Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

1.1 Производство и потребление никеля и кобальта

Мировое производство первичного никеля во всех видах в 2014 году, по данным Международной группы по изучению никеля (International Nickel Study Group - INSG), составило 1 994 тыс. т, в том числе 350 тыс. т никеля в ферроникеле и около 450 тыс. т никеля в никелистом чугуне ([5], [6]).

Под первичным никелем, по определению INSG, 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.

На долю 10 крупнейших производителей пришлось почти 93% мирового выпуска. Практически недосягаемым лидером является Китай, на который приходится более 1/3 мирового производства. Россия занимает второе место с долей в 12% (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Производство никеля во всех видах в 2014 году по странам ([5], [6])

Страна	Производство первичного никеля, тыс. т никеля	Доля от мирового производства, %
Китай	688	34,5
Россия	241	12,1
ЕС	200	10,0
Япония	185	9,3
Канада	147	7,4
Австралия	139	7,0
Бразилия	84	4,2
Новая Каледония	67	3,4
Колумбия	41	2,1
ЮАР	37	1,9
Прочие страны	165	8,3
Мир в целом	1 994	100,0

Мировое потребление первичного никеля во всех видах в 2014 году составило 1 863 тыс. т, из которых на долю первой пятерки стран - ведущих потребителей никеля пришлось 88%. Безоговорочным лидером является Китай - более половины мирового потребления никеля, на Россию приходится менее 2%, т.е. 30 тыс. т (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Потребление первичного никеля во всех видах в 2014 году по странам ([5], [6])

Страна	Потребление первичного никеля, тыс. т никеля	Доля от мирового потребления, %
Китай	974	52,3
ЕС	343	18,4
США	158	8,5
Япония	144	7,7
Южная Корея	68	3,7
Россия	31	1,7
Прочие страны	145	7,7
Мир в целом	1 863	100,0

Около 2/3 мирового потребления никеля приходится на сектор производства нержавеющей стали (рисунок 1.1). При этом структура потребления в отдельных странах может существенно отличаться от среднемировой. Так, в России, например, на производство нержавеющей стали приходится менее 1/3 от общего потребления никеля.

Рисунок 1.1 - Области потребления никеля в 2014 году (100% = 1 863 тыс. т) ([7])

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 (2013) или GB/T 6516-2010 - Ni9990 grade (таблица 1.3).

Таблица 1.3 - Требования к составу первичного никеля, приведенные ASTM B39-79 (2013) и GB/T 6516-2010 - Ni9990

Элемент, % масс.	Стандарт ASTM	Стандарт GB/T
Сорт		Ni9990
Ni+Co		Min 99,90
Ni	Min 99,80
Co	Max 0,15	Max 0,08
Сu	Max 0,02	Max 0,02
С	Max 0,03	Max 0,01
Fe	Max 0,02	Max 0,02
S	Max 0,01	Max 0,001
P	0,005	Max 0,001
Mn	0,005
Si	0,005	Max 0,002
As	0,005	Max 0,001
Pb	0,005	Max 0,0015
Sb	0,005	Max 0,0008
Bi	0,005	Max 0,0008
Sn	0,005	Max 0,0008
Zn	0,005	Max 0,002
Cd		Max 0,0008
Mg		Max 0,002

Таблица 1.4 - Марки никеля, зарегистрированные на ЛБМ

Производитель	Страна	Марка	Вид продукции*
BHP Billiton Nickel West Pty Ltd	Австралия	BHP BILLITON NICKEL BRIQUETTES	Б
Minara Resources Pty Ltd		MINARA HIGH GRADE NICKEL BRIQUETTES
Votorantim Metais S.A.	Бразилия	TOCANTINS**	К, РК
The Cobalt Refinery Company Inc	Канада	SHERRITT NICKEL BRIQUETTES	Б
Vale Canada Limited		VALE ELECTROLYTIC NICKEL	РК
		VALE INCO	К
		VALE NICKEL PELLETS	Д
Jiangxi Jiangli Sci-Tech Co., Ltd	Китай	GUORUN	К
Jinchuan Group Co., Ltd		JINTUO GRADE 1	К, РК
Norilsk Nickel Harjavalta Oy	Финляндия	NORILSK NICKEL HARJAVALTA CATHODES	К, РК
		NORILSK NICKEL HARJAVALTA BRIQUETTES	Б
Eramet S.A.	Франция	NICKEL HP	К, РК
Sumitomo Metal Mining Co., Ltd	Япония	SUMITOMO METAL MINING CO. LTD	РК
		SMM	К
Dynatec Madagascar S.A.	Мадагаскар	AMBATOVY NICKEL BRIQUETTES	Б
Glencore Nikkelverk AS	Норвегия	NIKKELVERK NICKEL	К, РК
PJSC MMC Norilsk Nickel	Россия	NORILSK COMBINE H-1	К, РК
		NORILSK COMBINE H-1Y	К, РК
JSC "Kola GMK"		SEVERONICKEL COMBINE H-1	К, РК
		SEVERONICKEL COMBINE H-1Y	К, РК
Impala Platinum Ltd	Южная Африка	IMPALA NICKEL	Б
Rustenburg Platinum Mines Ltd		RPM NICKEL	К, РК
Vale Canada Limited/Vale Europe Limited	Великобритания	VALE NICKEL PELLETS	Д
RioZim Limited	Зимбабве	BCL EMPRESS**	К, РК
* Б - брикеты; К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь. ** Регистрация на ЛБМ не продлена.
Ист.: ЛБМ

Таблица 1.5 - Описание и химический состав некоторых марок никеля, зарегистрированных на ЛБМ (данные компаний)

Марки	VALE ELECTROLYTIC NICKEL	VALE INCO	VALE NICKEL PELLETS	GUORUN	JINTUO GRADE 1	NICKEL HP	NIKKELVERK NICKEL	VALE NICKEL PELLETS
Завод	Thompson, Канада	Thompson, Канада	Copper Cliff, Канада	Китай	Китай	Sandouville, Франция	Nikkelverk, Норвегия	Clydach, Британия
Химический состав
Ni	>99,91	>99,91	99,98	99,98	99,99	99,99	>99,98	99,98
Со	<0,06	<0,06	0,00005	0,007	0,005	<0,00009	<0,0002	0,00005
Fe	<0,0002	<0,0002	0,001	0,005	0,002	0,0009	<0,001	0,01
С	<0,0035	<0,0035	0,007	0,005	0,005	0,0021	<0,002	0,015
S	<0,0002	<0,0002	0,0005	0,001	0,001	<0,0003	<0,0002	0,0005
Сu	<0,001	<0,001	0,0005	0,0005	0,0015	<0,00012	<0,0001	0,0005
Zn	<0,0002	<0,0002	0,00005	0,001	0,001	<0,0001	<0,0002	0,00005
Pb	<0,0003	<0,0003	0,00005	0,0003	0,0003	0,00006	<0,0002	0,00005
As	<0,0013	<0,0013	0,00005	0,0008	0,0008	<0,00005		0,00005
Si			0,0005	0,0012	0,001			0,0005
P			0,00005	0,001	0,001	<0,0002		0,00005
Cd			0,00005	0,0003	0,0003	<0,00001		0,00005
Sn			0,00005	0,0003	0,0003			0,00005
Sb			0,00005	0,0003	0,0003			0,00005
Bi			0,00005	0,0003	0,0003			0,00005
Al			0,00005	0,001	0,001			0,00005
Mn			0,00005	0,001	0,001			0,00005
Mg			0,00005	0,001	0,001			0,00005
O			<0,007					0,01
Вид продукции*	PК	К	Д	К	РК, К	РК, К	РК, К	Д
Размеры	25 x 25 мм, толщина - 15 мм	72 x 103 см, толщина - 15 мм	D < 20 мм	90 x 95 см, толщина - 3/5 мм		K: 77 x 130 см, PК: 100 x 100, 50 x 50 мм, толщина - 13 - 15 мм	К: 72 x 128 см PК: 25 x 25, 50 x 50, 100 x 100 мм	D < 20 мм
* К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь.

В дополнение к таблице 1.5 в таблице 1.6 приведено описание никелевой продукции зарубежных производителей, не зарегистрированной на ЛБМ.

Таблица 1.6 - Описание и химический состав никелевой продукции, не зарегистрированной на ЛБМ (данные компаний)

	Pellets:			Rounds:
Завод/Компания	Copper Cliff/Vale	Clydach/Vale	Clydach/Vale	Thompson/Vale	Thompson/Vale	Thompson/Vale	Long Harbour/Vale
Наимен.	Nickel P-Pellets	Nickel P-Pellets	Nickel S-Pellets	Electrolytic Nickel S-Rounds	Electrolytic Nickel R-Rounds	Nickel Melt Rounds	Nickel Melt Rounds
Хим. состав
Ni	>99,98	>99,98	>99,97	>99,90	>99,90	Min 99,8(1)	Min 99,8(1)
Со	<0,00002	<0,00002	<0,00002	<0,065	<0,08
Fe	<0,0006	<0,004	<0,004	<0,0003	<0,0002
С	<0,007	<0,011	<0,005	<0,0035	<0,0035
S	<0,0001	<0,0002	0,022 - 0,030	0,019 - 0,025	<0,0002
Сu	<0,00004	<0,0001	<0,0001	<0,0008	<0,0009
Zn	<0,00002	<0,00002	<0,00002	<0,0002	<0,0002
Pb	<0,000002	<0,00001	<0,000001	<0,0003	<0,0003
As				<0,0015	<0,002
Вид продукции	Карбонил. дробь	Карбонил. дробь	Карбонил. дробь	Электр. никель в виде "пуговиц"	Электр. никель в виде "пуговиц"	Электр. никель в виде "пуговиц"	Электр. никель в виде "пуговиц"
Размеры	Диам.8 - 12 мм	Диам.8 - 12 мм	Диам.6 - 14 мм	Диам.25 мм, толщина 6,5 мм	Диам.23 мм, толщина 8 мм	Диам.22 - 25 мм, толщина 6 - 10 мм	Диам.25 - 29 мм, толщина 5 - 6 мм, вес 26 - 32 г

Продолжение таблицы 1.6

	Disks:		Chips:
Завод, Компания	Copper Cliff, Vale	Clydach, Vale	Copper Cliff, Vale	Clydach, Vale	Jinhcuan/Jinhcuan Group
Наимен.	Nickel Disks	Nickel Disks	Nickel Plating Chips	Nickel Plating Chips	Electrolytic Nickel Chips
					Р-1	Р-2	Н-1	Н-2
Хим. состав
Ni	Min 99,8*(2)	Min 99,8*(2)	>99,98	>99,98	>99,96*(1)	>99,9*(1)	>99,94*(1)	>99,9*(1)
Со			<0,00002	<0,00002	0,02	0,08	0,02	0,08
Fe			<0,0006	<0,004	0,01	0,02	0,01	0,02
С			<0,007	<0,007	0,01	0,01	0,01	0,02
S			<0,0001	<0,0001	0,001	0,001	0,02	0,02
Сu			<0,00004	<0,0002	0,01	0,02	0,01	0,02
Zn			<0,00002	<0,00002	0,0015	0,002	0,0015	0,002
Pb			<0,000002	<0,000003	0,001	0,001	0,001	0,001
Si					0,002	0,002	0,002	0,002
Pb					0,001	0,001	0,001	0,001
As					0,0008	0,001	0,0008	0,001
Cd					0,0003	0,0008	0,0003	0,0008
Sn					0,0003	0,0008	0,0003	0,0008
Sb					0,0003	0,0008	0,0003	0,0008
Bi					0,0003	0,0008	0,0003	0,0008
Mg					0,001	0,002	0,001	0,002
Вид продукции	Карбонильный Ni в виде дисков		Карбонильный Ni в виде "похожем на диски"		Электролитный Ni в виде "пуговиц"
Размеры	диам. 14 - 18 мм, толщина 3,5 - 5,5 мм	диам. > 11 мм, толщина > 5 мм	диам. 17 - 25 мм, толщина 4 - 5 мм	диам. 18 - 22 мм, толщина 4 - 5 мм

Продолжение таблицы 1.6

	Tonimet		Utility		Handy Nickel
Завод, Компания	Matsusaka, Vale		Kaohsiung, Onsan, Dalian, Vale	Long Harbour, Vale	Niihama, Sumitomo Metal Mining
Наимен.	Tonimet briquettes	Tonimet compacts	Utility Nickel	Utility Rounds	Handy-E	Handy-S
Хим. состав
Ni	93	97	>97	97	99,8	99,9*(1)
Со	1,3	1,3	1,4	2,4	0,15
Fe	0,6	0,6	0,7	0,015	0,02	0,02
С			0,2	0,005	0,01	0,010
S	0,003	0,003	0,1	0,0005	0,001	0,01 - 0,03
Сu	0,1	0,1	0,4	0,090	0,005	0,005
Si			0,1	0,001	0,004	0,005
P	<0,001	<0,001	0,005	0,0001
Cr
Мn					0,001	0,001
Рb					0,0015	0,0015
Вид прод-и	Ni, рафинир. по собств. способу в виде гранул или брикетов	Ni, рафинир. по собств. способу в виде "прессовок" цилиндрич. формы	Ni, рафинир. по собств. способу в виде дроби	Ni, рафинир. по собств. способу в виде "пуговиц"	Электрол. Ni в виде "пуговиц"
Размеры	Гранулы: 10 - 100 меш 0,2 - 0,4 мм (60 - 90%) 0,4 - 0,9 мм (10 - 40%) Брикеты: 20 x 30 x 15 мм	диамвысота 25 x 15 мм	3 - 80 мм (>96%)	диам. 25 - 29 мм, толщина 5 - 6 мм, вес 26 - 32 г	Диаметр 20 мм

Продолжение таблицы 1.6

Завод, Компания	Yabulu, Queensland Nickel		Nikkelverk, Glencore				Nikkelverk, Glencore
Наимен.	Nickel Compacts	Hi Grade Nickel	Crowns:				Superelectro
			Crowns	Microcrowns	D-crowns	D-Microcrowns
Хим. состав
Ni	99,0	99,45	>99,98	>99,98	>99,95	>99,95	>99,99
Со	0,06	0,06	<0,0002	<0,0002	<0,0002	<0,0002	<0,0002
Fe	0,02	0,02	<0,001	<0,001	<0,001	<0,001	<0,0005
С	0,01	0,01	<0,002	<0,002	<0,002	<0,002	<0,0015
S	0,02	0,01	<0,0002	<0,0002	<0,022	<0,02	<0,0002
Сu	0,01	0,01	<0,0001	<0,0001	<0,0001	<0,0001	<0,0001
Zn	0,01	0,01	<0,0002	<0,0002	<0,0002	<0,0002
Pb			<0,0002	<0,0002	<0,0002	<0,0002	Max 0,00010
Si	0,05	0,05
Н							<0,0003
N							<0,0002
О							<0,002
Ag							Max 0,00010
Zn							<0,0002
Мg	0,04	0,04
AI	0,02	0,02
Са	0,03	0,03
Cr	0,001	0,001
Mn	0,06	0,06
Вид продукц.	"Прессовки" цилиндрической формы		Элетрол. Ni в виде "корон"	Электрол. Ni в виде "микро-корон"	Электрол. Ni с доб. S в виде "корон"	Электрол. Ni с доб. S в виде "микро-корон"	Электрол. Ni с пониженным сод-ем С в виде резанных квадратов
Размеры	Цилиндр с 2мя плоск. Стенами Н = 33 мм, D = 33 мм		D20 мм	D12 мм	D20 мм	D12 мм	50 X 50 мм

Мировое производство рафинированного кобальта, по оценкам Института развития кобальта (Cobalt Development Institute - CDI), составило в 2015 году 98 тыс. т, что на 6 тыс. т выше показателя 2014 года ([8]) (таблица 1.7).

Таблица 1.7 - Производство рафинированного кобальта в 2014 - 2015 годах, т

Компания/страна	2014	2015
Китай (исключая производство Umicore в Китае)	39 292	48 719
Freeport Cobalt, Финляндия (ранее OMG)	11 452	8582
Glencore: Nikkelverk, Норвегия (ранее Falconbridge)	3600	3100
Glencore: Katanga Mining, Демократическая Республика Конго	2800	2900
Glencore: Minara, Австралия	2900	3300
Umicore, Бельгия (включая производство в Китае)	5850	6306
Chambishi Metals, Замбия (90% ENRC)	4317	2997
Sumitomo, Япония	3654	4259
ICCI, Канада (Sherritt)	3210	3733
Ambatovy, Мадагаскар (40% Sherritt)	2915	3464
Queensland Nickel, Австралия	2519	1850
Норильский никель, Россия	2302	2040
Vale, Канада (ранее Inco)	2051	1858
CTT, Марокко	1391	1722
Votorantim, Бразилия	1350	1300
ЮАР	1332	1300
Gecamines, Демократическая Республика Конго	500	400
Eramet, Франция	219	133
Индия (исключая Rubamin)	100	150
Итого:	91 754	98 113

Существенный вклад в предложение вносит вторичный кобальт - порядка 10 тыс. т/г, в том числе в США около 2,2 - 2,5 тыс. т. Однако оценки объемов его производства носят весьма приблизительный характер, так как многие предприятия перерабатывают как первичное, так и вторичное сырье, и разделить эти потоки не представляется возможным. В построении баланса рынка вторичный кобальт обычно не участвует.

По оценкам CDI, кажущееся потребление кобальта (производство + импорт и минус экспорт) составило около 82 тыс. т в 2014 году и 89 тыс. т в 2015 году ([8]).

Основная часть кобальта используется при производстве аккумуляторных батарей (46%) и сплавов (18% суперсплавы + 8% твердые сплавы), причем уровень производства перезаряжаемых источников энергии и, соответственно, потребление кобальта неуклонно растут. Так, если в 1995 году оно оценивалось на уровне 700 т, то в 2014 году приблизилось к 40 тыс. т, т.е. составило почти половину от суммарного потребления кобальта (рисунок 3).

По требованиям ЛБМ поставляемый металл должен содержать не менее 99,3% Со, что соответствует "низкосортному" кобальту. При этом максимальная концентрация примесей указывается в спецификации зарегистрированного на ЛБМ производителя. Производители "высокосортного" кобальта (99,8% Со) получают премию к цене кобальта на ЛБМ. Однако и в рамках этой группы возможно различное содержание и номенклатура примесных элементов. Что касается формы, то по контракту ЛБМ может быть поставлен кобальт катодный (ломаные и резаные катоды), слитки, брикеты, гранулы и "таблетки" (таблицы 1.7, 1.8).

Рисунок 1.2 - Структура потребления кобальта в 2014 году (100% = 82 тыс. т)

Таблица 1.8 - Марки кобальта, зарегистрированные на ЛБМ (по данным ЛБМ)

Производитель	Страна	Марка	Вид продукции*(3)
Votorantim Metais S.A.	Бразилия	TOCANTINS ALLOY GRADE 99,8%*(4)	БК
		TOCANTINS CHEMICAL GRADE 99,7%*(4)	БК
		TOCANTINS COBALT METAL GRADE 99,65%*(4)	БК
Vale Canada Limited	Канада	VALE ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS	ПГ
Vale Inco Limited		VALE INCO ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS*(4)	ПГ
Yantai Cash Industrial Co., Ltd.	Китай	CASH	РК
Jinchuan Group Co., Ltd		GOLDEN CAMEL 9965	РК
		GOLDEN CAMEL 9995	РК
Sichuan Ni&Co Guorun New Materials Co., Ltd		GUORUN	ЛК
Jiangsu Cobalt Nickel Metal Co., Ltd.		KLK 9995	РК
Ganzhou Yi Hao Umicore Industries Co.,Ltd.		YHU 9995	РК
Nicomet Industries Ltd.	Индия	NICO	РК
Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.	Япония	SMM CO 99,8%	РК
CTT - Compagnie de Tifnout Tiranimine	Марокко	CMBA	ЛК
Kasese Cobalt Company Limited	Уганда	KCCL*(4)	ЛК
Chambishi Metals Plc	Замбия	СMA	ЛК
Chambishi Metals Plc		CMP	ЛК
Mopani Copper Mines Plc		MCM V9C*(4)	ЛК

Таблица 1.9 - Описание и химический состав зарубежной кобальтовой продукции, зарегистрированной на ЛБМ

Марки	VALE ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS	TOCANTINS ALLOY GRADE 99.8%	SMM CO 99.8%	GOLDEN CAMEL 9995	GOLDEN CAMEL 9965	KCCL	KLK 9995	MCM V9B	MCM V9C	CASH
Регистрация	06.10.09	17.11.09	23.11.09	30.11.09	30.11.09	18.01.10	29.01.10	29.03.10	29.10.10	04.05.10
Хим. состав
Al	0,0002	0,0010		0,002			0,003			0,001
As	0,0002			0,0005	0,001	0,00002	0,0005			0,0003
Bi				0,0003	0,0003		0,0005			0,0003
С	0,0050	0,0060	0,01	0,005	0,009	0,012	0,007	0,0050	0,010	0,005
Ca		0,0010				0,005
Cd	0,0001	0,0020	0,0005	0,0003	0,001	0,005	0,0005	0,0020	0,0030	0,0003
Co	99,8	99,80	99,8	99,95	99,65	99,8	99,95	99,65	99,60	99,95
Cr		0,0010				0,005
Cu	0,0002	0,0030	0,01	0,003	0,02	0,02	0,006	0,0030	0,0050	0,004
Fe	0,0008	0,0100	0,01	0,006	0,05	0,02	0,006	0,0050	0,010	0,005
Mg		0,0010		0,002		0,005	0,002	0,0010		0,001
Mn	0,0005	0,0030	0,001	0,005	0,01	0,01	0,005	0,0010	0,0020	0,001
Ni	0,1700	0,0800	0,15	0,002	0,2	0,08	0,008	0,25	0,33	0,005
P	0,0005			0,001	0,001		0,002			0,001
Pb	0,0006	0,0020	0,001	0,0004	0,001	0,01	0,0005	0,0030	0,0050	0,001
S	0,0010	0,0050	0,001	0,001	0,003	0,008	0,002	0,010	0,010	0,001
Sb	0,0002			0,0003	0,005		0,0005			0,0003
Se	0,0001
Si		0,0010	0,001	0,003			0,003			0,001
Sn				0,0003	0,003		0,0005			0,00003
Zn	0,0016	0,0025	0,005	0,002	0,002	0,01	0,003	0,0050	0,0070	0,001
О	0,0080					0,03
N	0,0008
H	0,0004					0,008
Вид продукции*(5)	ТБ	ЛК	РК	РК	РК	ЛК	РК	ЛК	ЛК	ЛК

Продолжение таблицы 1.9

Марки	GUORUN	MCM V9X	NICO	EVER STAR 99.98	EVER STAR 99.80	CMBA	YHU 9995	TOCANTINS CHEMICAL GRADE 99.7%	CMA	CMP
Регистрация	15.11.10	22.11.10	22.11.10	18.01.11	18.01.11	26.04.11	07.03.12	29.06.12	29.08.13	29.08.13
Хим. состав
Al	0,002			0,001	0,002		0,0010	0,0020	0,0010	0,0010
As	0,0008			0,0003	0,0005		0,0010
Bi	0,0003			0,0002	0,0003		0,0010
С	0,005	0,0150	0,001	0,004	0,005	0,0075	0,010	0,0100	0,0200	0,0100
Ca						0,0050		0,0020
Cd	0,0004	0,0050	0,0020	0,0002	0,0003	0,0010	0,0010	0,0050	0,0050	0,0015
Co	99,8	99,60	99,8	99,98	99,80	99,80	99,95	99,70	99,80	99,90
Cr						0,0020		0,0020
Cu	0,004	0,0050	0,0050	0,001	0,003	0,0050	0,0080	0,0050	0,0050	0,0040
Fe	0,006	0,010	0,01	0,003	0,006	0,010	0,010	0,0200	0,0100	0,0050
Mg	0,002		0,0010	0,001	0,002	0,002	0,0010	0,0020	0,0030	0,0010
Mn	0,005	0,0030	0,0020	0,001	0,005	0,0050	0,0020	0,0300	0,0100	0,0020
Ni	0,1	0,33	0,030	0,005	0,1	0,030	0,0030	0,1000	0,0500	0,0400
P	0,001			0,001	0,001		0,0020
Pb	0,0007	0,0070	0,0050	0,0003	0,0004	0,0050	0,0010	0,0030	0,0060	0,0040
S	0,002	0,010	0,005	0,001	0,002	0,007	0,0030	0,0100	0,0050	0,0050
Sb	0,0005			0,0002	0,0003		0,0010
Se
Si	0,003			0,001	0,003		0,0030	0,0020	0,0010	0,0010
Sn	0,0003			0,0003	0,0003		0,0010
Zn	0,002	0,010	0,0010	0,001	0,002	0,0050	0,0010	0,0050	0,0070	0,0050
О
N
H
Вид продукции*(5)	ЛК	ЛК	РК	РК	РК	ЛК	РК	ЛК	ЛК	ЛК

1.2 Никель- и кобальтсодержащие руды. Запасы и ресурсы

Содержание никеля в земной коре составляет около 0,01% масс., однако количество пригодных для экономически эффективного извлечения металла промышленных месторождений ограничено.

Мировые запасы никеля в рудах оцениваются в 79 млн т. Выявленные наземные ресурсы никеля в рудах (таблица 1.9) 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.

Примерно десятая часть мировых запасов никеля сосредоточена в России (7,9 млн т). По этому показателю Россия занимает 4-е место в мире, уступая Австралии (19 млн т), Бразилии (10 млн т) и Новой Каледонии (8,4 млн т) (таблица 1.10) ([6], [10]).

Таблица 1.10 - Мировые запасы никеля, тыс. т

Страна	Запасы
Австралия	19 000
Бразилия	10 000
Новая Каледония	8400
Россия	7900
Куба	5500
Индонезия	4500
Южная Африка	3700
Филиппины	3100
Китай	3000
Канада	2900
Гватемала	1800
Мадагаскар	1600
Колумбия	1100
США	160
Другие страны	6500
Итого	79 000

Мировые запасы кобальта, по оценкам US Geological Survey, составляют 7,1 млн т, а выявленные ресурсы - около 25 млн т (таблица 1.10). В дополнение к этому ресурсы кобальта в железомарганцевых конкрециях и корках на океанском дне оцениваются почти в 120 млн т.

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 (таблица 1.11). Важнейшие промышленные минералы никеля (и кобальта) приведены в таблице 1.12.

Таблица 1.11 - Мировые запасы кобальта, тыс. т ([10], [11])

Страна	Запасы
Демократическая Республика Конго	3400
Австралия	1100
Куба	500
Замбия	270
Россия	250
Филиппины	250
Канада	240
Новая Каледония	200
Мадагаскар	130
Китай	80
Бразилия	78
ЮАР	31
США	23
Прочие страны	610
Итого	7100

Таблица 1.12 - Содержание никеля и прочих компонентов в сульфидных и окисленных рудах* ([12] - [22])

	Содержание, %			Содержание, г/т
Компания/рудник	Ni	Cu	Co	Pt	Pd	Au	прочие
Сульфидные руды:
Vale (Садбери)	1,19	1,50	0,04	0,9	1,0	0,4
Vale (Манитоба)	1,72	0,10
Vale (Voiseys Bay)	2,70	1,57	0,13
BCL (Selebi-Phikwe)	0,71	0,65
Glencore (Raglan)	3,04	0,76	0,06	0,84	1,96
Glencore (Садбери)	1,42	1,61	0,03	0,85	0,92
Lundin (Eagle)	2,9	2,4	0,1	0,64	0,43	0,25
BHP Billiton (Mt Keith)	0,6
ВНР Billiton (Leinster)	1,3
Mirabela/Santa Rita	0,52	0,13	0,015				MgO-27,2
Норильский никель (Талнахский узел)	0,93	1,71	н/д	1,12	4,21	0,24
Норильский никель (Кольский п-в)	0,59	0,28	н/д	0,02	0,03	0,01
Окисленные руды:
Vale (Sorowako)	1,79						Fe-21; -32; MgO-15
Vale (Onca Puma)	1,73		0,044				Fe-13; -39; MgO-24
Vale (VNC (Goro))	1,46		0,11				MgO-4,64
Glencore (MurrinMurrin)	0,97		0,069
Glencore (Koniambo)	2,30
South32 (Cerro Matoso)	1,1
Larco (Греция)	1 - 1,3
Sherritt (Moa Bay)	1,15		0,12				44 Fe
Nickel Asia (сапролит)	1,50						11,4Fe
Nickel Asia (лимонит)	1,10						42 Fe
Antam (сапролит)	1,8min						25 Fe max
Antam (лимонит)	1,2min						25 Fe
Sherritt (Ambatovy)	0,84		0,07
Южуралникель (Буруктальское м-е)	0,63
Уфалейникель (Серовское м-е)	0,73
Южураникель (Сахаринское м-е)	0,87

Таблица 1.13 - Важнейшие промышленные минералы никеля и кобальта ([23])

Название минерала и химическая формула	Содержание, %
	Ni	Co
Сульфиды
Пентландит	22 - 42	1 - 3
Никелистый пирротин FeS	0,4 - 0,7	-
Миллерит NiS	61 - 64	0,1 - 0,5
Линнеит	-	40 - 53
Кобальтпирит (Fe, Co)	-	0,05 - 3
Арсениды, сульфоарсениды и арсенаты
Скуттерудит	0 - 9	11 - 20
Саффлорит (Со, Fe)	0 - 0,3	10 - 30
Шмальтин - хлоантит (Cо, Ni)	1 - 21	4 - 24
Кобальтин	0,5 - 2	26 - 34
Эритрин	0 - 6	20 - 30
Силикаты, гидросиликаты и гидроксиды
Гарниерит	16 - 35	0 - 0,1
Ревдинскит	16 - 35	0,0 - 0,1
Никелевый керолит	10 - 15	Следы
Нонтронит	0,5 - 2,0	Следы
Никелевый серпофит	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, по существу, встречается в виде минерала пентландита . Лишь небольшие количества никеля бывают представлены миллеритом NiS, виоларитом и никельсодержащим пирротином . В рудах некоторых месторождений Австралии, например, существенная часть никеля представлена полидимитом . Пентландит всегда встречается вместе с другими сульфидными минералами, чаще всего с пирротином и халькопиритом . Эти сульфидные минералы вмещает силикатная и алюмосиликатная порода. В таблице 1.13 приведен примерный минералогический состав некоторых сульфидных руд.

Таблица 1.14 - Минералогический состав некоторых сульфидных никелевых руд ([24])

Рудники	Пентландит, %	Халькопирит, %	Пирротин, %	Пустая порода, %
Raglan	8	2,4	11	79
Садбери (1)	3,6	4,3	23	70
Садбери (2)	3 - 6	2 - 5	20 - 30	Остальное
Манитоба, Томпсон	7	0,4	11	70

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 гидрокидными 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% ) 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% .

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 1% - 2%. Первичная минерализация - сульфидная; основные медьсодержащие минералы - халькопирит, халькозин ; кобальт преимущественно - в карролите . 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 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 ), 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 ; проект NICO (Канада) компании Fortune Minerals, предусматривающий переработку Co-Bi-Cu-Au-руды, в которой основным кобальтсодержащим минералом является арсенопирит и др.

1.3 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. Так, по данным Wood Mackenzie Ltd, общемировая горная добыча никеля в 2014 году составила 2042 тыс. т никеля, из которых 38,5% пришлось на сульфидную руду и 61,5% на окисленную. По данным же USGS (United States Geological Survey), горная добыча никеля была значительно больше и составила 2450 тыс. т, преимущественно за счет Филиппин и стран, отнесенных к категории "Прочие" (таблица 1.15).

Таблица 1.15 - Горная добыча никеля в 2014 году по странам

Страна	По данным ([5])		По данным ([10])
	Горная добыча, тыс. т никеля	Доля от мировой добычи, %	Горная добыча, тыс. т никеля	Доля от мировой добычи, %
Филиппины	417	20,4	523	21,3
Россия	260	12,7	239	9,8
Канада	225	11,0	235	9,6
Австралия	210	10,3	245	10,0
Новая Каледония	183	9,0	178	7,3
Индонезия	179	8,8	177	7,2
Бразилия	119	5,8	102	4,2
Китай	105	5,1	100	4,1
Куба	54	2,6	50,4	2,1
ЮАР	52	2,5	55	2,2
Прочие страны	238	11,7	571	23,3
Мир в целом	2042	100,0	2450	100,0

По данным US Geological Survey*(6), мировая добыча кобальта в 2014 - 2015 годах составляла 123 - 124 тыс. т/год, причем примерно половина приходится на Демократическую Республику Конго (Киншаса). Дать более или менее надежную оценку объемов добычи кобальта сложно хотя бы потому, что из всего объема добытого вместе с никелем "латеритового" кобальта надо вычесть латериты, пошедшие на переработку, например в ферроникель, где кобальт теряется безвозвратно (таблица 1.16).

Таблица 1.16 - Горная добыча кобальта в 2015 году по странам, тыс. т ([10], [11])

Страна	Добыча, тыс. т
Демократическая Республика Конго	63
Китай	7,2
Канада	6,3
Россия	6,3
Австралия	6,0
Замбия	5,5
Филиппины	4,6
Куба	4,2
Мадагаскар	3,6
Новая Каледония	3,3
Южная Африка	2,8
Бразилия	2,6
Прочие страны	7,7
Мир в целом	124

1.4 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 двух гидрометаллургических производств - Надежнинского металлургического завода в Норильске (Заполярный филиал ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия)*(7) и завода в Long Harbour (Vale, Канада), головными операциями технологической схемы являются пирометаллургические процессы, обеспечивающие получение медно-никелевого файнштейна), то схемы получения никеля из латеритов весьма рознятся 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 (таблице 1.17). 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.

Таблица 1.17 - Основные никелевые предприятия мира (за исключением производителей никелистого чугуна и предприятий, перерабатывающих малосульфидные платиновые руды)

	Владелец	Технология	Товарная продукция	Месторасположение
		Переработка сульфидного рудного сырья
1.	Glencore	Производство файнштейна	Файнштейн	Falconbridge, Канада
2.	BCL Ltd.	Производство файнштейна	Файнштейн	Selebi-Phikwe, Ботсвана
3.	Boliden	Производство файнштейна	Файнштейн	Harjavalta, Финляндия
4	Норильский Никель	Производство файнштейна	Файнштейн	Никель, Россия
5.	Норильский Никель	Производство файнштейна	Файнштейн	Норильск, Россия
6.	BHP Billiton	Производство файнштейна	Файнштейн	Kalgoorlie, Австралия
7.	Vale	Производство файнштейна, рафинированного никеля	Карбонильный никель	Sudbury, Канада
8.	Jinchuan Group	Производство файнштейна, рафинированного никеля	Никелевые катоды	Jinchang (Gansu), Китай
9.	Vale	Производство файнштейна, рафинированного никеля	Никелевые катоды, рондели	Thompson, Канала
10.	ASA Resource Group, Bindura Nickel Corp (BNC)	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды, медный сульфидный концентрат, гидроксид кобальта	Зимбабве
11.	Vale	Автоклавная переработка сульфидных Cu-Ni-руд с получением рафинированных Cu, Ni и Co	Никелевые, медные и кобальтовые катоды	Long Harbour, Канада
Переработка латеритовых руд
12.	Glencore	Производство ферроникеля	Ферроникель	Bonao, Доминиканская Республика
13.	Anglo American	Производство ферроникеля	Ферроникель	West of Caracas, Венесуэла
14.	ВНР Billiton	Производство ферроникеля	Ферроникель	Монтелибано, Колумбия
15.	Vale	Производство ферроникеля	Ферроникель	Ourilandia do Norte, Бразилия
16.	Posco	Производство ферроникеля	Ферроникель	Gwangyang, Корея
17.	Sumitomo	Производство ферроникеля	Ферроникель	Hyuga (Kyushu), Япония
18.	Nippon Yakin	Производство ферроникеля	Ферроникель	Miyazu (Honshu), Япония
19.	Pacific Metals	Производство ферроникеля	Ферроникель	Hachinohe (Honshu), Япония
20.	Hyuga Smelting Co.	Производство ферроникеля	Ферроникель	Miyazaki, Япония
21.	Antam	Производство ферроникеля	Ферроникель	Pomalaa (Sulawesi), Индонезия
22.	Glencore	Производство ферроникеля	Ферроникель	Koniambo, Новая Каледония
23.	Eramet (Le Nickel)	Производство ферроникеля	Ферроникель	Noumea, Новая Каледония
24.	Larco	Производство ферроникеля	Ферроникель	Larymna, Греция
25.	Feni Industries	Производство ферроникеля	Ферроникель	Kavadarci, Македония
26.	Побужский ферроникелевый комбинат	Производство ферроникеля	Ферроникель	Побужье, Украина
27.	Уфалейникель (остановлен)	Производство ферроникеля	Ферроникель	В. Уфалей, Россия
28.	Режникель (остановлен)	Производство ферроникеля	Ферроникель	Реж, Россия
29.	Южуралникель (остановлен)	Производство ферроникеля	Ферроникель	Орск, Россия
30.	Sherritt	Высокотемпературное серноое выщелачивание	Никель-кобальтсульфидный концентрат	Moa Bay, Куба
31.	Nickel Asia	Высокотемпературное серноое автоклавное выщелачивание	Ni-Co-сульфидный концентрат	Coral Bay, Филиппины
32.	Sumitomo	Высокотемпературное серноое выщелачивание	Ni-Co-сульфидный концентрат	Manila, Филиппины
33.	Ramu NiCo Management (MCC) Ltd	Высокотемпературное серноое выщелачивание	Смешанные Ni-Co-гидроксиды	Basamuk, Папуа-Новая Гвинея
34.	First Quantum Minerals Ltd.	Высокотемпературное серноое выщелачивание + атмосферное выщелачивание	Смешанные гидроксиды	Ravensthorpe, Австралия
35.	Wingstar investments pty ltd (остановлен)	Высокотемпературное серноое выщелачивание	Смешанные гидроксиды (карбонаты)	Cawse, Австралия
36.	Vale	Высокотемпературное серноое выщелачивание	Синтер,	Goro, Новая Каледония
37.	Ambatovy (Sherritt, Sumitomo, Korea Resources)	Высокотемпературное сернокислотное автоклавное выщелачивание	99,8% Ni, 99,8% Co	Toamasina, Мадагаскар
38.	Glencore	Высокотемпературное сернокислотное выщелачивание + кучное выщелачивание	Никелевый порошок, никелевые брикеты	Murrin-Murrin, Австралия
39.	Wingstar investments pty ltd (остановлен)	Высокотемпературное сернокислотное выщелачивание	Никелевые катоды, сульфид кобальта	Avalon, Австралия
40.	Кубинское правительство	Карон-процесс	Синтер, Ni-Co-сульфидный концентрат	Punta Gorda, Куба
41.	Кубинское правительство	Карон-процесс	Синтер	Nicaro, Куба
42.	Queensland Nickel	Карон-процесс	99,5% Ni, ChemGrade Cobalt	Townsville, Австралия
43.	Votorantim Metals (остановлен)	Карон-процесс	Н.д.	Niquelandia, Бразилия
44.	Votorantim Metals (остановлен)	Производство файнштейна	Файнштейн	Fortaleza de Minas, Бразилия
45.	Vale	Производство файнштейна из латеритов	Файнштейн	Sorowako (Sulawesi), Индонезия
	Рафинировочные предприятия
46.	Sherritt	Производство рафинированного никеля	Н.д.	Ft. Saskatchewan, Канада
47.	Glencore	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды	Kristiansand, Норвегия
48.	Eramet	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды	Sandouville, Франция
49.	Sumitomo	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды, соли	Niihama (Shikoku), Япония
50.	Норильский Никель	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды, брикеты, соли	Harjavalta, Финляндия
51.	Норильский Никель	Производство рафинированного никеля	Никелевые катоды, карбонильный никель	Мончегорск, Россия
52.	ВНР Billiton	Производство рафинированного никеля	Никелевый порошок, никелевые брикеты	Kwinana, Австралия
53.	Vale	Производство рафинированного никеля	Карбонильный никель	Clydach, Уэльс
54.	Vale	Производство рафинированного никеля	Синтер, брикеты	Matsuzaka (Honshu), Япония
55.	Votorantim Metals (остановлен)	Рафинирование файнштейна		Sao Paulo, Бразилия
Н.д. - нет данных.

1.4.1 Переработка латеритовых руд с получением богатых промышленных продуктов 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 3/4 случаев применяется плавка. Напротив, для переработки железооксидного подтипа используются преимущественно гидрометаллургические способы, включая метод Карона (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Вертикальный разрез месторождения тропических Ni-Co-латеритов ([26])

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, пригодных для производства нержавеющих сталей - ферроникеля и никелистого чугуна.

Сырьем для производства ферроникеля служит преимущественно сапролит (%: Ni - 1,5 - 3; Co - 0,04 - 0,08; Fe - 15; - 40; MgO - 25), позволяющий из-за пониженного по сравнению с лимонитом содержания железа при меньших производственных затратах получать ферроникель заданного состава ([24]).

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 получило весьма широкое распространение. К этому времени никелистый чугун стал покрывать до 52% потребности в никеле китайских производителей нержавеющей стали.

Использование для производства НЧ стандартных доменных печей позволяло получать продукт весьма низкого качества с небольшим содержанием никеля и высоким - примесей, пригодный для производства нержавеющей стали серии. Замена их электропечами обеспечила содержание никеля в НЧ на уровне 10% - 15% Ni, что сделало 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. Содержание никеля в нем достигает 20% и более, вредных примесей меньше, а издержки ниже, чем при плавке в домне.

Несмотря на всю привлекательность непосредственного производства никель-железных сплавов, часть латеритовой руды перерабатывается по схеме с получением никелевого штейна (Vale на заводе Sorowako, Индонезия, и Eramet на заводе Doniambo, Новая Каледония).

На заводе Sorowako компании Vale производительностью порядка 80 тыс. т год по никелю окисленную руду последовательно подвергают сульфидирующему обжигу с использованием элементарной серы, плавке на никелевый штейн (26% Ni) и конвертированию в конвертерах Пирса - Смита с получением файнштейна с 78% Ni.

Основную часть (80%) гранулированного файнштейна Vale отправляет на рафинировочный завод Matsuzaka (Япония), часть - продает компании Sumitomo для рафинирования на заводе Niihama (Япония) совместно со смешанными сульфидами, полученными на двух своих заводах на Филиппинах, перерабатывающих латеритовую руду способом автоклавного сернокислотного выщелачивания.

На заводе Doniambo (Новая Каледония) компании Le Nickel-SLN, входящей в группу Eramet, окисленная (гарниеритовая) руда плавится на ферроникель в электропечи. Основная часть ферроникеля поставляется потребителям в качестве товарного продукта, а часть - сульфидируется элементарной серой с получением файнштейна и передается на завод компании Sandouville (Франция) для производства рафинированных никеля и кобальта (металлический никель высокой чистоты (>99,97%), хлорид и карбонат никеля, хлорид кобальта).

Переработка окисленных никелевых руд в России осуществляется с получением товарного огневого никеля на комбинате Уфалейникель. Ввиду убыточности комбинаты Южуралникель и Режский никелевый завод остановлены.

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.

Технология реализована на двух заводах компании Sherrit на Кубе и Мадагаскаре, а также предприятиях Sumitomo (Coral Bay) на Филиппинах, Vale (Goro) в Новой Каледонии, Glencore и First Quantum Minerals Ltd (MurrinMurrin и Ravensthorpe*(8) соответственно) в Австралии, Ramu NiCo Management (MCC) Ltd (Basamuk) в Папуа-Новой Гвинее. Заводы Cawse и Avalon компании Wingstar investments pty ltd в Австралии, принадлежавшие до 2014 года различным компаниям (в том числе ПАО "ГМК "Норильский никель"), в настоящее время законсервированы (таблица 1.17).

Процесс HPAL - это процесс, в котором никель и кобальт из латеритовой руды выщелачиваются серной кислотой при высоких давлении (40 ат) 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.

Таблица 1.18 - Действующие предприятия, использующие HPAL процесс

Предприятие	Страна	Производительность, т/год	Тип руд	Содержание, %		Извлечение при выщелачивании, %		Товарная продукция
				Ni	Co	Ni	Co
Moa Bay	Куба	33000	Л	1,3	0,14	96	96	Ni-Co-сульфидный концентрат
Murrin Murrin	Австралия	40000	Л, СМ	1,2	0,08	Н.д.	Н.д.	Никелевый порошок, никелевые брикеты
Coral Bay	Филиппины	20000	Л	1,3	0,03	95	95	Ni-Co-сульфидный концентрат
Goro	Новая Каледония	60000	Л, С.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Синтер,
Ambatovy	Мадагаскар	60000	М	1,3	0,11	97	97	99,8% Ni, 99,8% Co
Ramu	Папуа-Новая Гвинея	31000	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Смешанные Ni-Co-гидроксиды
Taganito	Филиппины	30000	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Ni-Co-сульфидный концентрат
Gordes (проектируется (?) нет данных о вводе в эксплуатацию)	Турция	10000	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.
Ravensthorpe*	Австралия	Н.д.	Л, С	Н.д.	Н.д.	96	96	Смешанные Ni-Co-гидроксиды
C - сапролит; СМ - смектит; Л - лимонит; М - смешанный тип; Сил - силикатная Сo-руда. * Используется процесс EPAL - сочетание автоклавного (PAL) и атмосферного выщелачивания (AL).

В настоящее время процесс Карона применяется на трех действующих заводах: Nicaro, Punta Gorda (оба на Кубе) и Yabulu (Австралия). Завод Sao Miguel Paulista (Бразилия) из-за низких цен на никель на неопределенное время остановлен (таблица 1.19).

Таблица 1.19 - Показатели извлечения никеля и кобальта и способы их извлечения из аммиачно-карбонатных растворов на предприятиях, использующих Карон-процесс

	Nicaro, Куба	Punta Gorda, Куба	Yabulu, Townsville, Австралия	Sao Miguel Paulista, Бразилия
Ввод в эксплуатацию	1941	1990	1974	1981
Извлечение, %
Ni	75		84	80
Co	40		40	50
Товарная продукция	Синтер, Ni-Co-сульфидный концентрат		99,5% Ni, 98,5% Ni, QN ChemGrade Cobalt	Катодный никель, катодный кобальт
Способ выделения металлов
Ni	Отгонкой аммиака в виде основного карбоната		Жидкостная экстракция, реэкстракция, отгонка аммиака с получением основного карбоната Ni, прокалка, восстановление водородом	Осаждение основных карбонатов Ni и Co, растворение в , электроэкстракция
	Nicaro, Куба	Punta Gorda, Куба	Yabulu, Townsville, Австралия	Sao Miguel Paulista, Бразилия
Co	в виде смешанных Ni-Co-сульфидов перед выделением Ni		в виде сульфида из никелевого рафината, доводка до Co металлического	Экстракционно выделение из Ni-Co-раствора, электроэкстракция

В 2010 - 2011 годах компания Direct Nickel презентовала технологию переработки латеритов в азотнокислой среде с регенерацией азотной кислоты и запустила демонстрационную пилотную установку. Одним из элементов установки был агрегат для термического разложения, в который подается моногидрат нитрата магния, а образуется MgO в виде порошка и выделяются газы , проходящие через серию абсорберов и скрубберов, в которых извлекается 99% окислов азота и получается 55%-ная азотная кислота. Работа демонстрационной установки показала возможность регенерации более 95% азотной кислоты и извлечения никеля и кобальта в гидратный продукт - более 90%. Однако, несмотря на высокие показатели эффективности, на сегодняшний день информация о коммерческом использовании технологии отсутствует.

Следует упомянуть и о таком направлении, как хлоридное выщелачивание. Исследования возможности переработки латеритовых руд в солянокислой среде идут с 70-х гг. Среди компаний, активно ведущих разработки в области хлоридной технологии, следует упомянуть: BHP Billiton (разработавшую процесс хлоридного кучного выщелачивания), Jaguar Nickel, Nichromet Solutions Inc, Intec Ltd, Anglo American (процесс Anglo Research Nickel - ARNi) и др. Однако ни один из перечисленных процессов пока не достиг стадии коммерческого внедрения.

1.4.2 Переработка сульфидных руд с получением файнштейна

Никельсодержащие сульфидные руды, в отличие от окисленных, поддаются флотационному обогащению. Так, из руды, содержащей 1% - 3% Ni, получают концентрат с 7 - 20 + % Ni. Технологическая схема включает в себя дробление, измельчение и флотацию. В зависимости от состава руды, в частности 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 (Россия*(9) с получением товарных металлов (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема переработки сульфидных медно-никелевых руд

Главным преимуществом пирометаллургической головной переработки материала является возможность практически количественного концентрирования (за исключением серебра) присутствующих в сульфидных медно-никелевых рудах драгоценных металлов.

Для руд, не содержащих драгоценных металлов (медно-никелевые руды месторождения Voiseys 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, пригодного после нейтрализации для захоронения.

Следует также остановиться на переработке пирротиновых никельсодержащих концентратов, прямая пирометаллургическая переработка которых ввиду низкого содержания ценных компонентов экономически нецелесообразна*(10). 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 данный 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.

К наиболее старым вариантам реализации процесса относится плавка предварительно обожженных и окускованных концентратов или кусковой руды в отражательных или шахтных печах. Такие процессы 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 плавкой в автогенных печах.

До недавнего времени электроплавка предварительно обожженного никелевого (медно-никелевого) концентрата применялась на пяти заводах (в том числе двух, расположенных на территории Российской Федерации)*(11), перерабатывающих никелевое (никель-медное) сульфидное сырье. В 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 (таблицы 1.19 - 1.20).

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 рудно-термических 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 драгоценных металлов пропорциональны потерям меди, так как никель может присутствовать в шлаках не только в виде корольков, но и в растворенной форме) (таблица 1.20*(12)).

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.

На действующих на сегодняшний день предприятиях, использующих схему окислительный обжиг-электроплавка, флотационный концентрат обжигают в печах кипящего слоя (КС) (таблица 1.20) как в наиболее эффективном обжиговом агрегате с удалением основного количества серы в газовую фазу. Содержания в отходящих газах на уровне 5% - 15% (по объему) вполне достаточно для использования в сернокислотном производстве, а интенсивный массобмен# в агрегате обеспечивает высокую удельную производительность.

Таблица 1.20 - Обжиг концентратов на никелевых заводах, работающих по технологии обжиг/электроплавка [24], [27])

	Садбери, Канада, Glencore	Томпсон, Канада, Vale (по 2018 год)
Ввод в строй	1978 г.	1961 г.
Печи:
Тип и число обжиговых печей	2 печи КС	2 печи КС
Внутрутренние# размеры каждой печи, м	Диаметр слоя - 5,6 м, диаметр надслоевого пространства - 8 м	Диаметр слоя - 5,5 м, диаметр надслоевого пространства - 6,4 м, высота над фурмами - 6,5 м
Номинальная мощность каждой печи, т/час (сух.)	40	55
Число фурм	Н.д.	256
Сырье:	Концентрат - 70%, вода - 30%	Концентрат - 90%, вода - 10%
Степень десульфуризации, %	70	40
Направление	На сернокислотный завод	В трубу
Температура, °С:
слоя	760	600
огарка при выгрузке	760	580
отходящего газа	-	530
Отходящий газ:
Скорость образования,	40 000	48 000 при 530°С
, об. %	11 - 13	До 25
Система газоулавливания	Циклоны - охлаждение газа, электрофильтры, очистка газа в скруббере, удаление воды и на сернокислотный завод	Циклоны, дымоход, дымовая труба

Таблица 1.21 - Плавка на штейн обожженного никелевого концентрата ([24], [27], [28]) (в скобках для комбината "Печенганикель" указаны характеристики РТП-5)

	Садбери, Канада, Glencore	Томпсон, Канада, Vale (по 2018 г.)	Печенганикель Россия, Норильский Никель	Bindura Nickel Corp., Зимбабве	Waterval (Anglo American Platinum), ЮАР	Mortimer (Anglo American Platinum), ЮАР
Печи:
Тип	1 прямоугольная	2 прямоугольные	2 прямоугольные (1 прямоугольная)	1 прямоугольная	2 прямоугольные	1 прямоугольная
Внешние размеры: Д Ш В, м	30 9 2,7 (внутр.)	31,7 10,7 6,4	27,5 11,1 6,6 (17,2 7,9 7,5)	Н.д.	26 8 (внутр.)	25 7
Рабочие характеристики:
Средняя рабочая мощность, МВт	40	16	24 (18)	Н.д.	34	20
Энергопотребление, сух. твердого	440	470	600 - 720	853	700	820 - 850
Производительность, т/час/печь	80	65	50 (25 - 30)	Н.д.	36	20
Сырье:
Тип добавленного восстановителя	Кокс (0,04 т/т огарка)	Н.д.	Угольный штыб	Н.д.	Н.д.	Н.д.
Флюс	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Известняк	Известняк	Известняк
Примерный состав сырья, %	Ni - 12; Cu - 4,5; Co - 0,5; Fe - 31; S - 28	Ni - 14; Cu - 0,3; Co - 0,3; Fe - 37; S - 29	Ni - 5 - 10; Cu - 2,5; Co - 0,2; Fe - 40; S - 20 - 25	Ni - 10,5; Cu - 2,1; Co - 0,3; Fe - 22; S - 17, MgO - 17	Ni - 3,6; Cu - 2,1; Co - 0,08; Fe - 16; S - 9; MgO - 20	Ni - 2.2; Cu - 1.1; Co - 0,04; Fe - 12; S - 5; MgO - 20
Конвертерный шлак	Нет	Да (расплавленный)	Да (расплавленный)	Да (расплавленный)	Да (гранулированный)	Н.д.
Электроды:
Количество	6	6	6 (3)	6	Н.д.	Н.д.
Диаметр, м	1,4	1,2	1,1 (1,2)	Н.д.	1,1	1,25
Расход массы, кг/т сух. тверд. сырья		3,5	1,1	Н.д.	2	Н.д.
Продукты плавки:
Штейн, т/час	30	По 30 с печи	Н.д.	Н.д.	7 - 8	3
, °С	1250 - 1275	1190	1250	1300	Н.д.	1550
Состав, %	Ni - 36; Cu - 11; Co - 1; Fe - 33; S - 17	Ni - 30; Cu - 1; Co - 1; Fe - 37; S - 27	NiCuCo - 18 - 26; Fe - 0 - 50; S - 23,3	Ni - 26,5; Cu - 5,0; Co - 1,2; Fe - 34,5; S - 27,2	Ni - 17; Cu - 9; Co - 0,5; Fe - 41; S - 27	Ni - 12; Cu - 7; Co - 0,3; Fe - 37; S - 25
Переработка штейна	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	Непрерывное конвертирование	Непрерывное конвертирование
Шлак, т/час	50	35 (с каждой печи)	Не определяется	Н.д.	36	14
, °С	1300 - 1320	1310	1350	1500	1550	1650
Способ переработки	Отвал	Грануляция и отвал	Грануляция и отвал	Грануляция и отвал	Грануляция, измельчение, флотация	Грануляция, измельчение, флотация
Состав, %	Fe - 35; - 35; MgO - 4 - 6	Ni - 0,4; Co - 0,2; Fe - 37; - 10; - 35; MgO - 2,7	Ni - 0,2; Cu - 0,12; Fe - 35; - 38 - 40; MgO - 12,5	Ni - 0,23; Cu - 0,11; Co - 0,23; Fe - 24; - 42; MgO - 22	Ni - 0,19; Cu - 0,11; - 46; Fe - 24, MgO - 15	- 41; Fe - 16, MgO - 13
в отходящем газе, об. %	1	3,3	0,3	Н.д.	0,5 - 1,3	0,5 - 1,0
Способ утилизации газов	Дым. труба	Дым. труба	Дым. труба	Н.д.	Сернокислотное производство	Н.д.
Печи:
Тип, количество электродов	1 прямоугольная	4 прямоугольные (из них 2 эксплуатируются)	1 круглая	1 прямоугольная	1 круглая	1 прямоугольная
Внешние размеры, Д Ш В, м	29 10	26 8	11 м	26 9	12 м (наружный)	9 5
Рабочие характеристики:
Средняя рабочая мощность, МВт	68	35 и 38	28	15	12,5	5
Энергопотребление, сух. твердого	750 - 850	721	850	1000	900	900
Производительность, т/час/печь		46	30	10	10	1
Сырье:
Тип добавленного восстановителя	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.
Флюс	Известняк	Не добавляется	Н.д.	Н.д.	Известняк	Известняк, отработанные катализаторы
Примерный состав сырья, %	Ni - 2.1; Cu - 1,2; Co - 0,04; Fe - 12; S - 5; MgO - 18	Ni - 1.7; Cu - 1,1; Co - 0,05; Fe - 12; S - 5; MgO - 18	Ni - 2,5; Cu - 1,5; Co - 0,13; Fe - 17; S - 6; MgO - 17	Ni - 2,5; Cu - 1,3; Co - 0,05; Fe - 13; S - 5; MgO - 18	Ni - 2,0; Cu - 1,5; Co - 0,07; Fe - 13; S - 6; MgO - 24	Ni - 5,3; Cu - 3,2; Co - 0,01; Fe - 15; S - 13; MgO - 12
Конвертерный шлак	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Н.д.	Да (гранулированный)
Электроды:
Количество	Н.д.	Н.д.	3	6	3	3
Диаметр, м	1,6	1,4	1,4	1,0	1,2	0,3 (предварительно спеченные)
Расход массы, кг/т сух. тверд. сырья	3	2	2,6	2,6	3,1	3,5
Продукты плавки:
Штейн, т/час	Н.д.	5 - 6	4	1,8	1,2	0,14 - 0,25
, °С	1550	1300	1550	1400	1400	1200
Состав, %	Ni - 14; Cu - 8; Co - 0,3; Fe - 40; S - 30	Ni - 14; Cu - 9; Co - 0,3; Fe - 45; S - 30	Ni - 15; Cu - 9; Co - 0,5; Fe - 43; S - 28	Ni - 16; Cu - 8; Co - 0,4; Fe - 41; S - 27	Ni - 15; Cu - 10; Co - 0,7; Fe - 43; S - 28	Ni-17; Cu - 11; Co - 0,02; Fe - 43; S - 27
Переработка штейна	Непрерывное конвертирование	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	Конвертер Пирс - Смита	TBRC
Шлак, т/час		41
, °С	1600	1460	1650	1500	1600	1500
Способ переработки	Грануляция и отвал	Грануляция, измельчение, флотация	Н.д.	Н.д.	Грануляция и отвал	Медленное охлаждение, измельчение, флотация
Состав, %	- 52; Fe - 8, MgO - 23	Ni - 0,11; Cu - 0,11; - 47; Fe - 9, MgO - 21	- 45; Fe - 22, MgO - 20	Ni - 0,2, Cu - 0,1; - 44; Fe - 16, MgO - 20	- 54; Fe - 14, MgO - 22	- 45; Fe - 10, MgO - 14
в отходящем газе, об. %	0,5 - 1,5	0,9	Н.д.	Н.д.	0,1	4
Способ утилизации газов	Н.д.	Сернокислотное производство	Сернокислотное производство	Н.д.	Н.д.	Н.д.

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 для плавки медных концентратов. Начиная с 1960-х годов это процесс начал свое победоносное шествие по миру и на сегодняшний день реализован на многих предприятиях медной и никелевой подотраслей.

В настоящее время по этой технологии в мире работает 6 заводов, перерабатывающих никельсодержащие сульфидные концентраты*(13), один из них - Fortaleza (Бразилия) был остановлен в 2013 году Завод Copper Cliff компании Vale использует собственную технологию взвешенной плавки в горизонтальной печи (таблица 1.21).

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/ч. В печах Outotec содержание кислорода в реакционном газе меняется от 30 - 40 об. % до 70 об. %; печи Inco (завод Copper Cliff) работают на кислородном дутье.

Одним из усовершенствований технологии (но не печи) взвешенной плавки является DON-процесс. При его реализации в одном агрегате совмещаются процессы штейновой плавки и конвертирования, таким образом, на выходе из печи получается три продукта: богатый штейн, или файнштейн; шлак, близкий по составу к конвертерному; и 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.

Другим вариантом усовершенствования печи и, соответственно, технологии взвешенной плавки, является интеграция электропечи для обеднения шлаков в ПВП. Подобная концепция реализована на заводах Kalgoorlie (Австралия) и Jinchuan (Китай).

Таблица 1.22 - Характеристики печей для взвешенной плавки никелевых концентратов по способу Outotec и Inco ([24])

Завод, страна, компания	Copper Cliff Канада, Vale	Kalgoorlie Австралия, ВНР Billiton	Selebi Phikwe Ботсвана, BCL	Jinchang Китай, Jinchuan	НМЗ Россия, Норникель	Harjavalta Финляндия, Boliden
Ввод в строй	1993	1972	1973	1992	1981	1959
Процесс	ВП Inco	ВП Outotec со встроенной электропечью	ВП Outotec	ВП Outotec со встроенной электропечью	ВП Outotec	DON Outotec (с 1995 года)
Ni в штейне, тыс. т/год	133	100	27	65	140 - 170 (2 печи)	38
Размеры (внутренние), м:
Под, Ш х Д х В	2 печи * 8 х 30 х 9	8 х 37 х 3,5	8 х 22 х 4	7 х 32 х 3,5	10 х 31 х 6	7 х 19 х 2,6
Реакц. шахта:
Диаметр		7	8	6	8	4,6
Высота над крышей отстойника		6	11	6	9	7,6
Число концентр. горелок	4 горизонтальные	4	4	4	1	1
Аптейк:	Квадратный				Круглый
Диаметр	4 x 4	3,5 х 8	5	3
Высота над крышей отстойника	15	7	17	7
Кампания, лет	2 - 3	10	9	8	5	10
Сырье:
Свежий сухой концентрат, т/час	125	140	120	50	150	45
Состав, %	Ni - 10; Cu - 12; Co - 0,3; Fe - 39; S - 34	Ni - 15; Сu - 0,3; Co - 0,4; Fe - 34; S - 32	Ni - 5; Cu - 4; Co - 0,2; Fe - 43; S - 31	Ni - 9; Cu - 4; Co - 0,2; Fe - 38; S - 27	Ni - 9; Cu - 4; Co - 0,5; Fe - 44; S - 33	Ni - 15; Cu - 0,8; Co - 0,4; Fe - 30; S - 29
Дутье:
Температура, °С	t окружающей среды	500	260	Н.д.	t окружающей среды	t окружающей среды
, об. %	96	35	31	42	70	75
Скорость потока,	14000	85000	150000	33000	60000	7000
Питание кислородом, т/час	11	25	40	12	40 - 50	4
Продукция:
Штейн, т/час	65	25	25		25 - 35	5
Состав штейна, %	Ni - 23; Cu - 25; Co - 0,6; Fe - 24; S - 26	Ni - 47; Сu - 1,5; Co - 0,8; Fe - 20; S - 27	Ni - 17; Cu - 15; Co - 0,4; Fe - 33; S - 25	Ni - 29; Cu - 15; Co - 0,6; Fe - 29; S - 23	Ni - 33; Cu - 14; Co - 0,5; Fe - 23; S - 27	Ni - 65; Cu - 5; Co - 0,7; Fe - 5; S - 22
Шлак, т/час	120	70	110	50	160	20
Состав шлака, %	Ni - 0,5; Cu - 0,5; Co - 0,2; Fe - 43; - 36	Ni - 0,7; Cu - 0,1; Co - 0,2; Fe - 40; - 33	Ni - 1,5; Cu - 1,3; Co - 0,1; Fe - 40; - 28	Ni - 0,2; Cu - 0,2; Co - 0,1; Fe - 41; - 36	Ni - 0,6; Cu - 0,3; Co - 0,2; Fe - 40; - 34	Ni - 4; Cu - 0,3; Co - 0,5; Fe - 38; - 29
Отходящий газ:
Скорость потока,	26000		100000	60000 (на пылеуловителе)	60 000	16000
, об. % на выходе из печи	55 (сух.)		7,2	8 (на сернокис. заводе)	35	30
Направление		Сернокис. завод	В атмосферу	Сернокис. завод	В атмосферу	Сернокис. завод
Температура штейн/шлак/газ,°С	1210/1280/1350	1170/1300/1400	1160/1240/1400	1320/1380/1380	1150/1250/1150	1360/1400/1400
Подача топлива:
Количествово# углеводородного топлива, сгорающего в час	340 природного газа + 1,4 т кокса (на поверхн. шлака)	1,5  нефти	6 т угля	1,3  нефти + 0,8 т угля	До 6000 газа в час (18 горелок в отстойнике)	1 т сырой нефти
Электроэнергия		6,25 МВт, 6 электродов	0	5 МВт, 6 электродов	Нет	Н.д.
* В январе 2013 г. Vale приняла решение о переходе на плавку в одной печи.

Главным преимуществом технологии взвешенной плавки являются низкие энергозатраты, возможность получения стабильного потока богатых по сере газов, содержащих 20% - 25% об. . К недостаткам следует отнести необходимость строгого соблюдения требований к подготовке сырья (гранулометрический состав, влажность) 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), невозможность применения дутья, обогащенного кислородом, из-за снижения стойкости футеровки, выбросы сернистого газа в атмосферу цеха, малое время работы под дутьем.

В настоящее время происходит постепенный уход от получения файнштейна в конвертерах Пирса - Смита с внедрением TBRC-конвертеров, процесса Ausmelt или ACP - Anglo Platinum Converting System (Система конвертирования Anglo Platinum) (таблица 1.22). Также подобная задача может быть решена путем внедрения DON-процесса (см. выше).

Процесс TBRC - плавка во вращающемся наклонном конвертере с верхней продувкой (печь Калдо) - применяется в черной и цветной металлургии, в частности, для конвертирования чугуна и штейнов, а также драгметальном# производстве для выплавки Доре-металла. 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. 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 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.

Таблица 1.23 - Конвертирование Ni - (Cu, Co, МПГ) штейнов в конвертерах Пирса - Смита

	Sudbury Glencore, Канада	Thompson Vale, Канада	"Печенганикель", "Норникель", Россия	НМЗ Норникель, Россия	Kalgoorlie BHPB, Австралия	Jinchuan, Китай	BCL, Ботсвана	Сop.Cliff Vale, Канада
Тип штейна	ЭП	ЭП	ЭП	ВП Outotec	ВП Outotec	ВП Outotec	ВП Outotec	ВП Inco
Производительность, тыс. т Ni/год	63	50	35	140	100	65 (2004 г.) 115 (2015)	27,5	134
Число конвертеров	3		5	6	3	3	2 + (1-резерв.)	5*
Внутренние размеры: х Д, м	1: 4 x 15 2: 4 х 9	4 х 10,7	4 x 12	4 x 9	3,6 х 7,3	3,6 х 8,2	3,96 х 9,14	3: 3,96 х 13,7 2: 3,96 х 10,7
Число и диаметр фурм, мм	1: 6, 32, 2: 42, 50	30 - 42, 51	52, 50	52, 50	28, 63,5	34, 48	44, 38	3: н.д., 51 2: н.д., 42
Расход дутья,	1: 6450 2: 30000		36000	36000	19000	18000 - 22000	32000	35000
в дутье, об. %	33% - 43% и 21%	21	21	21	21	21	21	24 - 27
Добавки оборотов перв. штейна, вес, %				-	10	25 - 30	25	-
Флюс (), %				76	98,7	95,4	82,8	96
Файнштейн:
Ni, Cu, Co, %	75,5	80	72,6	Ni40 - 52, Cu18 - 30, Co0,2 - 0,3	69	73	80,82	77,3
Ni/Cu (Ni/Co)	3,1 (30)	26 (109)	1,6 (55)	1,9 (180)	37 (74)	1,93 (56)	1,12 (95)	0,82 (79)
Fe, %	2 - 2,5	0,6	3	3,4	4,2	4,2	1,49	0,52
S, %	21	18,7	24,3	22 - 23	24	22,4	16,7	21 - 22
Шлак:
%/Fe%/	21/48	26/50	20/45	20/52/25	21/55/32	24 - 28/48/14 - 18	26/44/17,6	26/51/23
Переработка шлака	На обеднение	Возврат в ЭП	Возврат в ЭП	На обеднение	Возврат на ПВП	На обеднение	На обеднение	Возврат на ВП
коэф. разубож. газов через подсосы в напыльник				3 - 4	1 : 1 на -завод, 2 : 1 в дымовую трубу	2,5 - 3	2,5	3 - 4
разубож. объем отход. конв. газов,	-	75 000	180 000	140 000	41 000 на -завод, 60000 - в дымовую трубу	50 000 - 60 000	80 000 на 1 конверт.	140 000
(сух.), об. %	-	3,6	2,5	2,5	4 % на - завод 2,7% - в трубу	2,5 - 3,5	5,2	3 - 5
Охлажд. и система очистки газов				Котел-утилизатор, э/фильтр	Форсуночный холодильник (воздух и вода)	Котел-утилизатор, и э/фильтр	Н.д.	Котел-утилизатор, и э/фильтр
Утилизация газов	В атмосферу	В атмосферу	-завод	В атмосферу	На -завод или в атмосферу	На -завод	В атмосферу	В атмосферу
Утилизация пыли			Возврат в конвертеры	Возврат на ВП	Возврат на ВП	Возврат на ВП	Возврат на ВП	Возврат сухой пыли на ВП
* По состоянию на конец 2015 г. в рамках реализации проекта по сокращению выбросов в атмосферу диоксида серы, пыли и т.д. компания Vale на заводе Copper Cliff уже установила два новых конвертера TBRC из планируемых трех конвертеров взамен 5 конвертеров Пирс - Смита. Конвертеры диаметром 3 м, длиной 6 м имеют скорость вращения 10 об./мин; рабочая температура - 1450°C - 1650°C. Размер партии - 40 - 70 т, продолжительность "от выпуска до выпуска" 3 - 4 ча#. Диоксид серы, образовывающийся при конвертировании, ранее поступал в дымовую трубу, а теперь будет улавливаться новой системой мокрой газоочистки, а затем поступать на сернокислотный завод.

	Waterval AngloPlat, ЮАР	Springs, Impala, ЮАР	Maricana Lonmin, ЮАР	Northam, ЮАР	Selous Zimplats, Зимбабве	Columbus Stillwater, США
Производительность, тыс. т Ni/год	22, включая Union и Polokwane	12,7	3,7	1,5	1,6	0,1
Тип и число конвертеров	2 АСР	6 ПС	3 ПС	2 ПС	2 ПС	2 TBRC
Внутренние размеры: Д х Дл, м	4,5 (внутренний диаметр) х 4 высота	2: 3,6 х 7,3 4: 3 х 4,5	3 х 4,6	3 x 6,1	3 х 4,6	8 х 1,5
Число и диаметр фурм, мм	-	26 (малые) 32 (большие); 51 мм	20; 65 мм	22	18; 50 мм	-
Средняя скорость дутья,	25000 макс.	11000 - 22000	11000		8500	2600
в дутье, об. %	До 40%	Воздух без обогащения	Воздух	Воздух	Воздух	92 - 94 (тех. кислород)
Файнштейн:
NiCuCo, %	73,5	78,0	77,6	78,5	79,1	75
Ni/Cu	1,81	1,6	1,7	1,9	1,4	1,3
Ni/Co	94	160	80	102	114	-
Fe, %	2,9	0,6	1,4	1,0	0,6	2
S, %	21,7	20,3	20	19	17,5	20
%/Fe%/ в конв. шлаке	24 - 28/42 - 48	27/64,5 (FeO)	29/62 (FeO)	27/49,8	27,5/51,3	5 - 7 , 20% - 25% CaO, 45 - 50 Fe
(сух.), об. % в отходящем разубож. газе	12 - 16	3 - 8 (без разубожив.)			0,4	65
Размещение отход. газов	На -завод	На -завод	Э/фильтр, двойная щелочная очистка	В дымовую трубу	В дымовую трубу	Тканевый фильтр, скруббер , дымовая труба
Размещение конверт. шлаков	Гранулир. и обедн. электропечь	Гранулир., измельчение/флотация	Гранулир., флотация	Возврат на ЭП	Возврат на ЭП	Гранулир., возврат на ЭП

1.4.3 Получение рафинированного никеля

Как было показано выше, при переработке сульфидных и окисленных никелевых руд никель и кобальт обычно (за исключением гидрометаллургических технологий, использующих метод жидкостной экстракции, позволяющий производить товарные катодные металлы без промежуточного осаждения концентратов) концентрируются в богатых промпродуктах, пригодных для дальнейшего рафинирования с получением товарных никеля и кобальта, - файнштейне (сульфидные руды), штейне, смешанных никель-кобальтовых гидроксидах (карбонатах), смешанных никель-кобальтовых сульфидах (окисленные никелевые руды).

Способы переработки сульфидных никелевых продуктов чрезвычайно разнообразны (таблица 1.23) 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 (Соединенное Королевство (Уэльс)), а также заводе Jinchuan (Nonferrous Metals, Китай) и на комбинате Североникель (АО КГМК, ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия). На заводах Copper Cliff и Nonferrous Metals также осуществляют электролитическое рафинирование сульфидных анодов.

Для упрощения технологической схемы на ряде предприятий файнштейны с высоким содержанием меди предварительно разделяют на никелевый и медный концентраты методом флотации (Copper Cliff (Vale, Канада), Jinchuan (Nonferrous Metals, Китай), комбинат Североникель (ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия), в ряде случаев также осуществляется выделение металлизированной фракции, обогащенной драгоценными металлами (Copper Cliff (Vale, Канада), Jinchuan (Nonferrous Metals, Китай), на рафинировочном заводе Anglo American Platinum в Рустенбурге, ЮАР), методом магнитной сепарации. Обособленная переработка магнитной фракции существенно сокращает длительность технологического цикла получения концентратов драгметаллов и их безвозвратные потери.

Таблица 1.24 - Способы получения рафинированного никеля на некоторых предприятиях

Завод, компания, страна	Исходный материал	Состав, %	Принцип переработки	Продукция
Nikkelwerk (Норвегия), Glencore	Файнштейн	Ni - 52,0; Cu - ; Co - 2,5; Fe - 2,5, остальное - сера	Хлорное выщелачивание, автоклавное выщелачивание, электроэкстракция	Ni-катоды, Cu-катоды, концентрат МПГ
Niihama (Япония), Sumitomo Metal Mining	Файнштейн, Ni-Co-осажденные сульфидные концентраты	Ni - 73; Cu- 4,5; Co - 2,5	Хлорное выщелачивание, электроэкстракция для получения катодного никеля; автоклавное выщелачивание, жидкостная экстракция - для солей	Ni-катоды, Co-катоды, Ni-соли
Sandouville (Франция), Eramet	Файнштейн, полученный сульфидированием ферроникеля	Ni - 78; Cu - 0,2; Co - 2; Fe - 3; остальное - сера	Хлорное выщелачивание, электроэкстракция	Ni-катоды
Matsuzaka, Vale (Япония)	Файнштейн	Н.д.	Окислительный обжиг, восстановительный обжиг, брикетирование	Tonimet-брикеты, Tonimet, Tonimet 97, синтер, Compact 97
Комбинат Североникель, ПАО "ГМК "Норильский Никель", Мончегорск, Россия	Файнштейн	Ni - 40% - 52%, Cu - 18% - 30%, Co - 0,2% - 0,3%	Медленно охлажденный файнштейн дробят, измельчают, флотируют с получением никелевого и медного концентратов. Затем никелевый концентрат обжигают намертво, восстанавливают и плавят с получением металлических никелевых анодов, направляемых на электролитическое рафинирование. В ближайшей перспективе обожженный и восстановленный никелевый концентрат (никелевый порошок трубчатых печей) будет направляться на операции хлорного растворения и последующей электроэкстракции	Ni-катоды, Ni-карбонильный (порошки, дробь), Cu-катодная, Co-катодный, концентрат МПГ, концентрат Ag
Thompson (Канада), Vale	Файнштейн	Ni - 73,075,0; Cu - 2,54; Со - 1,0; Fe - <1,0; S - 20,0	Электролитическое рафинирование сульфидных анодов, отлитых из файнштейна	Ni-катоды
Copper Cliff, Vale, Канада	Файнштейн	Ni - 45,0; Сu - 35,0	Из файнштейна выделяется обогащенная ДМ магнитная фракция, а немагнитная фракция разделяется флотацией на никелевый и медный концентраты. Никелевый концентрат обжигается, восстанавливается до металла, далее, как и магнитная фракция, рафинируется карбонилированием	Карбонильная никелевая продукция
Jinchuan, Nonferrous Metals, Китай	Файнштейн	Ni 47,0; Сu 23,026,0; Со 0,60,7; Fe 2,4; S 22,0	Из файнштейна обогатительными методами выделяются обогащенный ДМ-концентрат, медный и никелевый концентраты. Из никелевого концентрата отливаются сульфидные аноды, которые рафинируются электролизом	Катодный никель, карбонильная никелевая продукция
Kwinana, BHP Billiton, Австралия	Файнштейн	Ni 73,5; Cu 4,0; Fe 0,8; Co 0,7; S 20,0	Аммиачное выщелачивание, водородное восстановление	Ni-брикеты, Ni-порошок, Cu-сульфидный концентрат, Ni-Co-сульфидный концентрат
Fort Saskatchewan, Канада	Ni-Co осажденный сульфидный концентрат	Н.д.	Аммиачное выщелачивание, водородное восстановление	Ni-брикеты, Co-брикеты
Bindura, Bindura Nickel, Зимбабве	Файнштейн	Ni 38,0; Cu 54,0; Fe 0,1; S 5,5; As 0,1	Сернокислотное автоклавное выщелачивание, электроэкстракция	Ni-катоды, медный сульфидный концентрат, гидроксид кобальта
Harjavalta, ПАО "ГМК "Норильский никель", Финляндия	Немагнитная фракция никелевого концентрата флотации файнштейна	Ni 65,0; Сu 5,0; Fe 4,0; S 21,0	Комбинация процессов атмосферного и автоклавного сернокислотного выщелачивания, электроэкстракция и/или восстановление	Ni-катоды, Ni-брикеты, Co-брикеты, Cu-сульфидный концентрат
Yabulu Refinery, Австралия	Смешанные Ni-Co-гидроксиды*(14))	Н.д.	Жидкостная экстракция, реэкстракция, отгонка аммиака с получением основного карбоната никеля, прокалка, восстановление водородом, кобальт осаждается в виде сульфида, затем доводится до кобальта металлического, медь осаждается в виде сульфида	"QNI Highgrade" - 99,5% Ni, рондели - 98,5% Ni, QN ChemGrade Cobalt, медный сульфидный концентрат
Waterval, Amplats, ЮАР	Файнштейн	Ni 47,048,0; Сu 28,0	Сернокислотное автоклавное выщелачивание
Impala Platinum, Springs ЮАР	Файнштейн	N 45,0; Сu 28,0	Сернокислотное автоклавное выщелачивание, восстановление	Ni-порошки, брикеты
Stillwater, MarathonPGM Corp., США	Файнштейн	Н.д.	Комбинация процессов атмосферного и автоклавного сернокислотного выщелачивания закалённого файнштейна	Сульфат никеля, катодная медь, концентрат МПГ
Anglo American Platinum Rustenburg (ЮАР)	Файнштейн	Н.д.	Медленно охлажденный файнштейн измельчают, выделяют металлизированную фракцию магнитной сепарацией, раздельное выщелачивание продуктов, электроэкстракция	Ni-катоды, Cu-катоды, концентрат МПГ
Northam Platinum (ЮАР)	Файнштейн	Н.д.	Комбинация процессов атмосферного и автоклавного сернокислотного выщелачивания закаленного файнштейна	Сульфат никеля, катодная медь, концентрат МПГ
Clydach, Соединенное Королевство (Уэльс)	Обожженный никелевый концентрат немагнитной фракции флотации файнштейна	Н.д.	Карбонил-процесс	Карбонильная продукция

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. Ниже рассмотрены примеры реализации процесса на некоторых предприятиях (таблица 1.24).

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 заводе Kristiansand (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.

Таблица 1.25 - Условия получения катодного никеля на некоторых предприятиях

	Thompson, Vale, Канада	Harjavalta, Норильский Никель, Финляндия	Rustenburg, ЮАР (2009)	Rustenburg (новый электролизный цех), ЮАР (2011)	Niihama, Sumitomo, Япония	Kristiansand, Glencore, Норвегия	Комбинат "Североникель", "Норильский никель", Россия
							Рафинирование анодов	Рафинирование НПТП (проект)
Производительность, т/год Ni	60000	15000/20000	21500	33000	30000	90000	120000	145000
Количество ванн, шт.	684	128	Н.д.	208	200	430	476	476
Размер ванн, Д х Ш х В, м	5,8 х 1,6 х х 0,9	6 х 1,2 х 1,2	6,6 х 1,2 х х 1,2	Н.д.	6 х 0,9 х 1,1	7 х 0,8 х 1,6	8,5 х 1,4 х 1,8	8,5 х 1,4 х 1,8
Материал	Бетонные, покрытые пластиком	Армированный монолитный бетон, вставка ПВХ	Блочный бетон	Полимербетон	168-бетонные, покрытые пластиком, 32-полимербетон	Армированный бетон с пластиковой вставкой	Полимербетон	Полимербетон
Электролит:	Сульфатхлоридный	Сульфатный	Сульфатный	Сульфатный	Хлоридный	Хлоридный	Сульфатхлоридный	Сульфатхлоридный
Состав,	Ni - 75 - 85/75 - 85 Cl - 50 - 60 - 7 - 8	Ni 100 на входе, 65 на выходе, лаурилсульфат натрия - 20 мг/л	Ni 80 на входе, 50 на выходе 6 - 10	80 на входе, 50 на выходе, 6 - 10	Ni - 70 - 75, Cl - 85	60 на входе, 54 на выходе, Cl - 60	Ni - 70 - 75, Cl - 50 - 55, - 3 - 6	Ni - 70, Cl - 63, - 4 - 6
рН	1,5/3,0	3,5 - 3,8	3,5	3,5	2	1,4 - 2,0	1,5/3,0	1,4/1,6
Скорость циркуляции электролита,	0,7	0,025 - 0,030	0,009	Н.д.	0,035	0,07	0,025	0,03
Аноды:
Количество	27	50	41	49	53	52	51	61
Размер, Д Ш В, м	1,1 х 0,7 х х 0,045	Н.д.	Н.д.	Н.д.	1 х 0,8 х 0,002	1 х 0,8 х х 0,002	0,92 х 0,83 х х 0,095	1,24 х 0,835
Состав	Ni - 76%, Сu - 2,5%, S - 19%	Свинец	Свинцовый сплав (0,6% Sn, 0,05% Sr)	Свинцовый сплав (0,6% Sn, 0,05% Sr)	Покрытая оксидом рутения титановая сетка	Покрытая оксидом рутения титановая сетка	Ni 87% - 90%, Сu 4,5 Fe 3,5	Покрытая оксидом рутения титановая сетка
Анодная кампания, сут.	16 - 17	-	-	-	-	-	27	-
Катоды:
Количество	26	49	40	48	52	51	50	60
Расстояние между катодами, м	0,2	0,133	0,16	Н.д.	0,11	0,13	0,165	0,13
Размер, Д Ш, мм		970 x 890				1300 x 700	1085 x 935	1340 x 935
Катодная кампания, сут.	10	7+2 (для основы на Ti-матрице)	6+2 (для основы на Ti-матрице)	10 - 14 (безосновный)	7	7	3 - 5	(5 - 7) + 1
Напряжение на ванне, В	3 с повышением до 6 по мере роста толщины шламовой корки	3,8 - 4,0	3,6 - 3,9	3,6 - 3,9	3,0 - 3,1	Н.д.	2,4 - 2,5	3,6 - 4,0
Катодная плотность тока,	250	220 - 230	220	220 - 260	233 - 273	260	250 - 270	227
Выход по току, %		93	97	>95	99,5	98 - 99	96,5	95,5

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 три-изо-октиламина 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 протовотоку#. На первой стадии (цементации) медистый раствор (40 Cu) реагирует с исходным файнштейном с переводом в раствор части никеля (20%) и осаждением меди в виде сульфида до остаточного содержания 0,01 .

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) низкомедистый (0,2% меди) файнштейн выщелачивается в две стадии раствором хлорного железа в солянокислой среде с подачей хлора. В результате выщелачивания получают раствор хлоридов никеля, кобальта и железа. Сера в элементарной форме отделяется от раствора вместе с нерастворимым остатком.

Из раствора трибутилфосфатом экстрагируют 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 очищается от свинца электроэкстракцией, от других примесей - ионообменом, от органики - активированным углем. Из очищенного раствора электроэкстракцией получают катодный никель; образующийся в процессе электролиза хлор поступает на выщелачивание исходного файнштейна.

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. 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 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 и Зимбабве 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 заводе Rustenburg (Anglo American Platinum, ЮАР) файнштейн 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 файнштейна по методу Sherrit в аммиачных средах реализовано на заводах Fort Saskatchewan (Sherrit, Канада) и Kwinana (BHP Billiton, Австралия). В этом случае технологическая схема 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 завершающих - водородное осаждение из аммиачных сред (Harjavalta, Финдяндия#, 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 "Форт Саскачеван" файнштейн выщелачивают в автоклавах в аммиачных растворах под давлением кислорода. При этом порядка 90% никеля, 80% меди и 45% кобальта переходят в раствор в форме комплексных солей - аммиакатов, сера извлекается в раствор на 75%. Железо образует гидроксид и выпадает в осадок.

Полученный раствор перерабатывается гексаминовым методом, суть которого заключается в осаждении смешанной соли - гексамина кобальта (III) - никеля (II), который является исходным сырьем для получения рафинированного кобальта.

После фильтрации раствор поступает на двухстадийную очистку от меди (на первой стадии медь осаждается за счет отгонки аммиака, на второй - путем введения сероводорода), а затем после оксигидролиза на восстановление никеля водородом в автоклаве. Полученный медный сульфид направляется на производство товарной меди на медные заводы.

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 = 2000 : 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.

Продуктами аммиачной технологии переработки сульфидных никелевых концентратов являются сульфид меди (70% Сu), никелевый порошок, кобальтовый порошок (99,8% Со) и сульфат аммония.

Электролитическое рафинирование файнштейна

Электролитическое рафинирование файнштейна реализовано на двух заводах - Thompson компании Vale (Канада) и Jinchuan компании Nonferrous Metals (Китай).

На заводе Thompson 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/год 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, , 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°C - 270°C. Часть 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.

1.4.4 Переработка кобальтомышьяковых и медно-кобальтовых руд

Переработка кобальтомышьяковых 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 обжигали в печи с кипящим слоем с целью удаления 60% - 70% мышьяка в виде .

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 .

В проекте Idaho Cobalt (США) канадской компании Formation Metals предусматривается использование автоклавного кислотного выщелачивания в присутствии кислорода и катализатора - азотсодержащих частиц. При этом на этапе выщелачивания происходит практически полная стабилизация мышьяка - содержащееся в сырье железо образует c мышьяком скородит ([29]).

Переработка медно-кобальтовых руд

Технологическая схема переработки медно-кобальтовых руд включает в себя флотационное обогащение с выделением сульфидной и окисленной составляющих и пирометаллургическую переработку.

Поскольку при флотации медно-кобальтовых руд извлечение кобальта обычно составляет 40% - 80%, хвосты обогащения, накопленные за десятилетия добычи/обогащения, можно рассматривать как техногенный источник кобальта (например, проект переработки хвостов Kolwezi, содержащих 1,3% - 1,6% Cu и 0,3% - 0,4% Co). Также 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 ([30]).

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 (17% - 18% Cu) 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 проходит восстановление коксом шлака из первой обеднительной печи и взаимодействие со свежим концентратом. В результате плавки образуется малосульфидный сплав (63,3% Cu, 23,8% Fe, 6,3% Co, 6,2% S) и сильно восстановленный шлак.

Альтернативой плавке медно-кобальтовых руд является переработка по схеме обжиг-выщелачивание-электроэкстракция. На рафинировочном заводе Luilu (ДРК) компании Katanga Mining (75,2% у Glencore), перерабатывающем окисленные и сульфидные концентраты, полученные при обогащении медно-кобальтовой руды, сульфидный концентрат обжигается для перевода меди и кобальта в кислоторастворимые формы. Окисленный концентрат после репульпации отработанным электролитом и огарок сульфидного концентрата в виде пульпы с отработанным электролитом объединяют и выщелачивают при атмосферном давлении серной кислотой с добавками метабисульфита натрия (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 ([31]).

В настоящее время на заводе реализуется программа создания новых гидрометаллургических мощностей по выщелачиванию всей массы руды (WOL), что позволит избавиться от проблемы неэффективной флотации окисленной руды.

1.5 Ресурсная база никеля и кобальта

Россия обладает значительной сырьевой базой никеля, основу которой составляют месторождения сульфидного медно-никелевого геолого-промышленного типа. Их руды характеризуются комплексностью и, помимо никеля, в промышленных количествах содержат медь, платиноиды, кобальт, золото и некоторые другие металлы. Иные геолого-промышленные типы месторождений, в том числе важный для минерально-сырьевой базы ряда зарубежных стран латеритный (силикатный кобальтоникелевый), в российской сырьевой базе никеля имеют подчиненное значение ([32]) - ([33]).

В разрабатываемых и осваиваемых месторождениях страны заключено более 13% мировых промышленных запасов никеля. Государственным балансом учтено 56 месторождений никеля, в том числе четырнадцать только с забалансовыми запасами. Кроме того, учтены и эксплуатируются три техногенных месторождения никеля: одно - в Мурманской области и два - в Красноярском крае.

Распределение запасов и прогнозных ресурсов никеля на территории России весьма неравномерно (рисунок 1.5). Более трех четвертей запасов заключено в сульфидных медно-никелевых рудах месторождений Норильского рудного района в Красноярском крае (таблица 1.25), входящего в Норильско-Хараелахскую металлогеническую зону (месторождения сплошных руд Октябрьское, заключающее 36% российских запасов категорий А+В+С1, и Талнахское (25%), а также месторождение вкрапленных руд Норильск 1 (7% запасов)).

На разных стадиях освоения и изучения находятся еще два месторождения вкрапленных руд - Черногорское и Масловское.

На юге Красноярского края, в пределах Канского рудного района, находятся Кингашское и Верхнекингашское сульфидные медно-никелевые месторождения вкрапленных руд с совокупными запасами категорий А+В+С1+С2, составляющими почти 8% российских.

В Печенгском рудном районе Имандра-Варзугской металлогенической зоны в Мурманской области сосредоточено около 13% запасов никеля Российской Федерации в составе вкрапленных руд с низкими содержаниями полезных компонентов.

Рисунок 1.5 - Основные месторождения никеля и распределение его запасов, % и прогнозных ресурсов категории Р1 (тыс. т) по субъектам Российской Федерации ([32])

В Лапландской металлогенической зоне сосредоточены почти все известные в России месторождения малосульфидного собственно платиноидного геолого-промышленного типа. Запасы никеля, заключенные в самом крупном из месторождений, Вуручуайвенч, достигают 0,9% российских, однако большая их часть относится к категории C2. В рудах второго по масштабу малосульфидного месторождения Федорова тундра заключено 0,7% российских запасов, преимущественно категорий А+В+С1.

Остальные малосульфидные платиноидные объекты невелики по масштабу и заключают бедные никелем (0,07% - 0,12%) руды.

В пределах Норильско-Хараелахской металлогенической зоны локализовано почти две пятых российских прогнозных ресурсов категории Р1 (500 тыс. т никеля), преимущественно на флангах Октябрьского месторождения. В пределах Имандра-Варзугской и Лапландской металлогенических зон локализованы прогнозные ресурсы никеля обоих геолого-промышленных типов, в том числе категории Р1 - 270 тыс. т.

В пределах Эртельской металлогенической зоны (Воронежская область) прогнозируется выявление месторождений сульфидных медно-никелевых руд. Ресурсы никеля категории Р1 здесь оцениваются в 200 тыс. т, все они связаны с Еланским рудопроявлением.

Незначительное количество никеля во вкрапленных рудах сульфидного медно-никелевого типа установлено в Джугджурской металлогенической зоне (Хабаровский край и Амурская область), где разведано месторождение Кун-Манье, а также в Срединно-Камчатской зоне (Шануч). Ресурсы, локализованные в этих регионах, имеют низкую достоверность.

Почти 10% российских запасов никеля заключено в латеритных кобальто-никелевых месторождениях, разведанных в пределах Восточно-Уральской провинции, на территории Оренбургской, Свердловской и Челябинской областей. Уровень прогнозных ресурсов категории Р1 составляет 260 тыс. т. Среднее содержание никеля в латеритных рудах составляет порядка 0,6%, за исключением мелкого по масштабу Черемшанского в Челябинской области, на некоторых участках которого содержание никеля достигает 4,1% (таблица 1.26).

Таблица 1.26 - Основные месторождения сульфидной руды на 31 декабря 2014 г. ([18])

	Руда, тыс. т	Ni, %	Cu,%	Pd, г/т	Pt, г/т	Au, г/т
Талнахский рудный узел
Доказанные и вероятные запасы	713 920	0,93	1,71	4,21	1,12	0,24
Оцененные и выявленные ресурсы	1 661 679	0,72	1,36	3,61	1,01	0,22
Предполагаемые ресурсы	453 239	0,88	1,83	4,36	1,11	0,26
Кольский полуостров
Доказанные и вероятные запасы	147 883	0,59	0,28	0,03	0,02	0,01
Оцененные и выявленные ресурсы	354 489	0,68	0,33	0,05	0,03	0,02
Предполагаемые ресурсы	144 880	0,63	0,31	0,04	0,03	0,01

Таблица 1.27 - Основные силикатные месторождения никеля в РФ ([32])

Месторождение, область	Доля А+В+С, РФ, %	Содержание Ni, %
Буруктальское, Оренбургская область	6,5	0,63
Серовское, Свердловская область	1,7	0,73
Сахаринское, Челябинская область	0,4	0,87

Все значимые объекты с запасами никеля распределены. В государственном резерве по состоянию на начало 2015 года находятся 22 месторождения различных геолого-промышленных типов, в том числе десять - только с забалансовыми запасами.

В 2014 году российские запасы никеля категорий А+В+С1 в результате геологоразведочных работ увеличились на 427,5 тыс. т. Это позволило не только полностью компенсировать убыль запасов в результате добычи, но и нарастить их на 0,5% относительно 2013 года. Запасы никеля категории С2 увеличились за этот период на 1,1%.

В России более 97% (2014 год) горной добычи никеля и кобальта приходится на ПАО "ГМК Норильский никель" - одну из крупнейших никелевых компаний мира, которой принадлежат разрабатываемые месторождения сульфидной медно-никелевой руды Норильского и Печенгского района. Добычу окисленной силикатной руды на Серовском руднике ведет компания ООО "Русникель".

Производством рафинированного никеля из рудного сырья в России в настоящее время занимаются две компании: ПАО "ГМК "Норильский никель" - получает никель из сульфидных медно-никелевых руд; ООО "Русникель" - из силикатных руд Урала. В 2014 году на ПАО "ГМК Норильский никель" приходилось практически 95% производства рафинированного никеля в России. Совокупный объем производства товарного никеля ПАО "ГМК Норильский никель" в 2014 году составил 274 тыс. т, включая зарубежные предприятия.

Наиболее значимые никелевые предприятия России приведены на рисунке 1.6, основные технологически процессы - в таблице 1.27.

Рисунок 1.6 - Территориальное размещение никелевых предприятий России

Таблица 1.28 - Процессы, используемые в никелевой отрасли России

Компания	Предприятие, местоположение	Процесс/технологическая схема	Ссылка на разделы/зарубежный аналог	Примечание
Русникель	Режский завод, г. Реж (РФ)	Плавка окисленной никелевой руды в шахтных печах на штейн; штейн перерабатывается далее на комбинате Уфалейникель	Зарубежных аналогов по части шахтной плавки нет	-
Русникель	Комбинат Уфалейникель, г. Верхний Уфалей (РФ)	Плавка окисленной никелевой руды на штейн в шахтных печах, конвертирование, обжиг в печах КС, хлорирование, выщелачивание от меди, повторный обжиг в трубчатых печах - с получением NiO, восстановительная электроплавка NiO	Зарубежных аналогов по части шахтной плавки нет, дальнейшая схема переработки отчасти аналогична Sorowako/Matsusaka	-
ПАО "ГМК Норильский никель"	Никелевый завод, г. Норильск; комбинат Печенганикель, п. Никель	Плавка в электропечи предварительно обожженного флотационного рудного концентрата на штейн	Заводы Sudbury (Glencore); Thompson (Vale), Bindura Nickel, заводы платиновой подотрасли ЮАР	Никелевый завод, остановлен в июне 2016 г.
ПАО "ГМК Норильский никель"	Надеждинский завод, г. Норильск	Взвешенная плавка Outokumpu флотационных концентратов на штейн	Заводы Selebi Phikwe, Kalgoorlie, Jinchang	-
ПАО "ГМК Норильский никель"	Печенганикель (п. Никель), Надеждинский завод (г. Норильск)	Конвертирование штейна до файнштейна в конвертерах Пирса - Смита	Sudbury (Glencore); Thompson (Vale) - до 2018 года, Kalgoorlie, Gansu, BCL, Copper Cliff (до 2013 года) и др.	-
ПАО "ГМК Норильский никель"	Кольская ГМК, г. Мончегорск	Получение никеля высокой чистоты методом карбонилирования		-
ПАО "ГМК Норильский никель"	АО "Кольская ГМК", г. Мончегорск	Электролитическое рафинирование черновых никелевых анодов	Зарубежных аналогов нет	Осуществляется переход на рафинирование ПНТП
ПАО "ГМК Норильский никель"	Кольская ГМК, г. Мончегорск	Гидрометаллургическая технология рафинирования НПТП	Зарубежных аналогов нет	-

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 (таблица 1.28).

Таблица 1.29 - Выпускаемые ГМК "Норильский никель" марки никеля, зарегистрированные на ЛБМ

N	Марка	Компания/предприятие	Продукт
1	Norilsk Nickel Harjavalta Cathodes	Norilsk Nickel Harjavalta Oy/Харьявалта (Финляндия)	Резаные катоды Полноразмерные катоды
2	Norilsk Nickel Harjavalta Briquettes	Norilsk Nickel Harjavalta Oy/Харьявалта (Финляндия)	Брикеты
3	Severonickel Combine H-1	Кольская ГМК	Резаные катоды Полноразмерные катоды
4	Severonickel Combine H-1Y	Кольская ГМК	Резаные катоды Полноразмерные катоды

Прочие формы товарной никелевой продукции, выпускаемой ПАО "ГМК "Норильский Никель", представлены в таблицах 1.29 - 1.30.

Таблица 1.30 - Качество катодного никеля, выпускаемого АО "Кольская ГМК" (среднее за 2015 год)

	ЛБМ(1)	Н-1 у		Н-1		Н-3		Н-4 ГОСТ
		ГОСТ 849-2008	Факт	ГОСТ (4)	Факт	ГОСТ	Факт
Ni			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
Co		0,10	0,012	0,10	0,017	0,7	0,021	0,70
Cu		0,015	0,0053	0,02	0,0066	-	0,0093	1
С		0,01	0,005	0,01	0,005	0,1	0,009	0,15
Fe		0,01	0,0069	0,02	0,0069		0,022
S		0,001	0,0006	0,001	0,0007	0,03	0,0013	0,04
P	0,005	0,001	0,0003	0,001	0,0003	-	0,0003
Mn	0,005	-	0,0002	-	-	-	-
Si	0,005	0,002	0,0008	0,002	0,0009	0,6	0,0012
As	0,005	0,001	0,0002	0,001	0,0003	-	0,0003
Pb	0,005	0,0005	0,00030	0,001	0,00057	-	0,00064
Sb	0,005	0,0005	0,0001	0,001	0,0001	-	0,0001
Bi	0,005	0,0003	0,00002	0,0006	0,00002	-	0,00002
Sn	0,005	0,0005	0,0001	0,001	0,0001	-	0,0001
Zn	0,005	0,001	0,00057	0,001	0,00073	-	0,00077
Mg		0,001	0,0002	0,001	0,0002	-	0,0002
Cd		0,0005	0,0001	0,001	0,0001	-	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 22 и 44 дюйма, толщина пластины 2 - 6 мм, а также брикеты Н-3.

Таблица 1.31 - Карбонильные никелевые порошки и дробь, выпускаемые Кольской ГМК, ПАО "ГМК Норильский никель", ГОСТ 9722, ТУ

Тип	Средний размер частиц	Форма частиц	Насып. плотн.,	О, %	С, %	Fe, %	S, %
S20	1,85 - 2,2	Цепочечная	0,51 - 0,64	-	0,09	0,0015	0,0007
S30	2,91 - 3,5	Цепочечная	0,6 - 0,8	-	0,28	0,002	0,001
Л5 (1L5)	2,1 - 2,4	Цепочечная	1,01 - 1,4	-	0,28	0,002	0,001
Л8 (1L8)	1,4 - 1,6	Цепочечная	0,45 - 0,6	-	0,28	0,002	0,001
УТ1 (UT1)	7 - 8,5	Высокоплотная квазисферическая	3,0 - 3,5	0,02	0,09	0,0015	0,0007
УТ3 (UT3)	3 - 6	Квазисферическая	1,91 - 2,5	0,02	0,09	0,0015	0,0007
DNK-0 Дробь(ТУ)	8 - 20 мм	Сферическая	-	0,02	0,015	0,015	0,001
Ист: ГМК Норильский никель.

Комбинат Уфалейникель выпускает гранулированный огневой никель марок H3 и Н4, оксид никеля, оксиды кобальта и кобальт металлический марок К1АУ, К-1А, К1 и К2.