Никелевая промышленность

НИКЕЛЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ (а. nickel industry; н. Nickelindustrie; ф. industrie du nickel; и. industria de niquel) — подотрасль цветной металлургии, включающая предприятия по добыче и переработке никелевых и кобальтовых руд, получению никеля и кобальта.

Никель в виде сплавов был известен ещё в древности, однако собственно металл выделен в 1751. Промышленная разработка небольших месторождений до конца 19 века велась лишь в Германии, Греции, Италии, Норвегии и Швеции. Существенное развитие отрасль получила в 80-х гг. 19 века в связи с открытием и вовлечением в эксплуатацию месторождения Садбери в Канаде и освоением крупных залежей в Новой Каледонии.

В России в 20-х гг. 19 века на Среднем Урале было обнаружено Петровское месторождение никелевых руд, принятых сначала за медные. Т. к. из руд месторождения не удавалось выделить медь, то оно было заброшено до 1855, когда инженер М. Данилов определил наличие никеля в руде. В 1873-77 из руды этого месторождения получено около 60 т металлического никеля, что позволило заложить основы никелевой промышленности. В 80-90-х гг. открыты Истокинское, Ивановское, Ургунское, Верхненейвинское месторождения силикатных никелевых руд (Средний Урал). Однако местные разработки были постепенно заброшены в связи с ограниченностью разведанных запасов и конкуренцией более дешёвого никеля Новой Каледонии и Канады. Второй этап освоения никелевых месторождений начался с открытия в 1907 никелевой руды на склоне г. Черемшанской и на Новочеремшанском железорудном месторождении. В 1916 предприняты первые опыты по плавке этой руды, началось строительство Ревдинского никелевого завода, который во время 1-й мировой войны 1914-18 выплавил 30-40 т никеля. Практически дореволюционная Россия удовлетворяла свои потребности в никеле импортом от 0,3 до 1,5 тысяч т металла в год (с кон. 19 в. до 1913).

Первенец никелевой промышленности CCCP — Уфалейский никелевый завод пущен в 1933, Режский — в 1936. Для удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства в никеле и кобальте на базе разведанных запасов руд в 1938 введены в строй комбинаты "Североникель" и "Южуралникель", в 1942 выдал первый никель Норильский горно-металлургический комбинат. В послевоенные годы введены в эксплуатацию комбинат "Печенганикель", Побужский никелевый завод и комбинат "Тувакобальт".

Сырьевая база никелевой промышленности представлена месторождениями силикатных и сульфидных медно-никелевых руд (подробнее см. в ст. Никелевые руды). В месторождениях силикатных руд сосредоточено около 30% всех запасов никеля (месторождения на Урале и Украинской CCP). Месторождения сульфидных руд известны на севере Европейской части CCCP и севере Красноярского края. CCCP располагает достаточными запасами никеля для производства его в объёмах, удовлетворяющих потребности всех отраслей народного хозяйства. На Норильском ГМК и комбинате "Печенганикель" добыча руд ведётся открытым и подземным способами, на комбинате "Тувакобальт" — подземным, на остальных предприятиях — открытым. Действующие предприятия высокомеханизированные, с передовой техникой и технологией ведения горных работ. В 1983 около 30% руды добыто при открытой разработке и 70% — из шахт. Годовая добыча руды за 1960-80 возросла в 1,5 раза.

Месторождения силикатных руд разрабатываются только открытым, а сульфидных — открытым (59%, 1983) и подземным способами. Горные работы в карьерах ведутся уступами, с размещением вскрыши во внутреннему и внешнему отвалу. Бурение взрывных скважин — станками шарошечного бурения, погрузка — экскаваторами. Транспорт в основном автомобильный. Подземные работы осуществляются в сложных геологических и горнотехнических условиях. В шахтах Норильского ГМК ведутся работы на глубине более 1000 м. Широко применяются самоходная погрузочно-доставочная (69,3%, 1983) и вспомогательная техника на дизельном приводе. Основные системы разработки — слоевая, камерная, подэтажного обрушения, с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями (78,6%, 1983) и др. Извлечение руд 97-98%. Горные работы иногда сопровождаются горными ударами и выделением метана.

Обогащение сульфидных руд включает трёхстадийное дробление, измельчение в шаровых и стержневых мельницах, коллективную или коллективно-селективную флотацию. Получают коллективный концентрат (содержание Ni не менее 4%), никелевый (содержание Ni не менее 6%), медный и пирротиновый (содержание Ni 2,3%) концентраты. Извлечение Ni 73-96%. Силикатные руды без обогащения перерабатываются по технологической схеме, включающей подготовку их к плавке (агломерацию или брикетирование), сульфидизирующую шахтную плавку на дутьё обогащенным кислородом с получением штейна, его конвертирование, обжиг файнштейна, восстановительную электроплавку на товарный огневой никель. Побужский никелевый завод производит бедный товарный ферроникель (содержание Ni 7-8%) по схеме: дробление, обжиг во вращающихся трубчатых печах, электроплавка, двухстадиальное рафинирование в вертикальных кислородных конвертерах.

Передел сульфидных руд включает агломерацию или окатывание концентратов, плавку их, конвертирование штейна, флотационное разделение файнштейна на никелевый и медный концентраты, восстановительную электроплавку никелевого концентрата, электролитное или карбонильное рафинирование. Освоены автоклавная окислительная технология переработки пирротинового концентрата, выделяемого при обогащении руд с высоким содержанием Fe и S, и взвешенная плавка с утилизацией S и тепла отходящих газов. Дополнительная продукция металлургического производства — медь, сера и др. При рафинировании чернового никеля и черновой меди, получаемых при переработке никелевого и медного концентратов, в шлам извлекаются металлы платиновой группы, серебро и золото. Шлам перерабатывается на аффинажном заводе.

В результате металлургического передела получают металлический никель и кобальт, их оксиды, соли и порошки, ферроникель. Металлический никель, никелевые и кобальтовые порошки по ряду показателей превосходят аналоги зарубежных фирм. Никель и кобальт широко используются в металлургической, энергетической, химической и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

В других социалистических странах, производящих никель, перерабатываются силикатные никелевые руды. В Республике Куба действуют заводы в гг. Moa и Никаро, выпускающие никелево-кобальтовый сульфидный концентрат, закись никеля и синтер. В ЧССР на заводе "Никелевая Гута" в небольшом объёме производятся никель и кобальт, в ГДР (завод "Санкт-Эгидиен") и в ПНР (комбинат "Шкляры") — ферроникель.

Быстрый рост производства никеля в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах характерен для 20 в., особенно для его 2-й половины. За 1950-84 объём добычи никелевых руд в этих странах вырос почти в 4 раза и составил 487 тысяч т по содержанию металла; максимальный уровень — 592 тысяч т в 1977. За этот период в географическом размещении никелевой промышленности произошли существенные сдвиги в результате освоения месторождений в ряде развивающихся стран (удельный вес этой группы государств вырос с 4 до 42%). Наряду с Новой Каледонией, где отмечался резкий рост добычи, крупными продуцентами стали Филиппины, Доминиканская Республика, Ботсвана, в которых ещё в начале 70-х годов никелевые месторождения не разрабатывались. В начале 80-х годов их совокупный удельный вес в мировой капиталистической добыче достиг 12-13%. Рост производства отмечался также в Индонезии, где вплоть до середины 60-х гг. добыча осуществлялась в незначительном масштабе (в начале 80-х годов её удельный вес увеличился до 10-12%). В 1982 началась добыча никеля в Колумбии, ставшей также одним из крупных продуцентов. Ведущим производителем никелевых руд в капиталистическом мире остаётся Канада, доля которой в мировой капиталистической добыче, однако, снизилась в 1950-84 с 94 до 36%. В 1967 началась интенсивная разработка никелевых месторождений в Австралии (2-е место после Канады, 1984). Значительное количество никеля добывается попутно в ЮАР при разработке платиносодержащих руд.

Разрабатываются месторождения сульфидных (около 20% всех промышленных запасов и около 60% добычи) и силикатных руд. Сульфидные руды разрабатываются главным образом в Канаде и на большинстве месторождений Австралии. При первичной обработке руды (селективной флотацией) получают никелевый (содержание Ni 9,5% и Cu 2,5%), медный (Cu 29% и Ni 1,25%) и пирротиновый (Ni 1,1% и Cu 0,11%) концентраты. Медно-никелевый концентрат подвергают обжигу, осуществляется плавка низкосортного штейна с выделением основных компонентов из шлака. Полученный при дальнейшей переработке в бессемеровских печах высокосортный штейн содержит 50% Ni и 30% Cu. После флотационного разделения сульфидов никеля и меди получают никелевый (содержание Ni 73%) и медный (содержание Cu 73% и Ni 5%) концентраты.

В развивающихся странах добываются преимущественно силикатные руды, переработка которых обходится дороже, чем сульфидных, в среднем на 70-80%.

Динамика добычи никелевых руд приведена в таблице.

Никелевая промышленность характеризуется высокой степенью монополизации: около 80% мощностей всех горных предприятий принадлежит 7 компаниям, в т.ч. 39,8% и 10,5% канадским "INCO" и "Falсоnbridge Nickel Mines" соответственно, 10,5% французской "Sociйtй Mйtallurgique de Nickel". Они владеют предприятиями в Канаде, Индонезии, Гватемале, Доминиканской Республике, Новой Каледонии. Добычу никеля в Австралии ведёт фирма "Western Mining Соrp." (6,3% совокупных мощностей капиталистического мира), на Филиппинах — компания "Marinduque Mining and Industrial Соrp." (4,8%), в Индонезии — государственная фирма "Aneka Tambang" (4,2%). В странах капиталистического мира действуют 62 предприятия по добыче никеля годовой мощностью свыше 100 тысяч т (1983), из которых 40 используют подземный способ разработки (главным образом в Канаде, Австралии, Зимбабве, Доминиканской Республике). При подземной разработке применяются преимущественно системы с открытым выработанным пространством — подэтажные штреки и камерно-столбовая, в Канаде и Австралии — горизонтальными слоями с закладкой. В 80-х гг. в условиях кризисного состояния отрасли крупнейший продуцент никеля канадская компания "INCO" стала шире применять вертикальную выемку руды обратным ходом, что позволяет повышать производительность и снижать издержки производства (в 1983 этим методом извлечено около 50% всей руды). Открытая разработка преобладает в Новой Каледонии, Индонезии, Филиппинах, Бразилии. При открытом способе применяется в основном транспортная система разработки. Среди никеледобывающих предприятий насчитывается более 20 с годовым объёмом добычи свыше 1 млн. т руды. Наиболее крупные из них (начало 1985): "Фруд", "Стоби", "Тьерри", "Фрейзер", "Онапинг", "Гарсон" (Канада); "Камбалда", "Гринвейл" (Австралия); "Непуи" (Новая Каледония); "Помалаа" и "Сороако" (Индонезия); "Нонок" (Филиппины) и горнодобывающей предприятия ЮАР.

Обогащают сульфидные руды с применением флотационных схем и получением коллективных (медно-никелевых) и селективных (медных и никелевых) концентратов. Для обогатительных предприятий характерна высокая автоматизация производственных процессов.

При переработке сульфидных никелевых руд применяется смешанная пиро-гидрометаллургическая технология. Пиропроцессы — электроплавка и автогенная взвешенная плавка с получением штейна. Файнштейн в основном перерабатывается гидрометаллургическим способом (метод выщелачивания). На переделе рафинирования — электролиз, автоклавное восстановление никеля и кобальта из растворов и карбонилпроцесс. Силикатные руды перерабатываются электроплавкой на ферроникель с последующим его рафинированием, а также гидрометаллургическим способом.

Готовая продукция: электролитный никель, карбонильный никель, брикеты и порошки, различные марки ферроникеля, синтер никеля, лигатуры, соли. Основная экспортёры никелевых руд, концентратов и штейна — Канада и Новая Каледония. В 1984 из Канады вывезено около 60 тысяч т никелевого сырья (по содержанию металла), главным образом в Норвегию и Великобританию. Экспорт никелевых руд, концентратов и штейна из Новой Каледонии (28 тысяч т, 1984) осуществляется в основном в Японию и Францию.