Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности

Мировое производство первичного никеля во всех видах в 2018 году, по данным аналитиков Wood Mackenzie, составило 2235 тыс. т (+ 6,3 % к уровню 2017 года), в том числе 1153 тыс. т никеля (51,5 %) - в ферроникеле и никелистом чугуне [5].

Под первичным никелем, по определению International Nickel Study Group, подразумевается продукция плавильных и рафинировочных заводов, пригодная для использования потребителями, в том числе:

- никель класса I с содержанием никеля 99 % и выше (электролитный никель - в виде полноразмерных или резаных катодов, гранулы, брикеты, порошки/хлопья, пеллеты, рондели);

- никель класса II c содержанием никеля менее 99 % (ферроникель, оксид никеля/синтер, ютилити-никель, никелистый чугун).

Отдельная группа включает химикаты на основе никеля.

На долю 10 крупнейших стран - производителей никеля пришлось почти 85 % мирового выпуска. Практически недосягаемым лидером является Китай, на который приходится почти 1/3 мирового производства (табл. 1.1).

Таблица 1.1 - Производство никеля во всех видах в 2018 году по странам [5]

Страна	Производство первичного никеля, тыс. т никеля	Доля от мирового производства, %
Китай	707	31,6
Индонезия	288	12,9
Япония	165	7,4
Россия	159	7,1
Канада	135	6,0
Австралия	114	5,1
Новая Каледония	107	4,8
Норвегия	91	4,1
Бразилия	65	2,9
Финляндия	61	2,7
Прочие страны	343	15,3
Мир в целом	2235	100

Мировое потребление первичного никеля во всех видах в 2018 году составило 2279 тыс. т (+ 3,3 % к уровню 2017 года), из которых на долю первой пятерки - ведущих потребителей никеля пришлось 3/4 мирового потребления. Безоговорочным лидером является Китай - около половины мирового потребления никеля, на Россию приходится менее 2 %, т.е.  33 тыс. т (табл. 1.2).

Таблица 1.2 - Потребление первичного никеля во всех видах в 2018 году по странам [5]

Страна	Потребление первичного никеля, тыс. т	Доля от мирового потребления, %
Китай	1147	50,3
Япония	163	7,2
Индонезия	156	6,8
США	138	6,0
Южная Корея	98	4,3
Россия	33	1,4
Прочие страны	544	23,9
Мир в целом	2279	100

Более 2/3 мирового потребления никеля приходится на сектор производства нержавеющей стали (рисунок 1.1). В 2018 году в Китае было произведено 26,3 млн т нержавеющей стали, что составляет 52 % от мирового выпуска (50,6 млн т).

Быстро растет потребление никеля в секторе батарей для электромобилей. Если в 2018 году в структуре потребления никеля на сектор батарей для электромобилей приходилось  3 %, то уже в 2020 году эта доля может возрасти до 5 %, а к 2025 году - до 18 %. Двумя доминирующими типами катодных материалов стали NCA (Li-Ni/Co/Al) и NMC (Li-Ni/Co/Mn). Рост цен на кобальт и отсутствие уверенности потребителей в надежности будущих поставок (почти 2/3 добычи кобальта - в ДР Конго) стимулировали переключение с NMC 111 или NMC 622 на состав, содержащий меньше кобальта и больше никеля - NMC 811.

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 (табл. 1.3-1.5).

Рисунок 1.1 - Области потребления никеля в 2018 году (100 % = 2279 тыс. т) [5]

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

Элемент, % масс.	Стандарт ASTM	Стандарт GB/T
Сорт		Ni 9990
Ni+Co		min 99,90
Ni	min 99,80
Co	max 0,15	max 0,08
Cu	max 0,02	max 0,02
C	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 Ltd		VALE NICKEL PELLETS	Д
Yantai Cash Industrial Co., Ltd	Китай	CASH	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 JSC "Kola GMK"	Россия	NORILSK COMBINE H-1 **	К, РК
		NORNICKEL	К
		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)

ГАРАНТ:

Начало таблицы 1.5. См. окончание

Марки	VALE NICKEL PELLETS	GUORUN	JINTUO GRADE 1	NICKEL HP **	NIKKELVERK NICKEL	VALE NICKEL PELLETS	Severonickel Combine Н-1Y
Завод	Copper Cliff, Канада	Китай	Китай	Sandouville, Франция	Nikkelverk, Норвегия	Clydach, Британия	Kola GMK, Россия
Химический состав
Ni	99,98	99,98	99,99	99,99	> 99,98	99,98	99,97
Со	0,00005	0,007	0,005	< 0,00009	< 0,0002	0,00005	0,011
Fe	0,001	0,005	0,002	0,0009	< 0,001	0,01	0,0046
C	0,007	0,005	0,005	0,0021	< 0,002	0,015	0,007
S	0,0005	0,001	0,001	< 0,0003	< 0,0002	0,0005	0,0006
Cu	0,0005	0,0005	0,0015	< 0,00012	< 0,0001	0,0005	0,0071
Zn	0,00005	0,001	0,001	< 0,0001	< 0,0002	0,00005	0,00065
Pb	0,00005	0,0003	0,0003	0,00006	< 0,0002	0,00005	0,00036
As	0,00005	0,0008	0,0008	< 0,00005		0,00005	0,0003
Si	0,0005	0,0012	0,001			0,0005	0,0008
P	0,00005	0,001	0,001	< 0,0002		0,00005	0,0003
Cd	0,00005	0,0003	0,0003	< 0,00001		0,00005	0,0001
Sn	0,00005	0,0003	0,0003			0,00005	0,0001
Sb	0,00005	0,0003	0,0003			0,00005	0,0001
Bi	0,00005	0,0003	0,0003			0,00005	0,00002
Al	0,00005	0,001	0,001			0,00005
Mn	0,00005	0,001	0,001			0,00005	0,0002
Mg	0,00005	0,001	0,001			0,00005	0,0002
O	< 0,007					0,01
Вид продукции *	Д	К	РК, К	РК, К	РК, К	Д	К, РК
Размеры	D < 20 мм	90 x 95 см Толщина: 3/5 мм		К: 77 x 130 см РК: 100 x 100 50 x 50 мм Толщина: 13-15 мм	К: 72 x 128 см РК: 25 x 25 50 x 50 100 x 100 мм	D < 20 мм	К: 800 x 900 (+/-50) мм 880 x 1050 (+/-50) мм толщина: 2-6 мм РК: 25,4 x 25,4 мм 50,8 x 50,8 мм 101,6 x 101,6 мм Толщина: 2-6 мм
* катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь. ** Регистрация на ЛБМ не продлена.

ГАРАНТ:

Окончание таблицы 1.5. См. начало

Марки	Severonickel Combine Н-1	NORNICKEL	Norilsk Nickel Harjavalta	Norilsk Nickel Harjavalta
Завод	Kola GMK, Россия	Kola GMK, Россия	Norilsk Nickel Harjavalta	Norilsk Nickel Harjavalta
Химический состав
Ni	99,96	> 99,7	> 99,7	> 99,80
Со	0,011	0,0222	0,0222	0,0020
Fe	0,0051	0,0001	0,0001	0,0041
C	0,007	0,0026	0,0026	0,0202
S	0,0006	0,0009	0,0009
Cu	0,011	0,0005	0,0005	< 0,0001
Zn	0,00085	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001
Pb	0,00065	0,0001	0,0001	< 0,0001
As	0,0003	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001
Si	0,0008	< 0,0005	< 0,0005
P	0,0003	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002
Cd	0,0001
Sn	0,0001	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001
Sb	0,0001	< 0,0004	< 0,0004	< 0,0004
Bi	0,00002	< 0,0010	< 0,0010	< 0,0010
Al
Mn		< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001
Mg	0,0002
O
Вид продукции *	К, РК	К, РК	К, РК	б
Размеры	К: Технология электрорафинирования (с необрезанной кромкой) 890 x 980 (+/-50) мм 935 x 1135 (+/-50) мм 935 x 1185 (+/-50) мм (с обрезанной кромкой) 800 x 900 (+/-50) мм 900 x 1120 (+/-50) мм 900 x 1160 (+/-50) мм Толщина: 2-6 мм Технология электроэкстракции: 1340 x 935 мм Толщина: 3-12 мм РК: 25,4 x 25,4 мм, 50,8 x 50,8 мм, 101,6 x 101,6 мм Толщина: 2-6 мм	К: 890 x 970 мм Толщина: 7-12 мм РК: 12,7 x 12,7 мм, 25,4 x 25,4 мм, 50,8 x 50,8 мм 101,6 x 101,6 мм Толщина: 8-12 мм	К: 890 x 970 мм Толщина: 7-12 мм РК: 12,7 x 12,7 мм, 25,4 x 25,4 мм, 50,8 x 50,8 мм 101,6 x 101,6 мм Толщина: 8-12 мм	30 x 40 x 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)

ГАРАНТ:

Начало таблицы 1.6. См. продолжение 1

	Pellets:			Rounds:	Disks:
Завод/Компания	Copper Cliff/Vale	Clydach/Vale	Clydach/Vale	Long Harbour/Vale	Copper Cliff, Vale	Clydach, Vale
Наимен.	Nickel P-Pellets	Nickel P-Pellets	Nickel S-Pellets	Nickel Melt Rounds	Nickel Disks	Nickel Disks
Хим. состав
Ni	> 99,98	> 99,98	> 99,97	Min 99,8	Min 99,8 1	Min 99,8 1
Со	0,00002	0,00002	0,00002
Fe	0,0006	0,004	0,004
C	0,007	0,011	0,005
S	0,0001	0,0002	0,022-0,030
Cu	0,00004	0,0001	0,0001
Zn	0,00002	0,00002	0,00002
Pb	0,000002	0,00001	0,000001
As
Вид продукции	Карбонил. дробь	Карбонил. дробь	Карбонил. дробь	Электр. никель в виде "пуговиц"	Карбонильный Ni в виде дисков
Размеры	Диам. 8-12 мм	Диам. 8-12 мм	Диам. 6-14 мм	Диам. 25-29 мм, толщина 5-6 мм, вес 26-32 г	Диам. 14-18 мм, толщина 3,5-5,5 мм	Диам. > 11 мм, толщина > 5 мм
1 - по химическому составу превосходят следующие стандарты: ASTM B39, BS 375, R 99.5, NR9980, ISO 6283.

ГАРАНТ:

Продолжение 1 таблицы 1.6. См. продолжение 2

	Chips:
Завод, Компания	Copper Cliff, Vale	Clydach, Vale	Jinhcuan/Jinhcuan Group
Наимен.	Nickel Plating Chips	Nickel Plating Chips	Electrolytic Nickel Chips
			P-1	P-2	H-1	H-2
Хим. состав
Ni	> 99,98	> 99,98	> 99,96 *	> 99,9 *	> 99,94 *	> 99,9 *
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
C	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
Cu	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 "похожем на диски"		Электролитный Ni в виде "пуговиц"
Размеры	Диам.  17-25 мм, толщина  4-5 мм	Диам.  18-22, толщина  4-5 мм
* - Ni+Co.

ГАРАНТ:

Продолжение 2 таблицы 1.6. См. Окончание

	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 *
Со	1,3	1,3	1,4	2,4	0,15
Fe	0,6	0,6	0,7	0,015	0,02	0,02
C			0,2	0,005	0,01	0,010
S	0,003	0,003	0,1	0,0005	0,001	0,01-0,03
Cu	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
Mn					0,001	0,001
Pb					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	Диам. x высота 25 x 15 мм	3-80 мм (> 96 %)	Диам. 25-29 мм, толщина 5-6 мм, вес 26-32 г	Диаметр 20 мм
* - Ni+Co.

ГАРАНТ:

Окончание таблицы 1.6. См. начало

Завод, Компания	Nikkelverk, Glencore				Nikkelverk, Glencore
Наимен.	Crowns:
	Crowns	Microcrowns	D-crowns	D-Microcrowns
Хим. состав
Ni	> 99,98	> 99,98	> 99,95	> 99,95	> 99,99
Со	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002
Fe	< 0,001	< 0,001	< 0,001	< 0,001	< 0,0005
C	< 0,002	< 0,002	< 0,002	< 0,002	< 0,0015
S	< 0,0002	< 0,0002	< 0,022	< 0,02	< 0,0002
Cu	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001	< 0,0001
Zn	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002
Pb	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002	< 0,0002	Max 0,00010
Si
H					< 0,0003
N					< 0,0002
O					< 0,002
Ag					Max 0,00010
Zn					< 0,0002
Mg
Al
Ca
Cr
Mn
Вид продукц.	Элетрол. Ni в виде "корон"	Электрол. Ni в виде "микро-корон"	Электрол. Ni с доб. S в виде "корон"	Электрол. Ni c доб. S в виде "микро-корон"	Электрол. Ni с пониженным сод-ем С в виде резанных квадратов
Размеры	D 20 мм	D 12 мм	D 20 мм	D 12 мм	50 Х 50 мм

Мировое производство рафинированного кобальта, по оценкам Cobalt Institute (CI) - Института кобальта (ранее Cobalt Development Institute), составило в 2018 году 124,3 тыс. т, что на 7,4 тыс. т выше показателя 2017 года [6] (таблица 1.7).

Таблица 1.7 - Производство рафинированного кобальта в 2017-2018 годах, т

Компания/страна	2017	2018
Китай (исключая производство Umicore в Китае)	69600	78360
Freeport Cobalt, Финляндия (ранее OMG)	12221	12874
Glencore: Nikkelverk, Норвегия (ранее Falconbridge)	3500	4200
Glencore: Katanga Mining, Демократическая Республика Конго	0	0
Glencore: Minara, Австралия	3000	3200
Umicore, Бельгия (включая производство в Китае)	6987	6360
Chambishi Metals, Замбия (90 % ERG)	2520	1613
Sumitomo, Япония	4159	3669
NPMC, Канада (Sherritt)	3601	3234
Ambatovy, Мадагаскар (40 % Sherritt)	3053	2852
Queensland Nickel, Австралия	0	0
Норильский никель, Россия	2077	1800
Vale, Канада (ранее Inco)	2906	2918
CTT, Марокко	1428	1619
Votorantim, Бразилия	46	8
ЮАР	1062	1089
Gecamines, Демократическая Республика Конго	400	400
Eramet, Франция	277	48
Индия	100	100
Итого:	116937	124344

Существенный вклад в предложение вносит вторичный кобальт - порядка 10 тыс. т/г, в том числе в США около 2,8 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.

По оценкам CI, кажущееся потребление кобальта (производство + импорт и минус экспорт) составило в 2018 году около 125 тыс. т против 123 тыс. т в 2017 году [6].

Основная часть кобальта используется при производстве аккумуляторных батарей ( 76 тыс. т в 2018 году) и суперсплавов ( 17,6 тыс. т в 2018 году), причем уровень производства перезаряжаемых источников энергии и, соответственно, потребление кобальта неуклонно растут (рисунок 1.2). Так, если в 1995 году спрос на кобальт в этом секторе потребления оценивался на уровне 700 т, то в 2014 году он приблизился к 40 тыс. т, а в 2018 году - к 76 тыс. т (60 % мирового спроса). На все прочие области пришлось порядка 26 % мирового спроса [7].

Рисунок 1.2 - Структура потребления кобальта в 2018 году (100 % = 126 тыс. т)

По Кобальтовому контракту Лондонской биржи металлов (ЛБМ), введенному в действие в 2009 году, поставляемый кобальт должен был иметь чистоту минимум 99,3 %, но с января 2018 года этот показатель заменен на 99,80 %. Таким образом, на ЛБМ может быть поставлен кобальт минимальной чистоты 99,80 %, а содержание прочих элементов указывается каждым производителем зарегистрированной на ЛБМ марки кобальта. (таблицы 1.8, 1.9) Кобальт может быть в виде катодов (ломаных или резаных), слитков, брикетов, "пуговиц" или (с 2015 года) крупнозернистого порошка.

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

Производитель/страна	Марка	Вид продукции 1
Votorantim Metais S.A., Бразилия	TOCANTINS ALLOY GRADE 99,8 % 2	ЛК
Vale Canada Limited, Канада	VALE ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS	ПГ
Yantai Cash Industrial Co., Ltd., Китай	CASH (см.17/241)	РК
Jinchuan Group Co., Ltd, Китай	GOLDEN CAMEL 9995	РК
Jiangsu Cobalt Nickel Metal Co., Ltd., Китай	KLK 9995	РК
Huayou Cobalt Co., Китай	Huayou 3	РК
Freeport Cobalt Oy, Финляндия	FC Coarse Powder S1 d200/1000	П
Sumitomo Metal Mining Co., Ltd, Япония	SMM CO 99,8 %	РК
CTT - Compagnie de Tifnout Tiranimine, Марокко	CMBA 4	ЛК
Kasese Cobalt Company Limited, Уганда	KCCL 2	ЛК
JSC "Kola GMK", Россия	NORILSK 1	РК
Chambishi Metals Plc, Замбия	CMA	ЛК
Chambishi Metals Plc, Замбия	CMP	ЛК
1. Виды продукции: ЛК - ломаные катоды; РК - резаные катоды; ПГ - "пуговицы"; СЛ - слитки; П - порошок. 2. Регистрация на ЛБМ не продлена. 3. Произведен 16.07.2019 г. или после этой даты. 4. Произведен 26.04.2011 г. или после этой даты.

Таблица 1.9 - Описание и химический состав кобальтовой продукции, зарегистрированной на ЛБМ (Co - мин. содержание, примеси - макс. содержание)

ГАРАНТ:

Начало таблицы 1.9. См. окончание

Марки	VALE ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS	TOCANTINS ALLOY GRADE 99,8 % 1	SMM CO 99,8 %	GOLDEN CAMEL 9995	KCCL 2	KLK 9995	CASH	CASH пересмотр.	CMBA	CMBA пересмотр.
Регистрация	18.04.2012	17.11.09	23.11.09	30.11.09	18.01.10	29.01.10	04.05.10	04.05.10	26.04.11	22.08.18
Хим. состав
Al	0,0002	0,0010		0,002		0,003	0,001	0,002
As	0,0002			0,0005	0,00002	0,0005	0,0003	0,0007
Bi				0,0003		0,0005	0,0003	0
C	0,0050	0,0060	0,01	0,005	0,012	0,007	0,005	0,005	0,0075	0,010
Ca		0,0010			0,005				0,0050	0,0050
Cd	0,0001	0,0020	0,0005	0,0003	0,005	0,0005	0,0003	0,005	0,0010	0,0010
Co	99,8	99,80	99,8	99,95	99,8	99,95	99,95	99,95	99,80
Cr		0,0010			0,005				0,0020	0,0020
Cu	0,0002	0,0030	0,01	0,003	0,02	0,006	0,004	0,005	0,0050	0,0050
Fe	0,0008	0,0100	0,01	0,006	0,02	0,006	0,005	0,006	0,010	0,010
Mg		0,0010		0,002	0,005	0,002	0,001	0,002	0,002	0,0020
Mn	0,0008	0,0030	0,001	0,005	0,01	0,005	0,001	0,005	0,0050	0,0100
Ni	0,17	0,0800	0,15	0,002	0,08	0,008	0,005	0,01	0,030	0,030
P	0,0005			0,001		0,002	0,001	0,001
Pb	0,0008	0,0020	0,001	0,0004	0,01	0,0005	0,001	0,0005	0,0050	0,0100
S	0,0010	0,0050	0,001	0,001	0,008	0,002	0,001	0,001	0,007	0,010
Sb	0,0004			0,0003		0,0005	0,0003	0,0006
Se	0,0001
Si		0,0010	0,001	0,003		0,003	0,001	0,003
Sn				0,0003		0,0005	0,0003	0,0005
Zn	0,0016	0,0025	0,005	0,002	0,01	0,003	0,001	0,002	0,0050	0,0050
Вид продукции 3	ПГ	ЛК	РК	РК	ЛК	РК	ЛК	ЛК	ЛК	ЛК

ГАРАНТ:

Окончание таблицы 1.9. См. начало

Марки	CMA	CMP	FC Coarse Co Powder Powder	Norilsk 1	Huayou
Регистрация	29.08.2013	29.08.2013	22.12.2016	08.05.2019	16.07.2019
Хим. состав
Al	0,0010	0,0010
As
Bi
C	0,0200	0,0100	0,1	0,01	0,0047
Ca
Cd	0,0050	0,0015	0,001	0,0003	0,0005
Co	99,80	99,90	99,8	99,90	99,99
Cr
Cu	0,0050	0,0040	0,0015	0,005	0,0007
Fe	0,0100	0,0050	0,001	0,005	0,0017
Ma	0,0030	0,0010
Mn	0,0100	0,0020	0,005	0,0001	0,0002
Ni	0,0500	0,0400	0,005	0,05	0,0008
P
Pb	0,0060	0,0040	0,001	0,0003	0,0002
S	0,0050	0,0050	0,04	0,001	0,0002
Sb
Se
Si	0,0010	0,0010
Sn
Zn	0,0070	0,0050	0,001	0,0004	0,0002
Вид продукции 3	ЛК	ЛК	П	РК	РК
1. Регистрация не продлена. 2. Марка снята с регистрации. 3. Виды продукции: ЛК - ломаные катоды, РК - резаные катоды, ПГ - "пуговицы", П - крупнозернистый порошок..

1.1. Никель- и кобальтсодержащие руды. Запасы и ресурсы

Содержание никеля в земной коре составляет около 0,01 % масс., он занимает пятое место по распределению в земной коре, уступая лишь Fe, O, Si и Mg. Однако число пригодных для экономически эффективного извлечения металла промышленных месторождений ограничено.

Мировые запасы никеля в рудах оцениваются в 89 млн т. Выявленные наземные ресурсы никеля в рудах (табл. 1.10), содержащих 1 % никеля или больше, составляют по крайней мере 130 млн т никеля, в том числе 60 % в латеритовых и 40 % в сульфидных месторождениях. Значительные ресурсы никеля сосредоточены также в глубоководных конкрециях.

Около 8,5 % мировых запасов никеля сосредоточено в России (7,6 млн т). По этому показателю Россия занимает 4-е место в мире, уступая Индонезии (21 млн т), Австралии (19 млн т) и Бразилии (11 млн т) [8].

Таблица 1.10 - Мировые запасы никеля на 2018 год, тыс. т

Страна	Запасы
Индонезия	21000
Австралия	19 000
Бразилия	11 000
Россия	7900
Новая Каледония	н/д
Куба	5500
Филиппины	4800
Южная Африка	3700
Китай	2800
Канада	2700
Гватемала	1800
Мадагаскар	1600
Колумбия	440
США	110
Другие страны	6500
Итого	89 000

Мировые запасы кобальта, по оценкам US Geological Survey, составляют 6,9 млн т, а выявленные наземные ресурсы - около 25 млн т. В дополнение к этому ресурсы кобальта в железомарганцевых конкрециях и корках на океанском дне оцениваются почти в 120 млн т [9].

Основными геолого-промышленными типами месторождений никеля и кобальта являются магматические сульфидные медно-никелевые, гипергенные силикатные никелевые коры выветривания и гидротермальные арсенидные и сульфоарсенидные никель-кобальтовые и собственно кобальтовые месторождения (табл. 1.11, 1.12). Важнейшие промышленные минералы никеля (и кобальта) приведены в табл. 1.13.

Таблица 1.11 - Мировые запасы кобальта на 2018 год, тыс. т [9]

Страна	Запасы
Демократическая Республика Конго	3400
Австралия	1200
Куба	500
Филиппины	280
Россия	250
Канада	250
Мадагаскар	140
Китай	80
Папуа-Новая Гвинея	56
США	38
ЮАР	24
Марокко	17
Прочие страны	640
Итого	6900

Таблица 1.12 - Содержание никеля и прочих компонентов в суммарных запасах сульфидных и окисленных руд, разрабатываемых никелевыми компаниями, по состоянию дел на 2018 год [10-20]

Компания/рудник	Содержание, %			Содержание, г/т
	Ni	Cu	Co	Pt	Pd	Au	Примечания
Сульфидные руды:
Vale (Садбери)	1,40	1,78	0,03	1,2	1,5	0,5
Vale (Манитоба)	1,76	0,10					на 2010 г.
Vale (Voisey's Bay)	2,12	0,94	0,13
Glencore (INO: Raglan и Садбери)	2,17	0,94	0,05	0,58	1,02
Lundin (Eagle)	2,8	2,4	0,1	0,7	0,5	0,3	На 2016 г. Ag 3,4
BHP Billiton (Mt Keith)	0,65
BHP Billiton (Leinster)	1,6
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)	1,74						Fe-21; SiO2-32; MgO-15
Vale (Onca Puma)	1,53		0,044				Fe-13; SiO2-39; MgO-24
Vale (VNC (Goro))	1,42		0,11				Данные на 2014 г MgO-4,64
Glencore (Murrin Murrin)	1,05		0,081
Glencore (Koniambo)	2,22
South32 (Cerro Matoso)	1,2
Larco (Греция)	1-1,3
Sherritt (Moa Bay)	1,15		0,12				44 Fe
Sumitomo (Coral Bay)	1,26
Sumitomo (Taganito)	1,25
Antam (сапролит)	1,5-2,5						25 Fe max
Antam (лимонит)	1,2min						25 Fe
Sherritt (Ambatovy)	0,93		0,08

Таблица 1.13 - Важнейшие промышленные минералы никеля и кобальта [21]

Название минерала и химическая формула	Содержание, %
	Ni	Co
Сульфиды
Пентландит (Fe, Ni)9S8	22-42	1-3
Никелистый пирротин FeS	0,4-0,7	-
Миллерит NiS	61-64	0,1-0,5
Линнеит Co3S4	-	40-53
Кобальтпирит (Fe, Co)S2	-	0,05-3
Арсениды, сульфоарсениды и арсенаты
Скуттерудит CoAs3	0-9	11-20
Саффлорит (Со, Fe)As2	0-0,3	10-30
Шмальтин - хлоантит (Cо, Ni)As2	1-21	4-24
Кобальтин CoAsS	0,5-2	26-34
Эритрин Co3(AsO4)2  8H2O	0-6	20-30
Силикаты, гидросиликаты и гидроксиды
Гарниерит (Ni, Mg)4[Si4O10] (OH)4  4H2O	16-35	0-0,1
Ревдинскит (Ni, Mg)8[Si4O10] (ОН)8	16-35	0,0-0,1
Никелевый керолит (Mg, Ni)4[Si4O10] (ОН)4  4Н2О	10-15	Следы
Нонтронит m{Mg3[Si4O10](OH)2} p{(Al, Fe)2 [Si4O10] (ОН)2}	0,5-2,0	Следы
Никелевый серпофит (Mg, Ni, Fe)6[Si4O10] (ОН)8	4-5	Следы

Характерной особенностью сульфидных месторождений, сосредоточенных преимущественно на территории России и Канады, является сравнительно выдержанный минеральный состав руд. Главными минералами руд являются пирротин, пентландит, халькопирит и магнетит. Руды содержат никель, медь, кобальт, платиноиды, а также селен и теллур, золото, серебро и серу. Месторождения описываемого типа являются ведущими в запасах и добыче никеля и кобальта в России.

В сульфидных рудах чаще всего основная часть никеля встречается в виде минерала пентландита (Ni, Fe)₉S₈. Лишь небольшие количества никеля бывают представлены миллеритом NiS, виоларитом Ni₂FeS₄ и никельсодержащим пирротином (Fe, Ni)₈S₉. В рудах некоторых месторождений Австралии, например, существенная часть никеля представлена полидимитом Ni₃S₄. Пентландит всегда встречается вместе с другими сульфидными минералами, чаще всего с пирротином Fe₈S₉ и халькопиритом CuFeS₂. Эти сульфидные минералы вмещает силикатная и алюмосиликатная порода. В табл. 1.14 приведен примерный минералогический состав некоторых сульфидных руд.

Таблица 1.14 - Минералогический состав некоторых канадских сульфидных никелевых руд [22]

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 гидроксидными соединениями.

Двумя основными подтипами латеритовых руд, представляющих коммерческий интерес, являются лимониты и сапролиты. Лимониты обычно залегают ближе к поверхности, непосредственно под покрывающим пластом (зона феррикрета), ниже залегают сапролиты. Лимониты и сапролиты существенно различаются по составу. В целом в лимонитах содержание никеля (0,8-1,5 %), магния (0-5 % MgO) и кремнезема (0-10 % SiO₂) ниже, а железа (40-50 %) и кобальта (0,10-0,20 %) выше, чем в сапролитах. В случае если никель сосредоточен в основном в силикатной фазе сапролитовой зоны, латеритовое месторождение относят к "гарниеритовому типу", содержащему 1,8-3,5 % Ni, 0,02-0,08 % Co, 10-25 % Fe, 15-25 % MgO и 30-50 % SiO₂.

Чисто лимонитовая руда представляет собой в основном окислы (гидроокислы) железа, в то время как серпентинитовая руда представлена в основном сложными железомагниевыми 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 Cu₂S; кобальт преимущественно - в карролите (Cu (Co, Ni)₂S₄). Гипергенная (вторичная) минерализация ассоциирована с высокой степенью окисления минералов, залегающих вблизи поверхности (не глубже 100 м от поверхности). Медь и кобальт сосредоточены преимущественно в малахите Cu₂CO₃(OH)₂ и гетерогените CoO(OH). Содержание кобальта обычно составляет 0,3 %, меди -  3 %.

На сегодняшний день богатые кобальтом месторождения так называемой первичной кобальтовой руды, или собственно кобальтовой руды, практически исчерпаны. Единственным рудником (подземным), где c 1928 года по сию пору ведут разработку, является рудник Bou-Azzer (Марокко) компании CTT Managem. Содержание кобальта в руде, включающей Co-Ni-Fe-арсениды и сульфоарсениды (главный промышленный минерал скуттерудит (Co, Fe, Ni) As₂), а также сульфиды меди и молибденит - высокое, порядка 1 %.

Имеются проекты добычи и переработки мышьяковистой руды: проект Idaho Cobalt Project (США), где основными кобальт- и медьсодержащими минералами являются соответственно кобальтин CoAsS и халькопирит CuFeS₂; проект NICO (Канада) компании Fortune Minerals, предусматривающий переработку Co-Bi-Cu-Au-руды, в которой основным кобальтсодержащим минералом является арсенопирит и др.

1.2. Добыча никеля и кобальта

Новых крупных сульфидных месторождений никеля и тем более богатых в последние годы не выявлено. Некоторые разрабатываемые десятилетиями месторождения сульфидной руды имеют ограниченный оставшийся срок эксплуатации.

В ретроспективе объем добычи никеля из сульфидных руд заметно превышал добычу из латеритовых руд, однако в последние годы доля сульфидного никеля в общем объеме добычи снизилась (табл. 1.15).

Таблица 1.15 - Горная добыча никеля в 2017-2018 годы по странам, тыс. т Ni [8]

Страна	2017	2018
Индонезия	345	560
Филиппины	366	340
Новая Каледония	215	210
Россия	214	210
Австралия	179	170
Канада	214	160
Китай	103	110
Бразилия	78,6	80
Куба	52,8	53
Гватемала	53,7	49
Финляндия	34,6	46
ЮАР	48,4	44
Колумбия	45,5	43
Мадагаскар	41,7	39
США	22,1	19
Прочие страны	146	180
МИР	2160	2300

По данным US Geological Survey, мировая добыча кобальта в 2018 году составила 140 тыс. т, причем более 60 % приходится на Демократическую Республику Конго (Киншаса) (табл. 1.16).

Таблица 1.16 - Горная добыча кобальта в 2017-2018 годах тыс. т [9]

Страна	2017	2018
ДР Конго	73,0	90,0
Россия	5,9	5,9
Куба	5,0	4,9
Австралия	5,0	4,7
Филиппины	4,6	4,6
Канада	3,9	3,8
Мадагаскар	3,5	3,5
Папуа-Новая Гвинея	3,3	3,2
Китай	3,1	3,1
Марокко	2,2	2,3
ЮАР	2,3	2,2
США	0,6	0,5
Прочие страны	7,65	7,0
МИР:	120	140

1.3. Производство никеля и кобальта

Технологические схемы переработки никелевых руд определяются их типом и особенностями химического состава. Так, если переработка сульфидных руд не отличается разнообразием (за исключением трех гидрометаллургических производств - Надеждинского металлургического завода в Норильске (Заполярный филиал ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия), завода в Long Harbour (Vale, Канада) и предприятия компании Terrafame в Финляндии, головными операциями технологической схемы являются пирометаллургические процессы, обеспечивающие получение медно-никелевого файнштейна), то схемы получения никеля из латеритов весьма разнятся между собой, как по типу и набору технологических операций, так и по виду конечной продукции. При этом наибольшее распространение имеет плавка окисленной никелевой руды на ферроникель, в меньшей степени распространены процессы высокотемпературного автоклавного выщелачивания и Карон-процесс (таблицы 1.17.1, 1.17.2). 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 1.17.1 - Никелевые предприятия, перерабатывающие сульфидную руду

N пп	Компания, плав. завод/страна	Подготовка сырья	Плавка/конвертирование	Рафинирование/продукт
Пирометаллургическая переработка флотационных концентратов
1.	Glencore Sudbury/Канада	Обжиг в КС флотац. концентрата	Плавка на штейн в электропечи/конвертеры Пирса-Смита	Хлорное выщелачивание ф-на на заводе Nikkelverk, Норвегия Катодные Ni, Co, Cu
2.	Boliden Harjavalta/Финляндия	Сушка концентрата	Взвешенная плавка по способу DON	Файнштейн с 4-6 % Fe и Ni + Cu + Co 70 % на продажу
3.	Asa Resource Group Bindura/Зимбабве (высокая степень готовности возобновления производства)	Сушка концентрата	Плавка на штейн в электропечи/конвертеры Пирса-Смита	Выщелачивание ф-на по способу Outokumpu Катодный Ni, гидроксид Co
4.	BHP Billiton Kalgoorlie/Австралия	Сушка конц-та	Взвешенная плавка на штейн по способу Outotec/конвертеры Пирса-Смита	Аммиачное выщелачивание - восстановление водородом на заводе Kwinana
5.	ПАО "ГМК "Норильский никель"			Флотационное выделение никелевого концентрата, окислительный и восстановительный обжиг, рафинирование черновых никелевых анодов, либо хлорное растворение восстановленного огарка и электроэкстракция
7.	Vale плав. Copper Cliff/Канада	Сушка конц-та	Взвешенная плавка по способу Inco/конвертеры Пирса-Смита	Медленное охлаждение файнштейна, выделение магн. фракции с 65 % Ni для рафинир. завода Copper Cliff и немагн. фракции - на флотац. раздение Cu2S-конц-та и Ni3S2-кон-та; медный конц. - на плавку, никелевый - на обжиг до NiO и далее на Clydach
	Рафинир. Copper Cliff/Канада		Карбонил-процесс	Карбонильные порошки никеля
	Clydach/Великобритания		Карбонил-процесс	Карбонильные порошки никеля
8.	Jinchuan Nickel Jinchuan/Китай	Сушка конц-та	Взвешенная плавка на штейн по способу Outotec/конвертеры Пирса-Смита	Электрорафинирование с получением катодного Ni и карбонилирование с получением порошков
Гидрометаллургическая переработка сульфидной руды
9.	Vale Long Harbour/Канада	Автоклавное выщелачивание концентрата по схеме, запатентованной Vale в 2000 г.		Катодные Ni (> 99,80 %, > 99,9 %), Co (> 99,9 %), Cu (99,999 %)
10.	Terrafame Tarlivaara/Финляндия	Кучное биовыщелачивание		Ni/Co смешанный сульфид, (сульфид цинка, сульфид меди и желтый кек) - на продажу
11.	ПАО "ГМК "Норильский никель" НМЗ	Автоклавное выщелачивание пирротинового концентрата, осаждение сульфидов, выделение серы		Ni/Cu/Co сульфидный концентрат и элементарная сера

Таблица 1.17.2 - Никелевые предприятия, перерабатывающие окисленную руду

N пп	Компания, завод/страна	Способ переработки	Продукт
Пирометаллургическая переработка окисленной руды:
1.	Sumitomo Metal Mining Hyuga/Япония	Традиционная технология RKEF (вращающаяся обжиговая печь - плавка в электропечи) - рафинирование чернового FeNi	FeNi
2.	Nippon Yakin Oheyama/Япония	Модифицир. процесс Krupp-Renn	FeNi
3.	Pacific Metals Hachinohe/Япония	RKEF	FeNi
4.	POSCO Gwangyang/Южная Корея	RKEF	FeNi
5.	Americano Nickel Falcondo/Доминиканская респ.	RKEF	FeNi
6.	Glencore Koniambo/Новая Каледония	Новая технология FBDC ("обжиговая печь с кипящим слоем - плавка в электропечи на постоянном токе") - рафинирование черн. FeNi	FeNi
7.	Anglo American Codemin/Бразилия	RKEF	FeNi
8.	Anglo American Barro Alto/Бразилия	RKEF	FeNi
9.	South32 Cerro Matoso/Бразилия	RKEF	FeNi
10.	Vale Onca Puma/Бразилия	RKEF	FeNi
11.	Aneka Tambang Pomalaa/Индонезия	RKEF	FeNi
12.	Eramet Doniambo/Новая Каледония	RKEF	FeNi
13.	Larco Larymna/Греция	RKEF	FeNi
14.	Cunico Resources Kavadarci/Сев. Македония	RKEF	FeNi
15.	Cunico Resources Drenas/Косово	RKEF	FeNi
16.	Solway Investment Group Побужский завод/Украина (остановлен)	RKEF	FeNi
17.	Solway Investment Group ProNiCo/Гватемала	RKEF	FeNi
18.	ОАО "Уфалейникель" Уфалейникель/Россия (остановлен)	шахтная плавка
19.	Vale Sorowako/Индонезия	Плавка на штейн/конвертирование	Файнштейн c  75 % Ni, 20 % S, 20 % файнштейна - для Sumitomo (на Niihama), 80 % - для переработки на заводе Matsuzaka
	Vale Matsuzaka/Япония	Двухстадийный обжиг файнштейна Sorowako до S  0,003 %	2 марки никеля Tonimet
	Vale Dalian/Китай	Промпродукты Matsuzaka и Goro перерабатывается в готовый Ni класса II	Utility Nickel
Гидрометаллургическая переработка окисленной руды
20.	СП Moa (Sherritt/General Niquel) Moa/Куба	Высокотемпературное АКВ	Смешанный Ni-Co сульфид ( 60 % Ni + Co) для рафинирования на заводе Форт-Саскачесван
	Cobalt Refining Co (Sherritt) Fort Saskatchewan/Канада	Аммиачное выщелачивание - восстановление водородом	Порошки, брикеты (спеченные 99,8 % Ni, неспеченные - 99,4 %)
21.	Sumitomo (54 %) Coral Bay/Филиппины	Высокотемпературное АКВ	Смешанный Ni-Co сульфид для рафинирования на заводе Niihama
	Sumotomo (75 %) Taganito/Филиппины	Высокотемпературное АКВ	Смешанный Ni-Co сульфид для рафинирования на заводе Niihama
	Sumitomo Niihama/Япония	Рафинирование смеш. сульфидов и части файнштейна Sorowako по технологии: хлорное выщелачивание - электролиз	Электролит. Ni и Co
22.	Ramu NiCo (85 % у MMC, Китай) Basamuk/Папуа-Новая Гвинея	Высокотемпературное АКВ	Смешанный Ni-Co гидроксид ( 46 % Ni + Co по проекту) для отправки китайским переработчикам
23.	First Quantum Minerals Ravensthorpe/Австралия (законсервирован с 2017 г., план возобновления производства в 1 кв. 2020 г.)	Высокотемпературное АКВ лимонитов + атмосферное выщелачивание сапролита	Смешанный гидроксид ( 40 % Ni, 1,4 % Co) на продажу
24.	Vale Goro/Новая Каледония	Высокотемпературное АКВ	Ni в оксиде (часть - в гидроксиде), карбонат Co
25.	СП Sumitomo/Kores/Sherritt Ambatovy/Мадагаскар	Высокотемпературное АКВ - восстановление водородом	Ni - 99,8 % порошок, брикеты, Co - 99,9 %
26.	Minara Resources ("дочка" Glencore) Murrin Murrin/Австралия	Высокотемпературное АКВ - восстановление водородом; отходы рудоподготовки перерабатываются кучным выщелачиванием	Ni (99,8 %), Co порошки и брикеты
27.	СП 50:50 Zorlu Holdings (Турция)/GSR Capital (Китай) /Турция	Высокотемпературное АКВ	Смешанный Ni-Co гидроксид
28.	Cubaniquel Punta Gorda/Куба	Карон-процесс (восстановительный обжиг - аммиачное выщелачивание)	Синтер, Ni-Co сульфид
29.	Votorantim Metais San Miguel Paulista (Tocantins)/Бразилия (остановлен до улучшения ситуации на рынке никеля)	Карон-процесс (восстановительный обжиг - аммиачное выщелачивание - восстановление водородом)	Катодные никель и кобальт
30.	Queensland Nickel Yabulu/Австралия (остановлен в 2017 г.)	Карон-процесс (восстановительный обжиг - аммиачное выщелачивание - прокалка карбоната никеля с получением NiO - восстановление NiO сингазом)	Ni в карбонате и оксиде (78 %), Ni  99,0 и Ni Hi Grade  99,45; Co ChemGrade 64,5-67 %

Учитывая растущую потребность рынка в материалах для производства перезаряжаемых батарей, Sumitomo расширила производство сульфата никеля до > 70 тыс. т/г. Terrafame (Финляндия) приступает к производству сульфата никеля и кобальта с 2021 года. Компания BHP со 2 кв. 2020 года начинает производство сульфата никеля с исходной мощностью  100 тыс. т/г сульфата или 22 тыс. т/г Ni в сульфате. Предусматривается расширение мощностей далее до 200 тыс. т/г по сульфату. Объем производства никеля рафинировочного завода Kwinana - около 75 тыс. т/г. Выпускаемый на рафинировочном заводе Kwinana никелевый порошок по схеме "аммиачное выщелачивание - восстановление водородом" будут растворять в серной кислоте, получаемой из SO₂, образующегося при плавке сульфидных концентратов на заводе Калгурли. На полной мощности завод будет потреблять 44 тыс. т/г никеля и станет крупнейшим в мире по выпуску сульфата.

1.3.1. Переработка латеритовых руд с получением богатых промпродуктов или товарных металлов

Латеритовые Ni-Co-руды перерабатывают пирометаллургическими методами (плавка на ферроникель, никелистый чугун или штейн), гидрометаллургическими методами (сернокислотное автоклавное выщелачивание, иногда в комбинации с атмосферным и кучным выщелачиванием) и комбинированными методами, сочетающими приемы пиро- и гидрометаллургии (например, аммиачное выщелачивание по методу М. Карона). Выбор метода в значительной степени определяется химическим и минералогическим составом руды. Так, для переработки Mg-гидросиликатного подтипа руды почти в 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 [23]

Плавка латеритовой никелевой руды на ферроникель, никелистый чугун, штейн за рубежом

Совместное присутствие в латеритах никеля и железа создает предпосылки для получения железосодержащих никелевых продуктов - ферроникеля и никелистого чугуна, пригодных для производства нержавеющих сталей.

Сырьем для производства ферроникеля служит преимущественно сапролит (%: Ni - 1,5-3; Co - 0,04-0,08; Fe - 15; SiO₂ - 40; MgO - 25), позволяющий из-за пониженного по сравнению с лимонитом содержания железа при меньших производственных затратах получать ферроникель заданного состава.

Технологический процесс включает в себя сушку руды, обжиг, восстановление оксидов никеля и железа в электропечах с получением чернового ферроникеля и его рафинирование, обеспечивающее удаление серы и фосфора. Своеобразным стандартом отрасли стал процесс RKEF (rotating kiln - electric furnace), включающий в себя обжиг во вращающейся печи ("RF") и восстановительную плавку в электропечи ("EF"). В типичном случае готовый ферроникель содержит 20-40 % Ni.

Производство никелистого чугуна (НЧ) началось в Китае в 2005 году как реакция на высокие цены на никель, и уже к 2014 году никелистый чугун покрывал более половины потребности в никеле китайских производителей нержавеющей стали.

В технологическом отношении китайцы прошли следующий путь. Производство никелистого чугуна ( 2 % Ni) началось в доменных печах, использовавшихся ранее для выплавки чугуна. Затем получила развитие плавка в электропечи: как и в случае с домнами, поначалу использовали уже имеющиеся печи, использовавшиеся ранее для выплавки других сплавов - FeSi, FeMn и др. В электропечах получают НЧ с 10-15 % Ni, что делает его пригодным для производства нержавеющих сталей серии 300.

С 2011 года началось быстрое развитие производства НЧ по хорошо известной технологии производства ферроникеля RKEF. Такой никелистый чугун как по составу, так и по способу производства практически ничем не отличается от обычного ферроникеля.

Переработка латеритовой руды на штейн осуществляется на единственном заводе - Sorowako компании Vale. В местных рудах отношение SiO₂/MgO  2,1. При SiO₂/MgO 1,8-2,2 получается шлак со сравнительно низкой температурой плавления, что делает такие руды более пригодными для плавки на штейн, а не на ферроникель.

На заводе Sorowako производительностью порядка 80 тыс. т в год по никелю подсушенную во вращающейся печи руду подвергают сульфидирующему обжигу при 800 °С с вбрызгиванием жидкой серы, плавке на никелевый штейн ( 26 % Ni) в электропечи и конвертированию в конвертерах Пирса-Смита с получением файнштейна с  78 % Ni. Файнштейн гранулируют в сильном потоке воды, гранулы (0,3 мм) отправляют Sumitomo (20 % объема файнштейна) и предприятия Vale в Азии для дальнейшей переработки (см. табл. 1.7).

Компания Eramet до 2016 года сульфидировала примерно 1/5 часть полученного на заводе Doniambo (Новая Каледония) ферроникеля: жидкую серу вдували в расплавленный рафинированный ферроникель (25 % Ni) в конвертере Пирса-Смита с получением файнштейна (75 % Ni, 1 % Co). Слитки файнштейна отправляли на завод компании Sandouville (Франция) для производства рафинированных никеля и кобальта (металлический никель высокой чистоты (> 99,97 %), хлорид и карбонат никеля, хлорид кобальта).

В рамках реорганизации производства никеля с целью сокращения издержек сульфидирование ферроникеля на заводе Doniambo прекращено, а завод Sandouville переходит на переработку файнштейна с завода Harjavalta компании Boliden.

Гидрометаллургическая переработка латеритовых руд

Высокотемпературное сернокислотное автоклавное выщелачивание (HPAL) является вторым по распространенности в мире процессом, предназначенным для производства никеля из окисленных никелевых руд, и обеспечивает возможность извлечения в товарную продукцию до 90 % и более никеля и основную часть кобальта.

Процесс HPAL - это процесс, в котором никель и кобальт из латеритовой руды выщелачиваются серной кислотой при высоком давлении ( 40 атм.) и температуре (230 °C - 240 °С). Из раствора выщелачивания после очистки его от примесей либо осаждают смешанные сульфиды или гидроксиды никеля и кобальта, либо ведут процесс с использованием жидкостной экстракции и электроэкстракции до получения металлических никеля и кобальта. Последнее характерно для относительно новых предприятий.

Технология реализована и применяется на восьми действующих заводах (табл. 1.18). 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.

На заводе Ravensthorpe (Австралия) компании First Quantum Minerals используется сочетание высокотемпературного автоклавного сернокислотного выщелачивания (лимонитов) с атмосферным выщелачиванием сапролита. Завод был остановлен в 2017 году по причине низких цен на никель, но по объявленным компанией весной 2019 года планам производство может возобновиться с 1 кв. 2020 года.

Таблица 1.18 - Действующие предприятия, использующие HPAL процесс

Завод	Пуск (остановка)	Руда	Содерж-е Ni, %	Проектная мощность	Процесс	HPAL, млн. т/г	Кислота, кг/т	Извлечение при выщ-и, %		Товарная продукция
								Ni	Co
Moa	1959	Лимонит	1,30	37 тыс. т/г Ni, 3,7 тыс. т/г Со	HPAL	3,4	260	96	96	Ni - Со сульфидный конц-т 60 % Ni+Со
Murrin Murrin	1999	Смектит/смесь	1,24	45 тыс. т/г Ni, 3,0 тыс. т/г Со	HPAL	4,0	400	-	-	Ni порошок, Ni брикеты
Cawse	1998 ('08)	Лимонит	1,69	9 тыс. т/г Ni, 2,0 тыс. т/г Со	HPAL	0,5	375	-	-	-
Bulong	1999 ('03)	Смектит	1,70	10 тыс. т/г Ni, 0,9 тыс. т/г Со	HPAL	0,6	518	-	-	-
Coral Bay	2005	Лимонит	1,26	24 тыс. т/г Ni, 1,9 тыс. т/г Со	HPAL	2,4	-	95	95	Ni - Co сульфидный конц-т 55-60 % Ni
Ravensthorpe	2007 ('17) законсервир.	Лимонит/сапролит	1,65	36 тыс. т/г Ni, 1,3 тыс. т/г Со	ЕPAL	2,0	332	96	96	Смешанные Ni - Co гидроксиды 40 % Ni, 1,4 % Со
Goro	2010	Лимонит/сапролит	1,50	60 тыс. т/г Ni, 4,5 тыс. т/г Со	HPAL	4,0	355	-	-	Синтер 78 % Ni, СоСО3
Ambatovy	2012	Лимонит	1,13	60 тыс. т/г Ni, 5,6 тыс. т/г Со	HPAL	6,1	-	97	97	Брикет. 99,8 % Ni, 99,8 % Со
Ramu	2012	Лимонит/сапролит	1,15	33 тыс. т/г Ni, 3,3 тыс. т/г Со	HPAL	3,4	260	-	-	Смешанные Ni - Co гидроксиды
Taganito	2013	Лимонит	1,25	36 тыс. т/г Ni, 2,6 тыс. т/г Со	HPAL	3,4	-	-	-	Ni - Co сульфидный конц-т 55-60 % Ni
Gordes	2014	Лимонит	-	10 тыс. т/г Ni, 0,8 тыс. т/г Со	HPAL	1,4	-	-	-	Смешанные Ni - Co гидроксиды

На заводе Murrin Murrin компании Minara Resources, в дополнение к цепочке высокотемпературного АКВ (автоклавного кислотного выщелачивания), отвалы рудоподготовки перерабатываются кучным выщелачиванием.

Гидрометаллургическая технология получения никеля и кобальта с использованием процесса Карона (восстановительный обжиг с последующим аммиачным выщелачиванием) позволяет перерабатывать лимонитовую руду или смесь лимонитов с сапролитами, при этом с увеличением относительной доли сапролита извлечение никеля и кобальта снижается. По сравнению с процессом автоклавного кислотного выщелачивания (HPAL) применение процесса Карона экономически оправдано для переработки руды с более высоким содержанием магния (примерно до 8 %). Однако в этой технологии извлечение никеля и особенно кобальта существенно ниже, чем в HPAL, а извлечение никеля ниже, чем при плавке на ферроникель. Кроме того, головные пирометаллургические операции энергозатратны, а последующие гидрометаллургические операции требуют различные реагенты.

В настоящее время процесс Карона применяется на одном действующем заводе - Punta Gorda (Куба). Завод Nicaro, где этот процесс был применен впервые, закрыт на постоянной основе. Завод Sao Miguel Paulista (Бразилия) в 2016 году был остановлен из-за низких цен на никель на неопределенное время. Завод Yabulu (Австралия) компании Queensland Nickel, перерабатывавший импортную руду, пришлось закрыть в 2016 году. Компания обанкротилась.

Ниже в табл. 1.19 приведены некоторые показатели перечисленных выше заводов.

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 H2SO4, электроэкстракция
Co	(NH4)2S в виде смешанных Ni-Co сульфидов перед выделением Ni		H2S в виде сульфида из никелевого рафината, доводка до Co металлического	Экстракционное 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 NO_x, 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.

1.3.2. 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, от соотношения меди и никеля, используются различные схемы.

При небольшом содержании в руде халькопирита реализуется процесс коллективной флотации с получением Ni-Cu-концентрата, при значительном (массовое соотношение Cu: Ni > 0,3) - производится разделение на никелевый (медно-никелевый) и медный концентраты. На Талнахской обогатительной фабрике ЗФ ПАО "ГМК "Норильский Никель", перерабатывающей сплошные сульфидные руды, осуществлялось также выделение никелистого пирротина в отдельный, так называемый пирротиновый концентрат.

Наиболее распространенной практикой переработки никелевых сульфидных концентратов является штейновая плавка, которая может быть реализована либо в автогенных агрегатах (печь взвешенной плавки), либо в рудно-термических электропечах. Полученный штейн конвертируют с получением файнштейна, который затем рафинируют гидрометаллургическим (весь мир) или комбинированным способом (Россия ¹) с получением товарных металлов (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема переработки сульфидных медно-никелевых руд

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

Для руд, практически не содержащих драгоценных металлов (медно-никелевые руды канадского месторождения Voisey's Bay), возможна гидрометаллургическая переработка с тотальным вскрытием сульфидной составляющей и получением медно-никель-кобальтового раствора, пригодного для дальнейшей переработки с получением катодных рафинированных металлов и отвального кека, который после нейтрализации можно захоранивать.

Следует также остановиться на переработке пирротиновых никельсодержащих концентратов, прямая пирометаллургическая переработка которых ввиду низкого содержания ценных компонентов экономически нецелесообразна ². Процедура гидрометаллургического обогащения, реализованная на Надеждинском металлургическом заводе ЗФ ПАО "ГМК "Норильский Никель", с выводом в отдельные продукты основной части серы в элементарной форме, а железа - в гидратной делает получаемый сульфидный концентрат весьма привлекательным для извлечения из него ценных компонентов (никеля, кобальта, меди, драгоценных металлов) стандартными пирометаллургическими способами.

Производство штейна

Головной операций пирометаллургической переработки никельсодержащих руд и концентратов является плавка на штейн.

В исторической ретроспективе плавку предварительно обожженных и окускованных концентратов или кусковой руды вели в отражательных или шахтных печах. Эти способы плавки характеризовались относительно низкой удельной производительностью, высоким расходом кокса и повышенными потерями ценных компонентов с отвальными шлаками из-за присущей минералам пустой породы медно-никелевых руд тугоплавкости. Данные обстоятельства, а также стремительное развитие электроэнергетики привели к достаточно быстрому вытеснению этих процессов значительно более эффективной и менее "капризной" электроплавкой, которая, в свою очередь, также постепенно заменяется автогенными процессами плавки.

До недавнего времени электроплавка предварительно обожженного никелевого (медно-никелевого) концентрата применялась на пяти заводах (в т. ч. двух, расположенных на территории Российской Федерации) ³, перерабатывающих никелевое (никель-медное) сульфидное сырье. В никель-платиновой подотрасли рудно-термическая плавка повсеместно используется и по сей день, при этом из-за низкого содержания серы материал не обжигают, а после сушки непосредственно подают в электропечь (табл. 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 ДМ пропорциональны потерям меди, т.к. никель может присутствовать в шлаках не только в виде корольков, но и в растворенной форме) (табл. 1.20 ⁴).

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 двух канадских предприятиях, использующих схему "окислительный обжиг-электроплавка", флотационный концентрат обжигают в печах кипящего слоя (КС) (табл. 1.20, 1.21, 1.22), являющихся наиболее эффективными обжиговыми агрегатами для удаления основного количества серы в газовую фазу. Содержания SO₂ в отходящих газах на уровне 5-15 % (по объему) вполне достаточно для использования в сернокислотном производстве, а интенсивный массообмен в агрегате обеспечивает высокую удельную производительность.

Таблица 1.20 - Обжиг концентратов на никелевых заводах, работающих по технологии обжиг/электроплавка [21, 22]

	Садбери, Канада, Glencore	Томпсон, Канада, Vale (по 2018 г.)
Ввод в строй	1978 г.	1961 г.
Печи:
Тип и число обжиговых печей	2 печи КС	2 печи КС
Внутр. 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 SO2	на сернокислотный завод	в трубу
Температура, °С
слоя	760	600
огарка при выгрузке	760	580
отходящего газа	-	530
Отходящий газ
Скорость образования, нм3/час	40000	48000 при 530 °С
SO2, 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 - Часть 1: электроплавка на штейн никелевых концентратов (в скобках для комбината "Печенганикель" указаны характеристики РТП-5) [22], [26]

	Садбери, Канада, Glencore	Томпсон, Канада, Vale (по 2018 г.)	Печенганикель Россия, Норильский Никель	Bindura Nickel Corp., Зимбабве
Подготовка концентрата	Обжиг	Обжиг	Обжиг	Сушка
Печи:
Тип	1 прямоугольная	2 прямоугольные	2 прямоугольные (1 прямоугольная)	1 прямоугольная
Внешние размеры: Д x Ш x В, м	30 x 9 x 2,7 (внутр.)	31,7 x 10,7 x 6,4	27,5 x 11,1 x 6,6 (17,2 x 7,9 x 7,5)	Н. д.
Рабочие характеристики:
Средняя рабочая мощность, МВт	40	16	24 (18)	Н. д.
Энергопотребление, /т сух. твердого	440	470	600-720	853
Производительность, т/час/печь	80	65	50 (25-30)	Н. д.
Сырье:
Тип добавленного восстановителя	Кокс ( 0,04 т/т огарка)	Н. д.	Угольный штыб	Н. д.
Флюс	Н. д.	Н. д.	Н. д.	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
Конвертерный шлак	Нет	Да (расплавленный)	Да (расплавленный)	Да (расплавленный)
Электроды:
Количество	6	6	6 (3)	6
Диаметр, м	1,4	1,2	1,1 (1,2)	Н. д.
Расход массы, кг/т сух. тверд. сырья		3,5	1,1	Н. д.
Продукты плавки:
Штейн, т/час	30	По 30 с печи	Н. д.	Н. д.
t штейна, °С	1250-1275	1190	1250	1300
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
Переработка штейна	Конвертер Пирса-Смита	Конвертер Пирса-Смита	Конвертер Пирса-Смита	Конвертер Пирса-Смита
Шлак, т/час	50	35 (с каждой печи)	Не определяется	Н. д.
t шлака, °С	1300-1320	1310	1350	1500
Способ переработки	Отвал	Грануляция и отвал	Грануляция и отвал	Грануляция и отвал
Состав, %	Fe - 35; SiO2 - 35; MgO - 4-6	Ni - 0,4; Co - 0,2; Fe - 37; Fe3O4 - 10; SiO2 - 35; MgO - 2,7	Ni - 0,2; Cu - 0,12; Fe - 35; SiO2 - 38-40; MgO - 12,5	Ni - 0,23; Cu - 0,11; Co - 0,23; Fe - 24; SiO2 - 42; MgO - 22
SO2 в отходящем газе, об. %	1	3,3	0,3	Н. д.

Таблица 1.22 - Часть 2: электроплавка МПГ - Ni - (Cu, Co) сульфидных концентратов

Завод/страна компания	Waterval, ЮАР Amplats	Mortimer, ЮАР Amplats	Polokwane, ЮАР Amplats	Rustenburg, ЮАР Implats	Lonplats, ЮАР	Northam, ЮАР	Selous, Зимбабве Zimplats	Columbus, США Sybanye-Stillwater
Подготовка конц-та	сушка	сушка	сушка	сушка	сушка	сушка	сушка	сушка
Печи:
Тип	2 прямоугольн.	1 прямоугольн.	1 прямоугольн.	4 прямоугольн. (в работе - 2)	1 круглая	1 прямоугольн.	1 круглая	1 прямоугольн.
Внешние размеры: Д x Ш, м	26 x 8 (внутр.)	25 x 7	29 x 10	26 x 8	Диаметр 11 м	26 x 9	Диаметр 12 м	9 x 5
Рабочие характеристики:
Средняя рабочая мощность, МВт	34	20	68	35 и 38	28	15	12,5	5
Энергопотребление, /т сух. твердого	700	820-850	750-850	721	850	1000	900	900
Производительность, т/час/печь	36	20	87	92 (обе печи)	30	10	10	1
Сырье:
Флюс	Известняк	Известняк	Известняк (иногда)	Нет	Н. д.	Н. д.	Известняк	Известняк
Примерный состав сырья, %
	МПГ - 70 г/т Ni - 3,6; Cu - 2,1; Co - 0,08; Fe - 16; S - 9; MgO - 15	МПГ - 70 г/т Ni - 2,2; Cu - 1,1; Co - 0,04; Fe - 12; S - 5; MgO - 20	МПГ - 70 г/т Ni - 2,1; Cu - 1,2; Co - 0,04; Fe - 12; S - 5; MgO - 18	МПГ - 130 г/т Ni - 1,7; Cu - ,1; Co - 0,05; Fe - 12; S - 5; MgO - 18	МПГ - 300 г/т Ni - 2,5; Cu - 1,5; Co - 0,13; Fe - 17; S - 6; MgO - 17	МПГ - 130 г/т Ni 2,5; Cu - 1,3; Co - 0,05; Fe - 13; S - 5; MgO - 18	МПГ - 80 г/т Ni - 2,0; Cu - 1,5; Co - 0,07; Fe - 13; S - 6; MgO - 24	МПГ - 90 г/т Ni - 5,3; Cu - 3,2; Co - 0,01; Fe - 15; S - 13; MgO - 12
Электроды:
Количество	Н. д.	Н. д.	Н. д.	Н. д.	3 электрода	6 электродов	3 электрода	3 электрода
Диаметр, м	1,1	1,25	1,6	1,14	1,4	1	1,2	0,3
Расход массы, кг/т сух. тверд. сырья	2		3	2	2,6	2,6	3,1	3,5
Продукты плавки:
Штейн, т/час	7-8	3
t °С выпуска штейна		1550	1550	1300	1550	1400	1400	1200
Состав, %	МПГ - 600 г/т Ni - 17; Cu - 9; Co - 0,5; Fe - 41; S - 27	МПГ - 600 г/т Ni - 12; Cu - 7; Co - 0,3; Fe - 37; S - 25	МПГ - 600 г/т Ni - 14; Cu - 8; Co - 0,3; Fe - 40; S - 30, Cr - 2	МПГ - 1000 г/т N - 14; Cu - 9; Co - 0,3; Fe - 45; S - 30	МПГ - 2000 г/т Ni - 15; Cu - 9; Co - 0,5; Fe - 43; S - 28	МПГ - 700 г/т Ni - 16; Cu - 8; Co - 0,4; Fe - 41; S - 27	МПГ - 600 г/т Ni - 15; Cu - 10; Co - 0,7; Fe - 43; S - 28	МПГ - 400 г/т Ni - 17; Cu - 11; Co - 0,02; Fe - 43; S - 27
Переработка штейна	Непрерывное конвертирование ACP на заводе Waterval			Конвертеры Пирса-Смита	Конвертеры Пирса-Смита	Конвертеры Пирса-Смита	Конвертеры Пирса-Смита	Конвертер TBRC
Шлак, т/час	36	14
t °C выпуска шлака	1550	1650	1600	1460	1650	1500	1600	1500
Способ переработки	Грануляция, измельчение, флотация	В отвал	В отвал	Грануляция, измельчение, флотация	В отвал	В отвал	Грануляция и в отвал	Медленное охлаждение и возврат на О/Ф
Состав, %	Ni - 0,19; Cu - 0,11; SiO2 - 46; Fe - 24; MgO - 15	SiO2 - 41; Fe - 16; MgO - 13	SiO2 - 52; Fe - 8; MgO - 23; Cr2O3 - 2	SiO2 - 47; Fe - 9; MgO - 21	SiO2 - 45; Fe - 22; MgO - 20	SiO2 - 44; Fe - 16; MgO - 20	SiO2 - 54; Fe - 14; MgO - 22	SiO2 - 45; Fe - 10; MgO - 14
SO2 в отходящем газе, об. %	0,5-1,3	0,5-1	0,5-1,5	0,9			0,1	4
Способ утилизации газов	Сернокислотное производство			Сернокислотн. производство	Сернокислотн. производство			Тканевый фильтр - мокрая очистка

Основной тенденцией современной металлургии в области переработки высокосернистых концентратов является применение автогенных процессов. К наиболее распространенным относятся технология и печь взвешенной плавки, разработанные и внедренные в производство в конце 1940-х годов фирмой Outokumpu (ныне Outotec) для плавки медных концентратов. Начиная с 1960-х годов этот процесс получил широкое распространение на предприятиях медной и никелевой подотраслей.

В настоящее время по технологии взвешенной плавки в мире работает 5 заводов, перерабатывающих никельсодержащие сульфидные концентраты ⁵. Завод Fortaleza (Бразилия) был остановлен в 2013 году, завод Selebi-Phikwe в Ботсване остановлен в 2016 году. Завод Copper Cliff компании Vale использует собственную технологию взвешенной плавки в горизонтальной печи (табл. 1.23).

В автогенных процессах большая часть потребности в тепле удовлетворяется за счет окисления железа и серы, содержащихся в концентрате, в результате чего расходы топлива или электричества малы. Производительность печей взвешенной плавки по сырью (в пересчете на сухой вес) обычно составляет 100-150 т/час. В печах Outotec содержание кислорода в реакционном газе меняется от 30-40 об. % до 85 об. %; печи Inco (завод Copper Cliff) работают на кислородном дутье.

Одним из вариантов усовершенствованной технологии взвешенной плавки является DON-процесс (так называемый "процесс прямой плавки никеля Outokumpu" - 'Direct Outokumpu Nickel' Smelting), разработанный Outotec и реализованный на плавильном заводе Harjavalta (Финляндия) и ныне бездействующем заводе Fortaleza (Бразилия). В процессе DON в одном агрегате совмещаются процессы штейновой плавки и конвертирования, таким образом, на выходе из печи получается три продукта: богатый штейн/файнштейн; шлак, близкий по составу к конвертерному; поток богатых по сернистому ангидриду газов. Для обеднения шлаков используется электропечь, обеспечивающая получение отвальных шлаков и малосернистого штейна, который затем вместе с файнштейном может быть направлен на гидрометаллургическую переработку (ранее на таком сырье работал рафинировочный завод Harjavalta) или после грануляции, сушки и измельчения возвращен в ПВП. Новый процесс DON позволяет [27]:

- перейти на непрерывный режим производства;

- сократить операционные и эксплуатационные расходы за счет ликвидации конвертеров Пирса-Смита;

- сделать процесс взвешенной плавки целесообразным для переработки концентратов с высоким содержанием MgO, низким содержанием меди и высоким содержанием МПГ;

- сократить выбросы SO₂;

- улучшить условия труда.

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

Таблица 1.23 - Характеристики печей для взвешенной плавки никелевых концентратов по способу Outotec и Inco [22]

Завод, страна, компания	Copper Cliff Канада, Vale	Kalgoorlie Австралия, BHP Billiton	Selebi Phikwe Ботсвана, BCL (бездействует)	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 x Д x В	2 печи * 8 x 30 x 9	8 x 37 x 3,5	8 x 22 x 4	7 x 32 x 3,5	10 x 31 x 6	7 x 19 x 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 x 8	5	3
Высота над крышей отстойника	15	7	17	7
Кампания, лет	2-3	10	9	8	8	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; Cu - 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
О2, об. %	96	35	31	42	85	75
Скорость потока, нм3/час	14000	85000	150000	33000	60000-70000	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; Cu - 1,5; Co - 0,8; Fe - 20; S - 27	N - 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; SiO2 - 36	Ni - 1,5; Cu - 1,3; Co - 0,1; Fe - 40; SiO2 - 28	Ni - 0,2; Cu - 0,2; Co - 0,1; Fe - 41; SiO2 - 36	Ni - 0,6; Cu - 0,3; Co - 0,2; Fe - 40; SiO2 - 34	Ni - 4; Cu - 0,3; Co - 0,5; Fe - 38; SiO2 - 29
Отходящий газ:
Скорость потока, нм3/час	26000		100000	60000 (на пылеуловителе)	60 000	16000
SO2, об. % на выходе из печи	55 (сух.)		7,2	8 (на сернокис. заводе)	35	30
Направление SO2		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
SO2, об. % на выходе из печи	55 (сух.)		7,2	8 (на сернокис. заводе)	35	30
Направление SO2		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:
Количество углеводородного топлива, сгорающего в час	340 нм3 природного газа + 1,4 т. кокса (на поверхн. шлака)	1,5 м3 нефти	6 т. угля	1,3 м3 нефти + 0,8 т. угля	До 6000 нм3 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 года 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. SO₂. К недостаткам следует отнести необходимость строгого соблюдения требований к подготовке сырья (гранулометрический состав, влажность), безусловное соблюдение состава концентратов, обеспечивающих автогенность процесса (содержание серы не ниже 26 %) и невозможность прямого получения отвальных шлаков.

Производство файнштейна

Полученный при плавке сульфидного сырья штейн содержит большое количество железа, которое может быть удалено из него в силикатный шлак в ходе окислительной продувки - конвертирования.

Традиционно конвертирование в никелевой отрасли осуществляют в конвертерах Пирса-Смита - агрегатах периодического действия, представляющих собой горизонтальную цилиндрическую печь с расположенными на боковой поверхности фурмами для подачи в расплав воздуха и кислорода. Заливка расплава и удаление отходящих газов осуществляются через горловину, расположенную в средней части корпуса. К недостаткам конвертеров Пирса-Смита относятся периодичность процесса и, как следствие, нестабильный поток отходящих газов, затрудняющий утилизацию из них серы, малый срок службы конвертера (футеровка разрушается из-за колебаний температуры и при воздействии высоких температур в околофурменной зоне), выбросы сернистого газа в атмосферу цеха, малое время работы под дутьем.

В настоящее время происходит постепенный переход с получения файнштейна в конвертерах Пирса-Смита, работающих в периодическом режиме, на внедрение TBRC-конвертеров, процесса Ausmelt или ACP - Anglo Platinum Converting System (система конвертирования Anglo Platinum) (табл. 1.24). Anglo Platinum разработала процесс конвертирования ACP совместно с Ausmelt; технология с погруженной фурмой от Ausmelt была адаптирована к плавке Ni-Cu штейна.

Основные цели разработки нового способа конвертирования заключались в сокращении выбросов SO₂ в атмосферу и увеличении производительности конвертерного передела. Также подобная задача может быть решена путем внедрения DON-процесса, исключающим процесс конвертирования как таковой (см. выше).

Плавка во вращающемся наклонном конвертере с верхней продувкой в так называемых "конвертерах Kaldo" с 1960-х годов применялась при выплавке стали, но затем получила широкое распространение и в цветной металлургии, где такие конвертеры чаще называют TBRC (Top Blown Rotary Converter - вращающийся конвертер с верхней продувкой). Это компактный, энергосберегающий реактор с высокой производительностью. Продувка ведется с помощью вводимой через горловину фурмы, не погруженной в расплав. Интенсивное перемешивание расплава в конвертере достигается как за счет барботирования его дутьем, так и за счет вращения конвертера, что обусловливает весьма высокую производительность последнего (по черновому никелю - 275 т/сут). Достоинства конвертирования TBRC:

- хорошая теплопередача и высокая скорость протекания физико-химических реакций за счет вращения агрегата;

- точная система наклона конвертера упрощает его загрузку и способствует хорошему разделению шлака и сульфидного или металлического расплава;

- отсутствие погружной фурмы увеличивает срок службы агрегата и упрощает технологические процессы.

К недостаткам следует отнести сложность конструкции агрегата и его высокую стоимость, а также периодический режим плавки.

Процесс Ausmelt - плавка в вертикальном агрегате с жидкой ванной с подачей дутья через погруженную в расплав сверху фурму со сменными насадками - был изобретен в начале 1970-х годов. В печи Ausmelt может осуществляться как плавка на штейн, так и конвертирование последнего; также возможно объединение процессов плавки и конвертирования в одном агрегате. Технология может применяться как в периодическом, так и в непрерывном режиме.

Расплав в печи Ausmelt перемешивается с очень большой интенсивностью, что обусловливает высокую удельную производительность агрегата. Простая и полностью герметичная система загрузки обеспечивает высокую степень улавливания SO₂ и утилизацию более 99 % серы. Дутье в данном агрегате может быть обогащено до 60 % кислорода, что достаточно при использовании отходящих газов для производства серной кислоты, но может оказаться недостаточным для получения из них элементной серы. Срок службы футеровки печи Ausmelt значительно выше, чем в конвертерах Пирса-Смита.

Главными недостатками процесса является невозможность прямого получения отвального шлака (при штейновой плавке) из-за высокой интенсивности перемешивания расплава в печи и, соответственно, необходимость эксплуатации обогреваемого отстойника или электропечи обеднения, а также возможность установки агрегата в цехах большой высоты из-за необходимости обслуживания вертикально расположенной фурмы.

Близкими по конструкции и эксплуатационным характеристикам являются печи ACP (Anglo Platinum Converting System) южноафриканской компании Anglo Platinum.

Таблица 1.24 - Конвертирование Ni - (Cu, Co, МПГ) штейнов в конвертерах Пирса-Смита

ГАРАНТ:

Начало таблицы 1.24. См. окончание

	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 *
Вн. размеры, x дл, м	1: 4 x 15 2: 4 x 9	4 x 10,7	4 x 12	4 x 9	3,6 x 7,3	3,6 x 8,2	3,96 x 9,14	3: 3,96 x 13,7 2: 3,96 x 10,7
Число и диам. фурм, мм	1: 6; 32, 2: 42; 50	30-42, 51	52, 50	48; 50	28, 63,5	34, 48	44, 38	3: н. д., 51 2: н. д., 42
Расход дутья, нм3/ч	1: 6450 2: 30000		36000	36000	19000	18000-22000	32000	35000
O2 в дутье, об. %	33-43 % и 21 %	21	21	до 27	21	21	21	24-27
Добавки оборотов перв. штейна, вес %				-	10	25-30	25	-
Флюс (SiO2), %				95	98,7	95,4	82,8	96
Файнштейн:
Ni, Cu, Co, %	75,5	80	72,6	Ni 40-52, Cu 18-30, Co 1-1,2	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:
SiO2 %/Fe %/Fe3O4	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 H2SO4 завод, 2:1 в дым. трубу	2,5-3	2,5	3-4
Разубож. объем отход. конв. газов, нм3/ч	-	75000	180000	140000	41000 на H2SO4 завод, 60000 - в дым. трубу	50000-60000	80000 на 1 конверт.	140000
SO2 (сух.), об. %	-	3,6	2,5	2,5	4 % на H2SO4 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	H2SO4 завод	в атмосферу	на H2SO4 завод или в атмосферу	на H2SO4 завод	в атмосферу	в атмосферу
Утилизация пыли			возврат в конвертеры	возврат на ВП	возврат на ВП	возврат на ВП	возврат на ВП	возврат сух. пыли на ВП
* - по состоянию на конец 2015 года 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 Пирса-Смита. Диоксид серы, образовывающийся при конвертировании, ранее поступал в дымовую трубу, а теперь будет улавливаться новой системой мокрой газоочистки, а затем поступать на сернокислотный завод.

ГАРАНТ:

Окончание таблицы 1.24. См. начало

	Waterval Anglo-Plat, ЮАР	Springs, Impala, ЮАР	Maricana Lonmin, ЮАР	Northam, ЮАР	Selous Zimplats, Зимбабве	Columbus Stillwater, США
Производительность, тыс. т Ni/год	22, вкл. Union и Polokwane	12,7	3,7	1,5	1,6	0,1
Тип и число конвертеров	2 ACP	6 ПС	3 ПС	2 ПС	2 ПС	2 TBRC
Внешние размеры, диам. x дл, м	4,5 (внутр. диам) x 4 высота	2: 3,6 x 7,3 4: 3 x 4,5	3 x 4,6	3 x 6,1	3 x 4,6	8 x 1,5
Число и диам. фурм, мм	-	26 (малые) 32 (большие); 51 мм	20; 65 мм	22	18; 50 мм	-
Средняя скорость дутья, нм3/ч	25000 макс.	11000-22000	11000		8500	2600
O2 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
SiO2 %/Fe %/Fe3O4 в конв. шлаке	24-28/42-48	27/64,5 (FeO)	29/62 (FeO)	27/49,8	27,5/51,3	5-7 SiO2, 20-25 % CaO, 45-50 Fe
SO2 (сух.), об % в отходящем разубож. газе	12-16	3-8 (без разубожив.)			0,4	65
Размещение отходящих газов	на H2SO4 завод	на H2SO4 завод	э/фильтр, двойная щелочная очистка	в дым. трубу	в дым. трубу	Тканевый фильтр, скруббер SO2, дым. труба
Размещение конверт. шлаков	гранулир. и обедн. электропечь	гранулир., измельчение/флотация	гранулир., флотация	возврат на ЭП	возврат на ЭП	гранулир., возврат на ЭП

1.3.3. Получение рафинированного никеля

Как было показано выше, при переработке сульфидных и окисленных никелевых руд никель и кобальт обычно концентрируются в богатых промежуточных продуктах, за исключением гидрометаллургических технологий, использующих метод жидкостной экстракции, который позволяет производить товарные катодные металлы без промежуточного осаждения концентратов. К этим богатым промпродуктам, пригодным для дальнейшего рафинирования с получением товарных никеля и кобальта, относятся: файнштейн (сульфидные руды), штейн, смешанные никель-кобальтовые гидроксиды (или карбонаты), смешанные никель-кобальтовые сульфиды (окисленные никелевые руды).

Способы переработки сульфидных никелевых продуктов чрезвычайно разнообразны (табл. 1.25) и определяются составом и экономическими соображениями с учетом географического положения и исторических особенностей развития конкретных предприятий. Однако обзор мировой практики получения рафинированного никеля показывает практически повсеместное распространение процессов гидрометаллургического рафинирования файнштейна. Наряду с получением никеля электроэкстракцией в мировой практике достаточно широко применяется карбонил-процесс, позволяющий получать никелевую продукцию с высокой добавленной стоимостью. Он реализован на предприятиях Vale: Copper Cliff (Канада) и Clydach (Великобритания), а также на заводе Jinchuan (Китай) компании Jinchuan Group и на комбинате Североникель (АО КГМК, ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия). На заводах Copper Cliff и Jinchuan также осуществляют электролитическое рафинирование сульфидных анодов.

На ряде предприятий с целью упрощения технологической схемы Ni-Cu-МПГ файнштейны медленно охлаждают, что способствует раскристаллизации, при этом образуются крупные индивидуальные зерна хизлевудита Ni₃S₂, халькоцита Cu₂S и металлического (магнитного) сплава. После дробления и измельчения затвердевшего файнштейна методами магнитной сепарации и/или флотации выделяют сплав, сульфидный медный концентрат и сульфидный никелевый концентрат. Такая практика имеет место на рафинировочном заводе Copper Cliff компании Vale, Jinchuan компании Jinchuan Group, рафинировочном заводе базовых металлов (BMR) компании Anglo American Platinum в ЮАР и в России на комбинате Североникель (АО КГМК, ПАО "ГМК "Норильский никель"). Так, на рафинировочном заводе Copper Cliff полученный в результате магнитной сепарации файнштейна металлический концентрат с  65 % Ni, 17 % Cu и высоким содержанием Au, Ag и МПГ направляется на конвертирование в конвертерах TBRC и далее на карбонилирование. Разделение меди от никеля в немагнитной фракции осуществляется флотацией. Полученный никелевый сульфидный концентрат ( 71 % Ni, 0,9 % Cu) поступает на окислительный обжиг с получением NiO для отправки на завод компании Clydach (Великобритания), где он перерабатывается карбонил-процессом при атмосферном давлении. Медный сульфидный концентрат ( 74 % Cu, 4 % Ni) поступает в медеплавильное производство. Промпродукт (подситовый продукт измельчения и очистки медного концентрата), содержащий  66 % Ni и 6,6 % Cu, обжигают и далее рафинируют карбонилированием на Copper Cliff.

Таблица 1.25 - Способы получения рафинированного никеля на некоторых предприятиях

Завод, компания, страна	Исходный материал	Состав, %	Принцип переработки	Продукция
Nikkelverk (Норвегия), Glencore	Файнштейн завода Sudbury	Ni - 52,0; Cu - 19,0  20,0; 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 завода Sorowako и Ni-Co смеш. сульфиды Coral Bay и Taganito	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 (до 2018 г.)	Ni - 78; Cu - 0,2; Co - 2; Fe - 3; остальное - сера	Хлорное выщелачивание, электроэкстракция	Ni-катоды
Matsuzaka, Vale (Япония)	Файнштейн завода Sorowako	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 (до 2018 г.)	Файнштейн	Ni - 73,0 75,0; Cu - 2,5 4; Co - 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; Cu - 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, вание	Файнштейн	Ni 47,0; Cu 23,0 26,0; Co 0,6 0,7; Fe 2,4; S 22,0	Из файнштейна обогатительными методами выделяются 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 смешанные сульфиды с завода Moa (Куба)	Ni+Co 60 %	Аммиачное выщелачивание, водородное восстановление	Ni-брикеты 99,8 %, Co-брикеты 99,9 %
Bindura, Bindura Nickel, Зимбабве (бездействует)	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; Cu 5,0; Fe 4,0; S 21,0	Комбинация процессов атмосферного и автоклавного сернокислотного выщелачивания, электроэкстракция и/или восстановление H2	Ni-катоды, Ni-брикеты, Co-брикеты, Cu-сульфидный концентрат
Yabulu Refinery, Австралия (остановлен в 2016 г.)	Импортная латерит. руда	Ni 1,6; Co 0,15; Fe 37; Mg 5,2	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
Impala Platinum, Springs ЮАР	Файнштейн	N 45,0; Cu 28,0	Сернокислотное автоклавное выщелачивание, восстановление H2	Ni-порошки, брикеты
Sybanie Stillwater, США	Файнштейн	Н. д.	Комбинация процессов атмосферного и автоклавного сернокислотного выщелачивания закаленного файнштейна	Сульфат никеля, катодная медь, концентрат МПГ
BMR, Anglo Platinum ЮАР	Файнштейн	Ni 47,0 48,0; Cu 28,0	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, Великобритания	Обожженный никелевый концентрат немагнитной фракции флотации файнштейна	Н. д.	Карбонил-процесс	Карбонильная продукция

На заводе BMR компании Anglo Platinum (ЮАР) в результате магнитной сепарации получают немагнитную сульфидную фракцию и магнитный сплав. На сульфиды приходится примерно 90 % веса файнштейна, на сплав - порядка 10 % веса. Однако в сплаве, содержащем порядка 60 % никеля, остальное - медь и железо, коллектируется более 99 % МПГ (а также серебро). Очевидно, что обособленная переработка магнитной фракции существенно сокращает длительность технологического цикла получения концентратов драгметаллов и их безвозвратные потери.

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 (табл. 1.26).

Рафинирование файнштейна в хлоридных средах

В настоящее время технология рафинирования файнштейна в хлоридных средах применяется на трех предприятиях, технологические схемы которых существенно различаются между собой, как по условиям растворения файнштейна, так и по способу очистки растворов от примесей. На всех четырех предприятиях катодный никель получают электроэкстракцией в ящичных ваннах с общим катодным пространством и помещенными в анодные диафрагменные ячейки титановыми нерастворимыми анодами с активным покрытием из оксидов рутения. Из каждой анодной ячейки осуществляется совместная аспирация анолита и анодных газов.

На рафинировочном никелевом заводе Nikkelverk (Glencore, Норвегия) измельченный файнштейн выщелачивается при температуре кипения в каскаде реакторов в оборотном никелевом анолите при подаче хлора и поддержании заданного окислительно-восстановительного потенциала для коллектирования в нерастворимом остатке меди и драгоценных металлов. Затем выщелоченная пульпа подается в каскад автоклавов, работающих при температуре 140 °C - 145 °C и давлении 0,3-0,4 МПа. Пульпа из хвостового автоклава непрерывно через холодильник разгружается в реакторы медеочистки, которая осуществляется частью свежего файнштейна.

Таблица 1.26 - Условия получения катодного никеля на некоторых предприятиях

	Thompson, Vale, Канада (до 2018)	Harjavalta, Норильский Никель, Финляндия	BMR, Anglo Platinum ЮАР (2009)	BMR, Anglo Platinum (новый электролизный цех), ЮАР (2011)	Niihama, Sumitomo, Япония	Nikkelverk, 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 x Ш x В, м	5,8 x 1,6 x 0,9	6 x 1,2 x 1,2	6,6 x 1,2 x 1,2	Н. д.	6 x 0,9 x 1,1	7 x 0,8 x 1,6	8,5 x 1,4 x 1,8	8,5 x 1,4 x 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:	Сульфат-хлоридный	Сульфатный	Сульфатный	Сульфатный	Хлоридный	Хлоридный	Сульфат-хлоридный	Сульфат-хлоридный
Состав, г/дм3	Ni - 75-85/75-85 Cl - 50-60 H3BO3 - 7-8	Ni 100 на входе, 65 на выходе, лаурилсульфат натрия - 20 мг/л	Ni 80 на входе, 50 на выходе H3BO3 6-10	80 на входе, 50 на выходе, H3BO3 6-10	Ni - 70-75, Cl - 85	60 на входе, 54 на выходе, Cl - 60	Ni - 70-75, Cl - 50-55, H3BO3 - 3-6	Ni - 70, Cl - 63, H3BO3 - 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, м3/мин/ванну	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 x Ш x В, м	1,1 x 0,7 x 0,045	Н. д.	Н. д.	Н. д.	1 x 0,8 x 0,002	1 x 0,8 x 0,002	0,92 x 0,83 x 0,095	1,24 x 0,835
Состав	Ni - 76 %, Cu - 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 %, Cu 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 x 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, А/м2	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 триизооктиламина в керосине.

Никелевый рафинат после разбавления оборотным электролитом и гидролитической очистки от свинца и марганца подается на передел электроэкстракции никеля. Из кобальтового реэкстракта после дополнительной гидролитической очистки получают катодный кобальт.

На заводе Niihama (Япония) компании Sumitomo Metal Mining (SMM) файнштейн подвергают хлорному растворению в две стадии по противотоку. На первой стадии (цементации) медистый раствор (40 г/дм³ Cu) реагирует с исходным файнштейном с переводом в раствор части никеля ( 20 %) и осаждением меди в виде сульфида до остаточного содержания  0,01 г/дм³.

На второй стадии при использовании хлора в качестве окислителя из кека глубоко выщелачивается никель и медь, таким образом, что суммарное извлечение никеля в раствор на двух стадиях выщелачивания оказывается более 95 %, а окисление серы до сульфатной не превышает 3 %.

Богатый никелем раствор со стадии цементации поступает на гидролитическую очистку от кобальта и железа окислением их хлором в присутствии карбоната никеля, а затем на электроэкстракцию с получением катодного никеля и возвратом газообразного хлора на стадию выщелачивания и очистки растворов. Кобальт извлекается из железокобальтового кека растворением в серной кислоте с подачей сульфита натрия. Полученный раствор после очистки от железа и меди направляют на жидкостную экстракцию с получением чистых хлоридных растворов никеля и кобальта, из которых получают никелевые соли и катодный кобальт и кобальтовые соли, соответственно.

Удаление меди из цикла выщелачивания осуществляется электроэкстракцией, которая предусмотрена технологической схемой между стадиями выщелачивания и цементации, с получением промпродуктового медного порошка, передаваемого затем на медный завод.

На заводе Sandouville компании Eramet (Франция) до 2018 года, когда на переработку поступал низкомедистый (0,2 % меди) файнштейн с Новой Каледонии, его выщелачивали в две стадии раствором хлорного железа в солянокислой среде с подачей хлора. В результате выщелачивания получали раствор хлоридов никеля, кобальта и железа. Сера в элементарной форме отделялась от раствора вместе с нерастворимым остатком.

Из раствора трибутилфосфатом экстрагировали железо (которое после реэкстракции частично возвращается на выщелачивание, а частично выпускается в качестве товарного хлорида железа), а затем с помощью три-изо-октиламина - кобальт, который реэкстрагируется в форме хлорида, являющегося товарной продукцией. Оставшийся после выделения железа и кобальта раствор хлорида никеля очищался от свинца электроэкстракцией, от других примесей - ионообменом, от органики - активированным углем. Из очищенного раствора электроэкстракцией получали катодный никель; образующийся в процессе электролиза хлор поступал на выщелачивание исходного файнштейна.

На сегодняшний день идет перестройка технологии завода Sandouville в связи с изменением сырья с низкомедистого (0,2 % меди) файнштейна, который поступал из Новой Каледонии, на медно-никелевый файнштейн с плавильного завода Harjavalta компании Boliden (Швеция).

На входящей в группу компаний ПАО "ГМК "Норильский никель" АО "Кольская ГМК" в настоящее время осваивается процесс рафинирования в хлоридных средах восстановленной закиси никеля, полученной из никелевого концентрата от разделения файнштейна. Более подробно эта технология описывается в разделе 2.

Рафинирование файнштейна в сульфатных средах

Технологические схемы рафинирования файнштейна в сульфатных средах более распространены в мире и ближе друг к другу по идеологии, нежели хлоридные. Обычно они представляют собой комбинацию процессов атмосферного и автоклавного выщелачивания, организованную в противоточном режиме. При получении катодного никеля электроэкстракцией используются ящичные ванны с диафрагменными катодными ячейками и общим анодным пространством, в котором расположены нерастворимые аноды из сплава на основе свинца. Чистый продукционный раствор подается в каждую катодную ячейку.

В качестве примеров рассмотрим технологии рафинирования файнштейна на заводе Harjavalta (Финляндия) и предприятиях Южной Африки.

На гидрометаллургическом заводе Harjavalta (Норильский никель, Финляндия) в настоящее время перерабатывается немагнитная фракция никелевого концентрата от флотации файнштейна российских предприятий ПАО "ГМК "Норильский никель".

Согласно технологической схеме, материал подвергается двухстадийному атмосферному окислительному выщелачиванию. Целью первой стадии - медеочистки - является глубокая очистка оборотного раствора от меди и железа, второй - повышение извлечения в раствор никеля за счет частичного разложения сульфидов.

Более глубоко разложение сульфидов протекает на стадии автоклавного выщелачивания, реализуемой под давлением кислорода. Полученная пульпа, содержащая в жидкой части достаточное количество меди для растворения никеля, подается без разделения жидкого и твердого на автоклавное рафинирование, которое проводится в атмосфере паров воды без подачи окислителя. На этой стадии происходит взаимодействие сульфидной составляющей с присутствующим в растворе сульфатом меди с получением медного кека, коллектирующего драгоценные металлы. Этот кек для дальнейшей переработки направляется на медерафинировочные предприятия. Раствор автоклавного рафинирования после автоклавной железоочистки, осуществляемой с использованием в качестве нейтрализатора натриевой щелочи, направляется на первую атмосферную стадию (медеочистку).

Из раствора медеочистки жидкостной экстракцией выделяется кобальт, а также малые примеси меди, железа, цинка, марганца и др. Серной кислотой из промытого экстракта реэкстрагируют кобальт с получением раствора сульфата кобальта, из которого после дополнительной очистки от малых примесей получают товарные кобальтовые соли.

Товарную никелевую продукцию - катодный никель и никелевые брикеты, получаемые из порошка автоклавного водородного осаждения в аммиачно-сульфатных средах, - производят из никелевого рафината в двух цехах: электролизном и цехе водородного восстановления. Из относительно небольшой части никелевого рафината в цикле жидкостной экстракции никеля получают более чистый никелевый реэкстракт, который направляется на производство никелевых солей. Побочной продукцией предприятия является сульфат аммония, получаемый из растворов после водородного восстановления никеля.

Гидрометаллургическая технология рафинирования файнштейна на заводах ЮАР представляет собой многостадийную противоточную схему сернокислотного автоклавного выщелачивания файнштейна.

На заводе Springs (Impala Platinum, ЮАР) измельченный файнштейн проходит через три противоточных стадии автоклавного окислительного выщелачивания. На первой и второй стадиях в раствор переходит до 85 % никеля. На третьей стадии автоклавного окислительного выщелачивания в раствор извлекают остатки цветных металлов и серы и получают концентрат ДМ, который передают на аффинаж. Богатый раствор первой стадии выщелачивания очищают от меди осаждением гидросульфидом натрия, что обеспечивает полноту осаждения ДМ. Кек после осаждения меди направляется на вторую стадию автоклавного окислительного выщелачивания, фильтрат которой после железоочистки направляется на электроэкстракцию меди. Из очищенного от меди раствора первой стадии автоклавного окислительного выщелачивания также гидролитическим способом осаждают железо. Затем из него автоклавным водородным восстановлением получают чистый никелевый порошок, который непосредственно отправляют на продажу или предварительно брикетируют. Водородное восстановление осуществляют в аммиачно-сульфатных средах, а из растворов после осаждения никеля регенерируют аммиак подачей извести, что позволяет выводить сульфат-ион в форме отвального гипса. Остаток никеля и кобальта осаждают из раствора гидросульфидом натрия в виде смешанных никель-кобальтовых сульфидов, которые перерабатывают по технологии, предусматривающей применение жидкостной экстракции для разделения никеля и кобальта.

В отличие от завода Springs, на рафинировочном заводе базовых металлов BMR (Anglo American Platinum, ЮАР) файнштейн, как упоминалось выше, перед рафинированием проходит через магнитную сепарацию, которая отделяет магнитную фракцию, содержащую основное количество металлов платиновой группы, от немагнитной, обедненной по ДМ-фракции.

Магнитная фракция выщелачивается в отдельном трехстадийном цикле с получением богатого концентрата ДМ, который направляется на аффинажное предприятие. Растворы выщелачивания магнитной фракции передаются на стадию автоклавного рафинирования цикла переработки немагнитной фракции.

Немагнитная фракция файнштейна растворяется в отдельном противоточном цикле выщелачивания, включающем атмосферную стадию медеочистки файнштейном, атмосферную стадию окислительного выщелачивания, автоклавное рафинирование и автоклавное окислительное выщелачивание медного сульфидного кека стадии автоклавного рафинирования. Фильтрат автоклавного выщелачивания медного кека после очистки от селена и теллура направляется на производство товарной меди электроэкстракцией. Железо из раствора цикла выщелачивания выводится автоклавным окислением с использованием раствора каустика. Очистке от железа подвергается фильтрат второй стадии атмосферного выщелачивания перед его подачей на первую стадию, где осуществляется очистка от меди.

Никелевый раствор после стадии очистки от меди очищается от свинца добавкой гидроксида бария. Далее фильтрат очищается от кобальта полученным электрохимическим окислением черным гидратом никеля.

Очищенный от примесей никелевый раствор поступает на электроэкстракцию никеля. Анолит из цеха электроэкстракции никеля возвращается на атмосферное выщелачивание никеля и частично отсекается на передел осаждения карбоната никеля, производимого для операций гидролитических очисток. Из фильтрата карбонатного передела производится товарный сульфат натрия.

Рафинирование файнштейна в аммиачных средах

Рафинирование по методу Sherritt в аммиачных средах реализовано на заводах Fort Saskatchewan (Sherritt, Канада) и Kwinana (BHP Billiton, Австралия), при этом Sherritt в свое время модифицировала исходный процесс в связи с изменением характера сырья на заводе Fort Saskatchewan - с переходом в 1990-е годы с рафинирования файнштейна на переработку смешанных Ni - Co сульфидов с завода Moa (Куба). Технологическая схема рафинирования в аммиачной среде включает в себя стадии автоклавного окислительного выщелачивания в аммиачных средах и переработку растворов с водородным осаждением никеля и кобальта.

С другой стороны, широкое распространение имеют технологические схемы, использующие в качестве головных операций сернокислотное автоклавное выщелачивание, а на завершающих стадиях - водородное осаждение из аммиачных сред (Harjavalta, Финляндия и Impala Platinum, ЮАР). В последнем случае разделение никеля и кобальта, а также очистка от примесей реализуются на стадии работы с кислыми сульфатными растворами, а осаждение производится из чистых индивидуальных растворов никеля и кобальта.

На заводе Fort Saskatchewan смешанные сульфиды выщелачивают в автоклавах в аммиачных растворах под давлением кислорода. При этом порядка 99 % никеля и 98+% кобальта переходят в раствор в форме комплексных солей - аммиакатов, сера (в виде сульфата) переходит в раствор на 75 %. Железо образует гидроксид и выпадает в осадок.

Полученный раствор перерабатывается гексаминовым методом, суть которого заключается в осаждении смешанной соли: гексамин сульфат кобальта (III)/гексамин сульфат никеля (II)/сульфат аммония, которая является исходным сырьем для получения рафинированного кобальта.

Переработка гексамина кобальта (III) - никеля (II) включает в себя выщелачивание водой и слабым оборотным раствором для удаления никеля, а затем перекристаллизацию в аммиачно-сульфатном растворе. Полученная соль характеризуется соотношением Co : Ni > 10000 : 1 и направляется на получение товарного кобальта. Для этого ее растворяют, кобальт восстанавливают до степени окисления 2 + оборотным кобальтовым порошком и серной кислотой, а затем полученный раствор обрабатывают водородом для получения товарного металла в виде порошка чистотой 99,8 %. Этот порошок сушат и упаковывают либо компактируют с получением брикетов и спекают с получением продукта Co 99,9 %, обычно содержание S < 0,002 %, C < 0,002 %.

Из богатого никелевого раствора, оставшегося после выделения кобальта, удаляют медь в две стадии: на первой стадии за счет отгонки аммиака, на второй - путем введения элементарной серы и SO₂. Осадок сульфида меди ( 70 % Сu) отфильтровывают и в итоге отправляют на медеплавильные предприятия.

Раствор после оксигидролиза поступает на восстановление никеля водородом в автоклаве. При 250 °С и давлении 35 бар осаждают порошок никеля. Никелевый порошок брикетируют и спекают в атмосфере водорода. В типичном случае брикеты содержат 99,8 % Ni, 0,1 % Co, < 0,01 % S, < 0,005 % C.

Раствор от операции восстановления никеля водородом кристаллизуют с получением сульфата аммония для продажи в качестве удобрения.

Электролитическое рафинирование файнштейна

Электролитическое рафинирование файнштейна реализовано на двух заводах - Thompson компании Vale (Канада) и Jinchuan компании Nonferrous Metals (Китай). При электролитическом рафинировании черновых анодов используются ящичные ванны с общим анодным пространством и катодными диафрагменными ячейками, в каждую из которых подается очищенный никелевый раствор.

На заводе Thompson (остановленном в 2018 году) маломедистый файнштейн разливается в горизонтальные изложницы для получения анодов размером 1,1 x 0,7 x 0,045 м, которые затем помещают в полипропиленовые мешки и завешивают в электролизные ванны. Анолит, образующийся в процессе растворения черновых анодов, очищается от примесей в гидрометаллургическом отделении, а затем подается в катодное.

На комбинате Jinchuan измельченный файнштейн проходит через магнитную сепарацию для выделения обогащенного ДМ металлического сплава (магнитной фракции), который направляют в шламовый цех для извлечения драгоценных металлов. Немагнитная фракция файнштейна флотацией разделяется на никелевый и медный концентраты. Никелевый концентрат от флотационного разделения файнштейна плавится в отражательных печах на аноды, которые подвергаются электролитическому рафинированию.

Карбонильный процесс

Около четверти всего объема файнштейна превращается в никель высокой чистоты с помощью газофазного процесса карбонилирования. Этот процесс применяется в Канаде (завод Copper Cliff), России (Кольская ГМК), Китае (Jinchuan) и Великобритании (завод Clydach).

Процесс карбонилирования может проходить при атмосферном давлении (Clydach), при высоком давлении (Кольская ГМК), а также при среднем давлении (Copper Cliff).

Vale производит по карбонильной технологии порошки и дробь на рафинировочных заводах в Великобритании (Clydach) и Канаде (Copper Cliff) суммарной мощностью более 100 тыс. т/год, из которых около 25 тыс. т/г приходится на порошки.

В настоящее время Vale производит 2 типа никелевых порошков: тип 123 - дискретные квазисферические частицы со средним размером частиц (по Фишеру) 8-10 мкм и тип 255 - частицы с трехмерной цепочечной структурой со средним размером цепочек 15-20 мкм.

Основным сырьем для никелевого рафинировочного завода Clydach компании Vale служит оксид никеля (синтер 75), поставляемый с канадского комплекса Copper Cliff, также принадлежащего Vale. Суммарная мощность завода оценивается примерно в 40 тыс. т/год. В 2015 году выпуск завода Clydach составил  9-10 тыс. т карбонильного порошка, остальное - карбонильная дробь.

Компания Jilin Jien Nickel (Китай) производит никелевый порошок по технологии, предоставленной канадской компанией CVMR (карбонилирование при атмосферном давлении). Основным сырьем служит промпродукт - гидроксид никеля, из которого получается оксид никеля и далее восстановлением водородом никель металлический. Никель затем взаимодействует при атмосферном давлении с СО с образованием газообразного карбонила никеля, в результате термического разложения которого получают как дискретные, так и нитеобразные порошки в реакторах, аналогичных установленным у компании Vale. Мощность по никелевым порошкам - около 2000 т/год.

Канадский рафинировочный никелевый завод Copper Cliff Nickel Refinery (CCNR) компании Vale работает с 1972 года по технологии карбонилирования под средним давлением, запатентованной компанией Inco. Синтез тетракарбонила никеля при среднем давлении реакционного газа (70 бар) и повышенных температурах осуществляется из-за необходимости извлекать никель в присутствии меди в сравнительно больших концентрациях, а также существенного ускорения реакции и, соответственно, увеличения производительности оборудования.

На заводе CCNR перерабатывают промпродукты от разделения файнштейна с плавильно-рафинировочного комплекса Copper Cliff в Садбери, а также Ni-содержащие (и содержащие драгоценные металлы) остатки других предприятий компании, которые для получения однородного по составу нерафинированного расплава никеля переплавляют в TBRC конвертере и гранулируют с образованием маленьких пористых гранул.

Выделенные при флотации немагнитной фракции сульфиды никеля (с низким содержанием меди) обжигают в кипящем слое до NiO и отправляют на завод Clydach для извлечения никеля по карбонильной технологии при атмосферном давлении.

В зависимости от состава сырья и аппаратурного оформления в процессе карбонилирования параллельно с образованием карбонила никеля, Ni(CO)₄, протекают реакции синтеза карбонилов железа, кобальта, серы. Этот продукт - карбонил-сырец - подвергают ректификации для получения чистого карбонила никеля.

Разложение чистого карбонила никеля с получением дроби осуществляется в разложителях с циркулирующими в нем частицами никелевой дроби, предварительно подогретыми до 240-270 °C. Часть Ni(CO)₄ после перегонки конденсируют и затем повторно переводят в газовую фазу, но с более высокой концентрацией. Этот газ поступает в разложитель для порошков с наружным электрообогревом стенок. Тетракарбонил подвергается тепловому удару, в результате нуклеации образуется множество никелевых частиц, которые впоследствии лишь немного увеличиваются в размерах. Размер и морфологию (например, сферическую форму или нитевидную) можно контролировать изменением скорости подачи сырья, концентрации и температуры внутри разложителя, а также путем добавок небольших количеств химических агентов, затрудняющих или способствующих разложению карбонила на различных участках.

Некоторое время назад китайская компания Jinchuan ввела в строй завод по "стандартной" карбонильной технологии мощностью  5000 т/год никелевого порошка. Известно лишь, что процесс включает синтез при среднем давлении. В настоящее время Jinchuan выпускает два типа порошков: с нитеобразными частицами - тип N 06, аналог Т255 (Vale), и с дискретными частицами N 24 - аналоги Т123 (Vale). Другие нитеобразные порошки Jinchuan N 04 и N 09, грубо говоря, аналогичны порошкам Т210 и Т287, производство которых Vale было прекращено.

Комбинированные пиро-гидрометаллургические способы

Электрорафинирование черновых металлических никелевых анодов, полученных пирометаллургическими способом из сульфидного никелевого продукта от разделения файнштейна, до чистых никелевых катодов ранее было распространенным способом получения товарного никеля. На сегодняшний день оно сохранилось на одном предприятии, расположенном на территории Российской Федерации, - комбинате Североникель АО "Кольская ГМК". Однако и на нем происходит его постепенная замена на метод электроэкстракции из хлоридных растворов.

Комбинированная технологическая схема получения товарного никеля в Российской Федерации будет рассмотрена ниже.

1.3.4. Переработка кобальтомышьяковых и медно-кобальтовых руд

Переработка 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 обжигают в печи с кипящим слоем с целью удаления 60-70 % мышьяка в виде As₂O₅.

Огарок можно обрабатывать либо соляной кислотой и хлором, либо серной кислотой. Раствор выщелачивания очищается от примесей гидрометаллургическими методами, а из очищенного раствора кобальт извлекают электроэкстракцией или осаждением в виде карбоната CoCO₃.

По проекту Idaho Cobalt (США) австралийской компании Jervois Mining для переработки рудного концентрата по ТЭО 2017 года предусматривается использование автоклавного кислотного выщелачивания в присутствии кислорода и катализатора - азотсодержащих частиц ( 2 г/л азотной кислоты). На этапе выщелачивания кобальт, медь и часть золота переходят в раствор, а основная часть железа и мышьяка гидролизуются с образованием скородита и гидрониоярозита в стабильном остатке выщелачивания [25].

Переработка медно-кобальтовых руд

Медно-кобальтовые руды (сульфидные, окисленные и смешанные) характерны для месторождений Замбии и ДРК. Традиционная схема переработки включает обжиг-выщелачивание-электроэкстракцию.

Сульфидные руды обогащают и флотационные концентраты подвергают сульфатизирующему обжигу, позволяющему перевести сульфиды меди и кобальта в хорошо выщелачиваемые сульфаты, а соединения железа - в оксид (гематит Fe₂O)₃, который не растворяется в мягких условиях выщелачивания.

Так, на рафинировочном заводе Luilu (ДРК) компании Katanga Mining (75,2 % у Glencore) до недавнего времени окисленный концентрат после репульпации отработанным электролитом и огарок сульфидного концентрата в виде пульпы с отработанным электролитом объединяли и выщелачивали при атмосферном давлении серной кислотой с добавками метабисульфита натрия Na₂S₂O₅ (для улучшения растворения кобальта). Полученный раствор направляют на электроэкстракцию меди. Извлечение кобальта осуществляется из отсечного электролита цеха электролиза меди. После очистки раствора от алюминия, железа, и меди, никеля и цинка раствор поступает на электроэкстракцию кобальта [29].

В конце 2017 года на заводе Luilu начался ввод в строй новых гидрометаллургических мощностей по выщелачиванию всей массы руды ('WOL'), ликвидирующих затратный, требующий ряда реагентов (все импортные) и не слишком эффективный процесс обогащения окисленной руды с получением концентрата.

Как и раньше, обезвоженный сульфидный концентрат обжигают. Пульпу огарка и пульпу обезвоженного оксидного концентрата объединяют и выщелачивают при атмосферном давлении разбавленной серной кислотой, полученной при рециклинге рафината из цеха SX меди. При необходимости к рафинату добавляется концентрированная серная кислота. К пульпе добавляют метабисульфит в качестве восстанавливающего агента для улучшения растворения кобальта. Кобальт выпускается в виде гидроксида.

Поскольку при флотации медно-кобальтовых руд извлечение кобальта ранее обычно составляло 40-80 %, хвосты обогащения, накопленные за десятилетия добычи/обогащения, можно рассматривать как техногенный источник кобальта. Так, ERG Africa (входит в группу ERG, Казахстан) в конце 2018 года ввела в строй проект переработки гидрометаллургическим способом лежалых хвостов (112,8 млн т с 0,32 % Co, 1,49 % Cu), известном ранее как "проект Kolwezi". По этапу I планируется получать 77 тыс. т/г катодной меди и 14 тыс. т/г кобальта в гидроксиде с возможным расширением впоследствии до 120 тыс. т/г и 24 тыс. т/г, соответственно.

В качестве техногенных источников кобальта следует рассматривать и шлаковые отвалы старых медеплавильных предприятий. Так, в шлаковых отвалах завода Nkana (Замбия) содержится порядка 0,65 % Co.

Одним из вариантов переработки шлака (заводе Chambishi) является плавка в дуговой печи постоянного тока с добавками восстановителя (угля) с получением богатого по кобальту сплава, который затем после диспергирования выщелачивается под давлением, полученный раствор после соответствующих очисток направляется на получение катодного кобальта [29].

В 2008 году в Замбии компания Konkola Copper Mines ввела в строй новый медный завод Nchanga на  300 тыс. т/год меди по технологии Outotec взвешенной плавки прямо на черновую медь - 'direct-to-blister' для переработки обогащенных кобальтом медных концентратов из района Медного пояса Замбии.

Получаемый в результате богатый плавки ( 17-18 % Cu) расплавленный шлак направляется на двухстадийное обеднение в двух последовательно соединенных электропечах. В первой (основной) обеднительной печи идет процесс восстановления с использованием металлургического кокса с целью извлечения меди в черновую медь. Во второй, "кобальтовой" электропечи проходят восстановление коксом шлака из первой обеднительной печи и взаимодействие со свежим концентратом. В результате плавки образуются малосульфидный сплав (63,3 % Cu, 23,8 % Fe, 6,3 % Co, 6,2 % S) и сильно восстановленный шлак.

1.4. Ресурсная база никеля и кобальта России

Россия обладает значительной сырьевой базой никеля, основу российской сырьевой базы никеля составляют комплексные месторождения сульфидного медно-никелевого типа, помимо никеля, продуктивные на медь, драгоценные металлы, кобальт, некоторые рассеянные элементы. Доля объектов других геолого-промышленных типов, представленных большей частью силикатными кобальтоникелевыми месторождениями, в сырьевой базе никеля страны не превышает пятой части, а качество их руд в сравнении с мировыми аналогами невысоко. Сульфидные руды обеспечивают и практически всю добычу никеля страны, составляющую 15 % мировой (табл. 1.27, 1.28) [30].

Таблица 1.27 - Состояние сырьевой базы никеля Российской Федерации

	На 01.01.2017 г.				На 01.01.2018 г.
Прогнозные ресурсы	Р1	Р2		Р3	Р1	Р2		Р3
Количество, тыс. т	1455,9	5918		5500	1758.1	6040.8		5500
Запасы	А+В+С1		С2		А+В+С1		С2
Доля распределенного фонда, %	96,1		88		96,2		87,9

Таблица 1.28 - Использование сырьевой базы никеля Российской Федерации, тыс. т

	2016	2017
Добыча из недр	289,4	298
Производство никеля в концентратах *	191	195
Производство первичного никеля	188,7	203
Экспорт первичного никеля	187	137,6
Импорт первичного никеля	0,9	1,5
* - без учета богатых руд, отправляемых на металлургический передел без обогащения.

Государственным балансом запасов полезных ископаемых Российской Федерации учтено 59 коренных месторождений никеля, среди которых 52 собственно никелевых и семь никельсодержащих; на 15 месторождениях учтены только забалансовые запасы. В 2016 году в категорию забалансовых переведены запасы Черемшанского силикатного месторождения в Свердловской области. Кроме того, учтены три техногенных месторождения.

Распределение запасов и прогнозных ресурсов никеля на территории России весьма неравномерно (рис. 1.5).

Для российской сырьевой базы никеля характерна высокая степень концентрации - 85 % запасов металла заключено в недрах Сибирского и Северо-Западного федеральных округов, что обусловило возникновение в этих регионах крупных горнорудных кластеров.

Около трех четвертей запасов никеля страны сосредоточено в пределах Сибирского ФО. Почти 72 % их приходится на долю Красноярского края, в арктической зоне которого находятся месторождения Норильского рудного района, составляющие основу сырьевой базы никеля страны. Особое место занимают Октябрьское и Талнахское месторождения - каждое из них заключает более четверти запасов страны категорий А+В+С1.

В пределах рудного района находятся еще ряд месторождений с сульфидными рудами, представленными преимущественно вкрапленными убогими разностями. Среднее содержание никеля в месторождениях Норильск-1, Масловское и Черногорское не превышает 0,35 %, общее количество запасов - 7 % российских.

На юге Красноярского края в пределах Канской металлогенической зоны в рудах месторождений Кингашское и Верхнекингашское аналогичного типа, содержащих 0,4-0,5 % никеля, суммарно заключено еще около 8 % запасов страны категорий А+В+С1.

В Республике Тыва незначительные запасы никеля учитываются в арсенидных никель-кобальтовых рудах Ховуаксинского месторождения, содержащих в среднем 2,9 % металла.

На территории Забайкальского края в убогих сульфидных рудах комплексного Чинейского месторождения разведано небольшое количество никеля при содержании, не превышающем 0,05 %.

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

Прогнозные ресурсы никеля Сибирского ФО категории Р1 целиком локализованы на флангах и глубоких горизонтах Октябрьского месторождения и составляют 0,5 млн т. Ресурсы остальных перспективных площадей оценены в менее достоверных категориях.

Вторым центром сосредоточения запасов никеля является Северо-Западный ФО. В недрах Мурманской области заключено более 13 % металла страны. При этом почти 12 % приходится на сульфидные руды месторождений Печенгского рудного района. Объекты подобны норильским, однако сложены в основном вкрапленными рудами - среднее содержание никеля в наиболее значимом по запасам Ждановском месторождении составляет 0,67 %. Вместе с тем на двух месторождениях рудного района с запасами менее сотой доли процента - Аллареченское и Восток - учтены запасы массивных руд, содержащих в среднем 4,2 и 7,3 % никеля соответственно.

На территории Мурманской области и Республики Карелия учитываются запасы малосульфидных собственно платиноидных руд с попутным никелем, составляющие почти 2 % российских. Руды крупных по запасам месторождений - Вуручуайвенч и Федорова Тундра - отличаются низким средним содержанием никеля (0,4 и 0,1 % соответственно).

Перспективы прироста запасов в Северо-Западном ФО связаны также с сульфидными рудами Мурманской области - прогнозные ресурсы категории Р1 локализованы на трех объектах в количестве 0,3 млн т никеля.

Менее значительные запасы никеля учтены в недрах Приволжского, Уральского, Центрального и Дальневосточного федеральных округов.

Сырьевые базы никеля Приволжского и Уральского ФО представлены в основном месторождениями собственно никелевого силикатного кобальт-никелевого геолого-промышленного типа, однако учтены и никельсодержащие руды - бурые железняки с асболанами и бобово-конгломератовые железные руды. На территории Оренбургской, Свердловской и Челябинской областей в пределах Восточно-Уральской металлогенической провинции заключено 6,2, 4,6 и 1,1 % российских запасов металла соответственно. Российские силикатные руды обеднены никелем - среднее содержание металла при естественной влажности руд в единичных объектах незначительно превышает 1 %. Крупными запасами, около 5 % российских, обладает Буруктальское месторождение в Оренбургской области, содержание никеля в его рудах не превышает 0,7 %. В Свердловской области в недрах комплексного железоникелевого Серовского месторождения заключено порядка 4 % запасов никеля страны. На месторождении развиты два типа руд - никелевые, силикатные, кобальтсодержащие и бобово-конгломератовые железные руды с попутными хромом, никелем и кобальтом. Содержание никеля в среднем по месторождению для каждого типа руд составляет 0,7 и 0,16 % соответственно.

Возможности расширения сырьевой базы никеля Уральского ФО связаны с никелевыми силикатными рудами - в пределах областей, входящих в Восточно-Уральскую металлогеническую провинцию, сосредоточено 0,26 млн т прогнозных ресурсов категории Р1.

Менее 2 % российских запасов никеля разведано в объектах Воронежского кристаллического массива в Центральном ФО. Здесь учтены запасы двух месторождений сульфидных медно-никелевых руд: Еланского и Елкинского. Концентрация никеля во вкрапленных рудах этих объектов составляет 1,4 и 0,85 % соответственно. Перспективы прироста запасов округа связаны с флангами Еланского месторождения, где выявлены прогнозные ресурсы категории Р1 в количестве 0,2 млн т.

Незначительное количество российских запасов никеля - 1,3 % - сосредоточено в пределах Дальневосточного ФО. В Камчатском крае разрабатывается среднее по запасам Шанучское сульфидное медно-никелевое месторождение, сложенное в основном массивными рудами, в которых содержание никеля варьирует в пределах 2,7-5,5 %, запасы объекта не превышают 0,2 % по стране в целом. В Амурской области осваивается крупное месторождение Кун-Манье, в рудах которого заключено более 1 % российских запасов никеля, однако его содержание не превышает 0,7 %. Прогнозные ресурсы в округе значительны и связаны в основном с рудопроявлениями Камчатского края, однако оценены пока только по категории Р2. Кроме того, локализованы прогнозные ресурсы никеля категории Р1 в количестве 225,9 тыс. т российского разведочного района в Тихом океане, связанные с железомарганцевыми осадочными образованиями, где никель является попутным компонентом.

Еще почти 51 тыс. т запасов никеля учтено в техногенных образованиях Красноярского края и Мурманской области (табл. 1.29).

Таблица 1.29 - Основные месторождения никеля

Месторождение	Промышленный тип руд	Доля в запасах А+В+С1 РФ, %	Содержание Ni в рудах, %	Добыча в 2016 г., тыс. т
ПАО "ГМК "Норильский никель"
Октябрьское (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	34,5	0,78	172,3
Талнахское (Красноярский край)		24,1	0,68	61
Масловское (Красноярский край)		2,4	0,35	0
Ждановское * (Мурманская область)		7,2	0,67	31,4
ПАО "ГМК "Норильский никель"; АО "Артель старателей "Амур"" (ГК "Русская Платина")
Норильск I (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	3,6	0,32	5,9
ООО "Кингашская ГРК" (ООО "УК "Интергео"")
Кингашское (Красноярский край)	Сульфидный медно-никелевый	3,6	0,41	0
Верхнекингашское (Красноярский край)		4,3	0,47	0
ОАО "Уфалейникель" (ООО "РУСНИКЕЛЬ")
Серовское * (Свердловская область)	Силикатный кобальтоникелевый	1,5	0,93	9,3
	Бобово-конгломератовый железный	1,8	0,33	0
ООО "Светлинские минералы", ПАО "Комбинат Южуралникель"
Буруктальское * (Оренбургская область)	Силикатный кобальтоникелевый	6,7	0,63	0
* - часть запасов учтена в нераспределенном фонде недр.

Основная часть никелевых месторождений страны передана в освоение, разрабатываются только 10 из них. В нераспределенном фонде недр остаются 24 объекта, а также нелицензированные участки разрабатываемых и осваиваемых месторождений за границами горных отводов.

В 2016 году на территории России подготавливались к эксплуатации 13 месторождений никеля, девять из них - сульфидные медно-никелевые и четыре - силикатные кобальт-никелевые. Самые крупные объекты находятся в Красноярском крае - Верхнекингашское, Кингашское, Черногорское и южная часть месторождения Норильск 1.

Геологоразведочные работы ведутся не только на существенно никелевых месторождениях, но и на объектах с никельсодержащими рудами. Однако основная доля прироста запасов в 2016 году получена на сульфидных месторождениях.

Заполярным филиалом ПАО "ГМК "Норильский никель" в ходе эксплуатационно-разведочных работ получен прирост запасов никеля на Октябрьском (84,8 тыс. т) и Талнахском (22,9 тыс. т) месторождениях. Кроме того, доразведана западная часть залежи Северная 3 Октябрьского месторождения и утверждены 129,9 тыс. т запасов никеля категории С1 и 222,9 тыс. т категории С2. На месторождении Норильск 1 в пределах охранного целика, примыкающего к юго-западному флангу рудника Медвежий Ручей, были пересчитаны запасы по новым постоянным разведочным кондициям для условий открытой отработки; запасы никеля категорий А+В+С1 увеличены на 185,7 тыс. т, категории С2 - на 2,5 тыс. т.

В 2016 году на государственный учет впервые поставлены запасы никельсодержащих бобово-конгломератовых руд Серовского железорудного месторождения в Свердловской области; работы по переоценке были проведены ФГБУ "ВИМС". Запасы никеля категории С1 составили 359,3 тыс. т, категории С2 - 521,7 тыс. т.

Прирост запасов никеля категорий А+В+С1 в 2016 году в целом по стране по результатам разведки и переоценки составил 843,6 тыс. т. Количество запасов категорий А+В+С1 по сравнению с 2015 годом увеличилось на 3 %, запасов категории С2 - на 12 %.

По предварительным данным, в 2017 году прирост запасов никеля категорий А+В+С1 составил 285 тыс. т, при этом почти 202 тыс. т получено в результате доразведки Еланского и Елкинского месторождений Воронежской области.

На Октябрьском месторождении в Норильском рудном районе утверждены запасы никеля (залежи Северная 4 категорий С1 и С2 (83 тыс. т и 179,3 тыс. т соответственно)). Впервые учтены запасы Мончетундровского малосульфидного собственно платиноидного месторождения в Мурманской области в количестве 0,4 тыс. т категории С1 и 14,9 тыс. т категории С2 и Шаргадыкского комплексного месторождения фосфорно-редкоземельно-урановых руд с попутным никелем в количестве 8,2 тыс. т категории С2. В целом, по оперативным данным, запасы никеля категорий А+В+С1 в 2017 году незначительно сократились, категории С2 - уменьшились на 1 %.

Кроме того, по результатам эксплуатационно-разведочных работ на месторождении Хвостохранилище N 1 НОФ ООО "Медвежий ручей" получен прирост техногенного никеля - 181 тыс. т категорий В+С1 и 24,9 тыс. т категории С2.

В 2017 году прошли апробацию прогнозные ресурсы никеля в количестве 402,2 тыс. т категории Р1 и 122,8 тыс. т категории Р2 по результатам поисковых работ в пределах Мончегорского рудного района, выполненных АО "Росгеология".

Традиционно основным добывающим регионом остается Сибирский ФО, где за счет эксплуатации норильских месторождений было получено почти 83 % металла; еще около 13 % извлечено из недр месторождений Печенгской группы в Мурманской области.

Практически монополистом в отечественной никелевой горнорудной и металлургической промышленности остается ПАО "ГМК "Норильский никель". Руды норильских месторождений эксплуатируются Заполярным филиалом компании. Добыча здесь в 2016 году составила 239,2 тыс. т, более 172 тыс. т было извлечено из недр Октябрьского месторождения, остальное - на Талнахском и Норильск-1. Годовая производственная мощность комплекса по руде - 17,5 млн т.

В Мурманской области дочерней структурой холдинга, АО "Кольская ГМК" на объектах Печенгского рудного района получено еще 37 тыс. т металла. Производственная мощность комплекса составляет 7,5 млн т руды в год.

Помимо первичных руд, на Норильской и Талнахской обогатительных фабриках перерабатываются техногенные материалы - их количество в 2016 году составило 3,9 тыс. т. В 2016 году общее производство никеля в концентрате фабриками холдинга из отечественного сырья составило 187 тыс. т.

Подземную добычу сульфидных руд месторождения Шануч в Камчатском крае ведет компания ЗАО "НПК "Геотехнология" с последующей переработкой на дробильно-сортировочном комплексе промышленной площадки месторождения до медно-никелевого концентрата. В 2016 году добыча руд в пересчете на никель составила 3,9 тыс. т, после переработки с учетом складированной руды получено 4 тыс. т никеля в концентрате. Кроме того, добытые ранее окисленные руды с пониженным содержанием никеля складированы в количестве более 12 тыс. т руды (немногим более 40 т. никеля).

Среди силикатных российских объектов разрабатывались руды Серовского месторождения в Свердловской области компанией ОАО "Уфалейникель" (входит в структуру ООО "Русникель"). В 2016 году добыча открытым способом составила 9,3 тыс. т в пересчете на никель. Помимо первичных руд, велась переработка никельсодержащих отходов и штейна завода ЗАО "ПО "Режникель". За 2016 год выпущено 9,95 тыс. т гранулированного никеля и 2 т. закиси никеля. В апреле 2017 года предприятие было остановлено, признано банкротом и ликвидировано, при этом добыча руды на Серовском месторождении за 2017 год осталась на уровне прошлого года и составила, по предварительным данным, 9,6 тыс. т в пересчете на никель. Выпуск первичного никеля в целом за 2016 год составил 188,7 тыс. т, сократившись на 18 % по сравнению с 2015 годом. В 2017 году производство металла на территории страны уменьшилось еще на 17 %, до 157,4 тыс. т, что обусловлено временным переводом части производства ПАО "ГМК "Норильский никель" на мощности финского филиала. Кроме того, компания осталась единственным продуцентом рафинированного металла в стране после выбывания мощностей уральских заводов (табл. 1.30).

Никель отечественного производства обеспечивает до 15 % мирового рынка, при этом Россия является ведущим поставщиком высокосортного рафинированного никеля с чистотой более 99,99 %.

Таблица 1.30 - 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	Закрыт
				-
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	Закрыт
				-
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"	Надеждинский завод (г. Норильск)	Гидрометаллургическое обогащение никель-пирротинового концентрата (автоклавное окислительное выщелачивание с получением сульфидного концентрата цветных металлов)	Зарубежных аналогов нет	-
ПАО "ГМК "Норильский никель"	Кольская ГМК, г. Мончегорск	Получение никеля высокой чистоты методом карбонилирования	Vale Inco, завод Clydach в Великобритании, завод Copper Cliff (CCR) в Канаде	-
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 (табл. 1.31).

Таблица 1.31 - 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 российскими подразделениями ПАО "ГМК "Норильский Никель", представлены в табл. 1.32-1.33.

Таблица 1.32 - 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	99,80 min		99,97 2		99,96 2		99,93 7
Ni+Co		99,95	99,98	99,93	99,98	98,6	99,96	97,6
Co	0,15max	0,10	0,012	0,10	0,017	0,7	0,021	0,70
Cu	0,02max	0,015	0,0053	0,02	0,0066	-	0,0093	1
C	0,03max	0,01	0,005	0,01	0,005	0,1	0,009	0,15
Fe	0,02max	0,01	0,0069	0,02	0,0069		0,022
S	0,01max	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 x 1145-1165 мм, толщина 2-10 мм, вес 30-80 кг. Размеры для марок полноразмерных катодов Н-3 и Н-4: Кольская - необрезанный 935 x 1135, толщина 2-6 мм, вес 30-70 кг.

Кроме того, Кольская ГМК выпускает резаные катодные листы: Н-1 у и Н-1 2 x 2 и 4 x 4 дюйма, толщина пластины 2-6 мм, а также брикеты Н-3.

В отделении карбонильного никеля (ОКН) Кольской ГМК по заявкам потребителей выпускается широкая номенклатура карбонильных никелевых порошков и карбонильной никелевой дроби в соответствии с требованиями ГОСТ 9722, СТО 00201365-01-2006 "Стандарт организации. Карбонильная никелевая продукция. Часть I. Порошок", ТУ 1732-122-48200234-2002 "Дробь никелевая карбонильная, Технические условия". В таблицах 1.33 и 1.34 приведены характеристики типичной карбонильной продукции.

Таблица 1.33 - Карбонильные никелевые порошки, выпускаемые Кольской ГМК, ПАО "ГМК "Норильский никель"

Обозначение порошка, СТО 00201365-01-2006	Средний размер частиц по Фишеру, мкм	Форма частиц	Насыпная плотность, г/см3	Массовая доля элементов, % не более
				С	Fe	S
Л5 (L5)	0,8-3,5	волокнистая	1,01-1,40	0,28	0,002	0,001
Л8 (L8)	0,6-2,5	волокнистая	0,45 0,60	0,28	0,002	0,001
УТ1 (UT1)	5,0-10,0	зернистая (округлая)	3,0-3,5	0,09	0,0015	0,0007
УТ3 (UT3)	3,0-6,0	зернистая (округлая)	1,91-2,50	0,09	0,0015	0,0007

Таблица 1.34 - Карбонильная никелевая дробь, выпускаемая Кольской ГМК, ПАО "ГМК "Норильский никель"

Обозначение дроби, ТУ 1732-122-48200234-2002	Средний размер частиц, мкм	Форма частиц	Массовая доля элементов, % не более
			О	С	Fe	S
ДНК-0 (DNK-0)	8-20	Сферическая	0,02	0,015	0,015	0,001