ИТС 12-2016 Производство никеля и кобальта

     1.4 Производство никеля и кобальта

Технологические схемы переработки никелевых руд определяются их типом и особенностями химического состава. Так, если переработка сульфидных руд не отличается разнообразием (за исключением двух гидрометаллургических производств - Надежнинского металлургического завода в Норильске (Заполярный филиал ПАО "ГМК "Норильский никель", Россия) и завода в Long Harbour (Vale, Канада), головными операциями технологической схемы являются пирометаллургические процессы, обеспечивающие получение медно-никелевого файнштейна), то схемы получения никеля из латеритов весьма рознятся между собой, как по типу и набору технологических операций, так и по виду конечной продукции. При этом наибольшее распространение имеет плавка окисленной никелевой руды на ферроникель, в меньшей степени распространены процессы высокотемпературного автоклавного выщелачивания и Карон-процесс (таблице 1.17). В настоящее время все шире применяется плавка окисленных никелевых руд на никелистый чугун (продукт, близкий по составу к ферроникелю), весьма широко востребованный при производстве нержавеющих сталей.

_______________

Как будет показано ниже, получаемый при гидрометаллургическом обогащении на этом производстве продукт также перерабатывается до файнштейна.

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

1.4.1 Переработка латеритовых руд с получением богатых промышленных продуктов или товарных металлов

Латеритовые Ni-Co-руды перерабатывают пирометаллургическими методами (плавка на ферроникель, никелистый чугун или штейн), гидрометаллургическими методами (сернокислотное автоклавное выщелачивание, иногда в комбинации с атмосферным и кучным выщелачиванием) и комбинированными методами, сочетающими приемы пиро- и гидрометаллургии (например, аммиачное выщелачивание по методу М.Карона). Выбор метода в значительной степени определяется химическим и минералогическим составом руды. Так, для переработки Mg-гидросиликатного подтипа руды почти в 3/4 случаев применяется плавка. Напротив, для переработки железооксидного подтипа используются преимущественно гидрометаллургические способы, включая метод Карона (рисунок 1.3).

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

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

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

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

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

Производство никелистого чугуна (НЧ) началось в Китае в 2005 году как реакция на высокие цены на никель и уже к 2014 году получило весьма широкое распространение. К этому времени никелистый чугун стал покрывать до 52% потребности в никеле китайских производителей нержавеющей стали.

Использование для производства НЧ стандартных доменных печей позволяло получать продукт весьма низкого качества с небольшим содержанием никеля и высоким - примесей, пригодный для производства нержавеющей стали серии. Замена их электропечами обеспечила содержание никеля в НЧ на уровне 10%-15% Ni, что сделало его пригодным для производства нержавеющих сталей серии 300.

С 2011 года началось быстрое развитие производства НЧ по хорошо известной технологии производства ферроникеля RKEF. Такой никелистый чугун, как по составу, так и по способу производства практически ничем не отличается от обычного ферроникеля. Содержание никеля в нем достигает 20% и более, вредных примесей меньше, а издержки ниже, чем при плавке в домне.

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

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

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

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

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

Гидрометаллургическая переработка латеритовых руд

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

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

_______________