месторождений

Октябрьское, Талнахское и Норильск I вкрапленными рудами представлено 64,2 %

(0,34 - 0,52 % Ni), 28,8 % - сплошными рудами (3 % Ni), и 7 % - «медистыми» разностями

(0,98 % Ni). Остальные месторождения района сложены вкрапленными рудами, среднее

содержание Ni в них находится в диапазоне 0,2 - 0,35 %.

На юге Красноярского края в Кингашском рудном районе разведаны крупные

Кингашское и Верхнекингашское месторождения, которые обеспечивают

8,1

балансовых запасов страны. Их руды представлены вкрапленными разностями, по

содержанию Ni они относятся к бедным (0,41 - 0,47 %).

В месторождениях Печенгского рудного района Мурманской области заключено

10,7

% балансовых запасов страны. Наиболее крупные запасы сосредоточены в

Ждановском месторождении. Руды печенгских объектов преимущественно

представлены вкрапленными разностями; среднее содержание Ni по крупным

месторождениям района не превышает 0,7 %, в мелких оно достигает 7,3 %.

Запасы Амурской области (4,3 % российских) в полном объеме заключены в

медно-никелевых рудах месторождения Кун-Манье. Руды вкрапленные, среднее

содержание Ni в них 0,71 %.

Медно-никелевые месторождения вкрапленных руд Воронежской области

(Еланское и Елкинское) и богатых руд Камчатского края (Шануч) составляют

соответственно 2,2 % и 0,15 % балансовых запасов России.

Основным компонентом силикатных руд является никель, попутным - кобальт.

Объекты этого типа выявлены на территории Оренбургской, Свердловской и

Челябинской областей. По содержанию Ni (в среднем < 1 %) месторождения уступают

зарубежным аналогам. Наиболее крупные по запасам - Буруктальское и Серовское.

К никельсодержащим типам руд, в которых никель является попутным

компонентом,

относятся

малосульфидные

платинометалльные,

бобовоконгломератовые железные, бурые железняки с асболанами, арсенидные

никель-кобальтовые. Основное количество запасов попутного никеля заключено в

малосульфидных платинометалльных месторождениях - они разведаны в пределах

Мурманской области и Республики Карелия (1,8 % российских). Содержание Ni низкое

(в среднем

0,13

%). Товарными продуктами, которые могут быть получены при

переработке малосульфидных руд, являются никель, медь, а также концентрат

благородных металлов, отправляемый на аффинаж.

Российская сырьевая база никеля характеризуется высокой степенью

освоенности - 92 % балансовых запасов находятся в распределенном фонде. Из

29 медно-никелевых месторождений в освоение не переданы 4 месторождения с

балансовыми запасами и

- только с забалансовыми. Из

22 месторождений

силикатного никеля в нераспределенном фонде находятся 17, на семи из которых

учтены только забалансовые запасы. Все месторождения нераспределенного фонда

малопривлекательны для инвесторов: они мелкие и содержат руды низкого качества

(< 1 % Ni).

Рисунок 1.6 - Основные месторождения никеля и распределение его запасов, (тыс. т)

между субъектами Российской Федерации

По состоянию на 01.01.2024 балансовые запасы никеля, заключённые в недрах

46 месторождений, составили 28 043,8 тыс. т. Еще 15 месторождений содержат только

забалансовые запасы. Забалансовые запасы никеля в целом по стране составляют

3 326,2 тыс. т.

Кроме того, учитываются

3 техногенных месторождения (расположены в

Мурманской области и Красноярском крае), суммарные балансовые запасы которых

составляют 171,1 тыс. т. По минеральному составу руд месторождения подразделяются

на существенно никелевые (51 объект) и никельсодержащие (10 объектов). Собственно,

никелевые месторождения, в которых сосредоточены основные запасы, представлены

двумя геолого-промышленными типами (ГПТ): сульфидным медно-никелевым

(29

объектов) и силикатным никелевым

(22 объекта); руды обоих типов являются

комплексными (табл. 1.16).

Таблица 1.16 - Основные месторождения никеля

Добыча в

Месторождение

Промышленный

Доля в запасах

Содержание

2023 г.,

тип руд

А+В+С1 РФ, %

Ni в рудах, %

тыс. т

РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ

ПАО «ГМК «Норильский никель» (Заполярный филиал)

Октябрьское

30,3

0,75

128,3

(Красноярский край)

Сульфидный

Талнахское

медно-никелевый

20,4

0,65

87,1

(Красноярский край)

АО «Кольская ГМК» (ПАО «ГМК «Норильский никель»)

Ждановское

Сульфидный

6,2

0,67

29,7

(Мурманская обл.)

медно-никелевый

ООО «Медвежий ручей» (ПАО «ГМК «Норильский никель»); ООО «Таймырская ГМК» (ГК

«Русская Платина»)

Норильск I

Сульфидный

6,3

0,33

12,4

(Красноярский край)

медно-никелевый

ПАО «Комбинат Южуралникель», ООО «Техномет»

Буруктальское*

Силикатный

5,3

0,63

(Оренбургская обл.)

никелевый

ПОДГОТАВЛИВАЕМЫЕ К ЭКСПЛУАТАЦИИ

ООО «Масловское» (ПАО «ГМК «Норильский никель»)

Масловское

Сульфидный

2,5

0,35

(Красноярский край)

медно-никелевый

ООО «Кингашская ГРК» (Группа «ОНЭКСИМ»)

Верхнекингашское

4,2

0,47

(Красноярский край)

Сульфидный

Кингашское

медно-никелевый

3,9

0,41

(Красноярский край)

ООО «Медногорский медно-серный комбинат» (ОАО «УГМК»)

Еланское

Сульфидный

(Воронежская обл.)

медно-

1,8

1,16

никелевый

АО «Кун-Манье»** (Amur Minerals Corp.)

Кун-Манье

Сульфидный

4,3

0,71

(Амурская обл.)

медно-никелевый

НЕРАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ФОНД НЕДР

Серовское

Силикатный

1,3

0,7

(Свердловская обл.)

никелевый

Бобово-

конгломератовый

3,1

0,16

железный

* - часть запасов учтена в нераспределенном фонде недр.

В 2023 г. добыча никеля из недр составила 260,2 тыс. т (- 6,5 % относительно

2022 г.), еще 6,7 тыс. т было добыто из техногенных месторождений (в 2022 г. -

7,5 тыс. т).

На обогатительных фабриках (ОФ) произведено 211 тыс. т никеля в концентратах

- 6,6 %). Выпуск первичного никеля составил 156,5 тыс. т (- 4,7 %).

В 2023 г. никель добывался на семи комплексных сульфидных медно-никелевых

месторождениях. Разработка силикатных объектов Урала полностью прекращена c

2018 г. Основным центром добычи является Норильский рудный район (НРР) на севере

Красноярского края, где месторождения Октябрьское, Талнахское и Норильск I

обеспечили 87,5 % российского показателя. В Мурманской области на месторождениях

Печенгской группы было добыто еще 12,5% металла. Кроме того, на территории

Красноярского края разрабатываются техногенные месторождения. В Камчатском крае

на месторождении Шануч в 2022 - 2023 гг. добыча не велась в связи с проведением

горно-подготовительных работ и процедурой согласования проектной документации, в

2024 г. также не ожидалась. До 2025 г. недропользователь завершит строительство

флотационной обогатительной фабрики для более глубокой переработки никелевой

руды.

Крупнейшей компанией, ведущей добычу никеля (100 % в 2023 г.) и производящей

никелевую продукцию, является вертикально-интегрированный холдинг ПАО «ГМК

«Норильский никель»

(«Норникель»); его подразделениям передана в освоение

основная часть российских запасов металла.

Подразделения «Норникеля» ведут разработку комплексных сульфидных руд

месторождений НРР в Красноярском крае и ПРР в Мурманской области, полностью

обеспечивая собственные перерабатывающие мощности никелевым сырьем. Кроме

того, структурное подразделение холдинга ООО «Медвежий ручей» эксплуатирует

техногенное месторождение Хвостохранилище

№ 1 НОФ, сложенное отходами

обогащения сульфидных медно-никелевых руд и «лежалым» пирротиновым

концентратом.

Талнахское и Октябрьское месторождения разрабатываются подземными

рудниками «Таймырский», «Октябрьский», «Комсомольский», «Скалистый» и «Маяк» с

селективной отработкой выделяемых промышленных типов руд: сплошных, «медистых»

и вкрапленных со средним содержанием Ni в разрабатываемых рудах 3,26 %, 0,94 %,

0,51 % соответственно. Богатые руды (сплошные и «медистые») в структуре запасов

категорий А+В+С1 Талнахского и Октябрьского месторождений составляют 32,5 % и

обеспечивают около 91,3 % добычи; в более бедных вкрапленных рудах заключено

67,5 % запасов, они обеспечивают

8,7

% валовой добычи. Исходя из проектной

производительности обеспеченность запасами Октябрьского рудника составляет более

50 лет, остальных рудников - более 100 лет.

Для компенсации выбывающих добычных мощностей по сплошным рудам к

эксплуатации подготавливаются запасы рудников «Северный» (Талнахское

месторождение) и «Глубокий» (Октябрьское месторождение). Прирост запасов богатых

руд также может быть обеспечен за счет поисков на флангах месторождений. Так, в

результате поисковых работ на западном фланге Октябрьского месторождения

установлены медно-никелевые руды, в 2022 - 2023 гг. проведена их оценка. Ожидаемый

прирост запасов богатых руд - 500 тыс. т, медистых руд - 2 140 тыс. т, вкрапленных руд

- 546 тыс. т.

Масштаб имеющейся сырьевой базы дает возможность нарастить добычу никеля

за счет вовлечения в освоение новых объектов. В 2023 г. к освоению подготавливались

14 месторождений - 10 сульфидных и 4 силикатных. Наиболее крупные по масштабу

планируемого производства проекты реализуются на базе сульфидных медно-

никелевых месторождений Черногорское, Масловское, Норильск I (южная часть),

Кингашское и Верхнекингашское (Красноярской край), Кун-Манье (Амурская обл.),

Еланское и Елкинское (Воронежская обл.).

В 2023 г. (как и годом ранее) новые месторождения никеля на государственный

учет поставлены не были. Прирост запасов никеля категорий А+В+C1 был получен за

счёт эксплуатационно-разведочных работ на месторождениях Норильского (21,7 тыс. т)

и Печенгского (6,5 тыс. т) районов. Кроме того, в результате разведки получен прирост

запасов

(4,7 тыс. т) на подготавливаемом к освоению Мончетундровском

платинометалльном месторождении в Мурманской области.

По итогам 2023 г. прирост запасов никеля категорий А+В+C1 за счет разведки и

переоценки компенсировал 12 % их погашения при добыче.

В 2023 г. запасы никеля в целом с учетом разведки, добычи и потерь при добыче

уменьшились: категорий А+В+C1 на 240,2 тыс. т (- 1,15 %), категории C2 - на 22,9 тыс. т

(- 0,3 %).

Процессы, используемые в никелевой отрасли России, приведены в табл. 1.17.

Таблица 1.17 - Процессы, используемые в никелевой отрасли России

Предприятие,

Ссылка на разделы/

Компания

Процесс/технологическая схема

Примечание

местоположение

зарубежный аналог

Плавка окисленной никелевой руды в

Закрыт

Режский завод, г. Реж

шахтных печах на штейн; штейн

Зарубежных аналогов по части

Русникель

(РФ)

перерабатывается далее на комбинате

шахтной плавки нет

Уфалейникель

Плавка окисленной никелевой руды на

Закрыт

Зарубежных аналогов по части

штейн в шахтных печах, конвертирование,

Комбинат

шахтной плавки нет,

обжиг в печах КС, хлорирование,

Русникель

Уфалейникель,

дальнейшая схема переработки

выщелачивание от меди, повторный обжиг

г. Верхний Уфалей (РФ)

отчасти аналогична Sorowako/

в трубчатых печах - с получением NiO,

Matsusaka

восстановительная электроплавка NiO

Никелевый завод,

Заводы Sudbury (Glencore);

ПАО «ГМК

г. Норильск;

Плавка в электропечи предварительно

Никелевый завод,

Thompson (Vale), Bindura Nickel,

«Норильский

комбинат

обожженного флотационного рудного

остановлен в июне

заводы платиновой подотрасли

никель»

Печенганикель,

концентрата на штейн

2016 г.

ЮАР

п. Никель

ПАО «ГМК

Надеждинский завод,

Взвешенная плавка Outokumpu

Заводы Selebi Phikwe,

«Норильский

г. Норильск

флотационных концентратов на штейн

Kalgoorlie, Jinchang

никель»

В 2020 г. закрыт

Печенганикель

Sudbury (Glencore); Thompson

ПАО «ГМК

плавильный цех в

(п. Никель),

Конвертирование штейна до файнштейна

(Vale) - до 2018 года, Kalgoorlie,

«Норильский

п. Никель

Надеждинский завод

в конвертерах Пирса-Смита

Gansu, BCL, Copper Cliff (до

никель»

(г. Норильск)

2013 года) и др.

Гидрометаллургическое обогащение

никель-пирротинового концентрата

ПАО «ГМК

Надеждинский завод

(автоклавное окислительное

«Норильский

Зарубежных аналогов нет

(г. Норильск)

выщелачивание с получением

никель»

сульфидного концентрата цветных

металлов)

Окончание таблицы 1.17

Предприятие,

Ссылка на разделы/

Компания

Процесс/технологическая схема

Примечание

местоположение

зарубежный аналог

ПАО «ГМК

Vale Inco, завод Clydach в Ве-

Кольская ГМК,

Получение никеля высокой чистоты

«Норильский

ликобритании, завод Copper

г. Мончегорск

методом карбонилирования

никель»

Cliff (CCR) в Канаде

Осуществляется

ПАО «ГМК

АО «Кольская ГМК»,

Электролитическое рафинирование

переход на

«Норильский

Зарубежных аналогов нет

г. Мончегорск

черновых никелевых анодов

рафинирование

никель»

ПНТП

ПАО «ГМК

Кольская ГМК,

Гидрометаллургическая технология

«Норильский

Зарубежных аналогов нет

г. Мончегорск

рафинирования НПТП

никель»

ИТС 12-2019

Предприятия ПАО «ГМК «Норильский Никель», выпускающие порядка 12 %

мирового никеля, имеют 4 зарегистрированные на ЛБМ марки никеля со статусом Good

Delivery и опережают по данному показателю все зарубежные компании (табл. 1.18).

Таблица

1.18

- Выпускаемые ГМК «Норильский никель» марки никеля,

зарегистрированные на ЛБМ

№

Марка

Компания/предприятие

Продукт

Norilsk Nickel Harjavalta

Резаные катоды

Cathodes

Oy/ Харьявалта (Финляндия)

Полноразмерные катоды

Norilsk Nickel Harjavalta

Брикеты

Briquettes

Oy/ Харьявалта (Финляндия)

Severonickel

Кольская ГМК

Резаные катоды

Combine H-1

Полноразмерные катоды

Severonickel

Кольская ГМК

Резаные катоды

Combine H-1Y

Полноразмерные катоды

Прочие формы товарной никелевой продукции, выпускаемой российскими

подразделениями ПАО «ГМК «Норильский Никель», представлены в табл. 1.19 - 1.20.

Таблица 1.19 - Качество катодного никеля, выпускаемого АО «Кольская ГМК»

Н-1 у

Н-1

Н-3

Н-4

ЛБМ 1

ГОСТ 849 -

Факт

ГОСТ 4

Факт

ГОСТ

Факт

ГОСТ

2008

99,80 min

99,97 2

99,96 2

99,93 7

Ni+Co

99,95

99,98

99,93

99,98

98,6

99,96

97,6

0,15max

0,10

0,012

0,10

0,017

0,7

0,021

0,70

0,02max

0,015

0,0053

0,02

0,0066

0,0093

0,03max

0,01

0,005

0,01

0,005

0,1

0,009

0,15

0,02max

0,01

0,0069

0,02

0,0069

0,022

0,01max

0,001

0,0006

0,001

0,0007

0,03

0,0013

0,04

˂0,005

0,001

˂0,0003

0,001

˂0,0003

˂0,005

˂0,0002

˂0,005

0,002

0,0008

0,002

0,0009

0,6

0,0012

˂0,005

0,001

˂0,0002

0,001

˂0,0003

0,0003

˂ 0,005

0,0005

0,00030

0,001

0,00057

0,00064

˂ 0,005

0,0005

˂ 0,0001

0,001

˂ 0,0001

˂ 0,005

0,0003

˂ 0,00002

0,0006

˂ 0,00002

˂ 0,005

0,0005

˂ 0,0001

0,001

˂ 0,0001

˂ 0,005

0,001

0,00057

0,001

0,00073

0,00077

0,001

˂ 0,0002

0,001

˂ 0,0002

0,0005

˂ 0,0001

0,001

˂ 0,0001

1 - Требования к никелю Лондонской биржи металлов.

2 - Расчетный метод определения.

Размеры для марок полноразмерных катодов Н-1 у и Н-1: с обрезанной кромкой

895 - 915 × 1145 - 1165 мм, толщина 2 - 10 мм, вес 30 - 80 кг. Размеры для марок

полноразмерных катодов Н-3 и Н-4: Кольская - необрезанный 935 × 1135, толщина

2 - 6 мм, вес 30 - 70 кг.

Кроме того, Кольская ГМК выпускает резаные катодные листы: Н-1 у и Н-1 2 × 2

и 4 × 4 дюйма, толщина пластины 2-6 мм, а также брикеты Н-3.

В отделении карбонильного никеля (ОКН) Кольской ГМК по заявкам потребителей

выпускается широкая номенклатура карбонильных никелевых порошков и карбонильной

никелевой дроби в соответствии с требованиями ГОСТ 9722, СТО 00201365-01-2006

«Стандарт организации. Карбонильная никелевая продукция. Часть I. Порошок»,

ТУ 1732-122-48200234-2002 «Дробь никелевая карбонильная, Технические условия».

В таблицах 1.20 и 1.21 приведены характеристики типичной карбонильной продукции.

Таблица

1.20

- Карбонильные никелевые порошки, выпускаемые Кольской ГМК,

ПАО «ГМК «Норильский никель»

Обозначение

Средний

Массовая доля элементов,

порошка,

размер

Насыпная

% не более

СТО

частиц по

Форма частиц

плотность,

00201365-

Фишеру,

г/см³

01-2006

мкм

Л5 (L5)

0,8-3,5

волокнистая

1,01-1,40

0,28

0,002

0,001

Л8 (L8)

0,6-2,5

волокнистая

0,45 0,60

0,28

0,002

0,001

зернистая

УТ1 (UT1)

5,0-10,0

3,0-3,5

0,09

0,0015

0,0007

(округлая)

зернистая

УТ3 (UT3)

3,0-6,0

1,91-2,50

0,09

0,0015

0,0007

(округлая)

Таблица 1.21 - Карбонильная никелевая дробь, выпускаемая Кольской ГМК, ПАО «ГМК

«Норильский никель»

Обозначение дроби,

Средний

Форма частиц

Массовая доля элементов,

ТУ

1732-122-

размер

% не более

48200234-2002

частиц, мкм

ДНК-0 (DNK-0)

8-20

Сферическая

0,02

0,015

0,001

1.5. Ресурсная база кобальта в России

Степень освоенности запасов отечественной сырьевой базы кобальта умеренно

высокая - в нераспределенном фонде недр находится около четверти запасов металла,

в разработку вовлечено менее половины запасов. Практически единственным

промышленным источником кобальта в стране являются сульфидные медно-никелевые

руды (табл.

1.22,

1.23). Основным продуцентом кобальта является ПАО «ГМК

«Норильский никель», на предприятиях которого осуществляется полный цикл

переработки руд с получением металлического кобальта.

Таблица 1.22 - Состояние сырьевой базы кобальта Российской Федерации

Таблица 1.23 - Воспроизводство и использование сырьевой базы кобальта Российской

Федерации, тыс. т

Россия занимает 4-е место в мире по ресурсам кобальта и III место по его

производству в рудах и концентратах, обеспечивая

3,5

% мирового показателя.

Основным промышленным источником кобальта в стране являются сульфидные медно-

никелевые руды. Все добываемое сырье перерабатывается внутри страны; на экспорт

поставляется кобальтовый штейн, металлический кобальт и изделия из него (включая

отходы и лом).

По состоянию на 01.01.2024 балансовые запасы кобальта, заключенные в недрах

60 месторождений, составили 1 541,6 тыс. т. Еще в 15 месторождениях содержатся

только забалансовые запасы. Забалансовые запасы в целом по стране составляют

229,9 тыс. т.

Кроме того, учитываются

3 техногенных месторождения (расположены в

Мурманской области и Красноярском крае), суммарные балансовые запасы кобальта

которых составляют 10,8 тыс. т.

Коренные месторождения подразделяются на собственно кобальтовые (4 объекта

- 2,5 % запасов страны) и кобальтсодержащие (71 объект - 97,5 % запасов), в которых

кобальт присутствует в качестве попутного компонента.

Собственные месторождения кобальта с суммарными балансовыми запасами

39,2 тыс. т находятся в нераспределенном фонде недр. К ним относятся крупное по

запасам Кара-Кульское месторождение сульфидных кобальтовых руд в Республике

Алтай (25,7 тыс. т, среднее содержание Co 0,235 %) и ранее разрабатывавшееся

Ховуаксинское месторождение арсенидных никель-кобальтовых руд в Республике Тыва

(остаточные запасы 13,5 тыс. т, 2,22 % Co). Еще на двух объектах учитываются только

забалансовые запасы металла. Это Елизаветинская группа месторождений в

Свердловской области, содержащая бурые железняки с асболанами (14,8 тыс. т,

0,072 % Co), и Бутрахтинское месторождение арсенидных кобальтовых руд в

Республике Хакасия (1,2 тыс. т, 0,069% Co). Технологические исследования руд Кара-

Кульского месторождения (пока только лабораторные) показали принципиальную

возможность получения из них кобальтового концентрата с извлечением около 93 %.

Рисунок 1.7 - Распределение запасов кобальта между субъектами Российской

Федерации (тыс. т) и его основные месторождения