Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 12-2019 Производство никеля и кобальта.

             ИТС 12-2019

 ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

 ПРОИЗВОДСТВО НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА

 Production of nickel and cobalt

Дата введения 2020-03-01

 Введение

Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справочник НДТ) "Производство никеля и кобальта" разработан на основании анализа распространённых в Российской Федерации и перспективных технологий, оборудования, сырья, других ресурсов с учётом климатических, экономических и социальных особенностей Российской Федерации.

Справочник НДТ разработан взамен справочника НДТ ИТС 12-2015* "Производство никеля и кобальта" в соответствии с распоряжением от 30 апреля 2019 г. N 866-р "Об утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям".

В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7 ФЗ [1] объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, подразделяются на четыре категории. Производство никеля и кобальта включено в I категорию и отнесено к областям применения наилучших доступных технологий. Профильные предприятия рассматриваются как объекты, деятельность которых оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду и которые обязаны получать комплексные экологические разрешения на осуществление своей деятельности. Общая цель комплексного подхода к экологическому нормированию хозяйственной деятельности заключается в совершенствовании регулирования и контроля производственных процессов с целью обеспечения высокого уровня защиты окружающей среды. Хозяйствующие субъекты должны принимать все необходимые предупредительные меры, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды и рациональное использование ресурсов, в частности посредством внедрения НДТ, которые дают возможность обеспечить выполнение экологических требований.

Термин "наилучшие доступные технологии" определён в статье 1 Федерального закона N 7 ФЗ [1], согласно которому, НДТ - это технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности её применения.

Краткое содержание справочника

Введение. Представлено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. Указаны цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ.

В разделе 1 представлена информация о мировом состоянии и уровне развития никель-кобальтовой промышленности - основных производителях и потребителях никеля и кобальта, рудной базе, применяемых при производстве технологических процессах, качестве товарной продукции.

В разделе 2 представлены сведения о технологических процессах, применяемых при производстве никеля и кобальта из руд и концентратов, дана оценка потребления энергоресурсов и уровней эмиссий в окружающую среду, характерных для производства никеля и кобальта в Российской Федерации.

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями Российской Федерации в рамках разработки справочника НДТ, а также различных литературных источников.

В разделе 3 описаны особенности подходов, применённых при разработке данного справочника НДТ и в целом соответствующих Правилам определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по НДТ (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458) и Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии (утверждены приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. N 665).

В разделе 4 приведено краткое описание НДТ для производства никеля и кобальта, включая:

- системы экологического и энергетического менеджмента, контроля и мониторинга технологических процессов;

- технические и технологические решения для повышения энергоэффективности, ресурсосбережения, снижения эмиссий загрязняющих веществ, методы обращения с отходами и побочными продуктами производства.

В разделе 5 приведены доступные сведения об экономических аспектах реализации НДТ на предприятиях Российской Федерации.

В разделе 6 приведены краткие сведения о новых технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки справочника), направленных на повышение энергоэффективности, ресурсосбережения, снижение эмиссий загрязняющих веществ, эффективное обращение с отходами, промежуточными и побочными продуктами.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке справочника НДТ, рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.

Приложения. Приведены перечень маркерных загрязняющих веществ, перечень технологических показателей, перечень НДТ, сведения о ресурсной (в том числе энергетической) эффективности, а также "Заключение по наилучшим доступным технологиям" для рассматриваемой отрасли промышленности.

"Заключения по наилучшим доступным технологиям" включает части ИТС НДТ, содержащие:

- область применения;

- описание НДТ, уровни эмиссий, соответствующие НДТ (технологические показатели), а также информацию, позволяющую оценить их применимость;

- методы производственного экологического контроля (прежде всего подходы к организации измерений, в том числе касающиеся систем автоматического контроля).

"Заключение по наилучшим доступным технологиям" сформировано для использования заинтересованными лицами, в том числе промышленными предприятиями при формировании заявок на комплексные экологические разрешения, а также надзорными органами при выдаче комплексных экологических разрешений и является кратким описанием основных положений ИТС НДТ, включая описание наилучших доступных технологий, информации, позволяющей оценить их применимость, уровни эмиссий и потребления ресурсов, методы производственного экологического контроля.

Библиография. Приведён перечень источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.

      Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458. Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. N 2674-р.

1. Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2. Разработчик

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Производство никеля и кобальта" (ТРГ-12), созданной приказом Минпромторга от 02 июля 2019 г. N 2343 "О создании технической рабочей группы "Производство никеля и кобальта". Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке справочника НДТ, приведён в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее - Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3. Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве никеля и кобальта технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить эмиссии в окружающую среду, сократить водопотребление, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов. Из числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены решения, отнесённые к НДТ. В справочнике НДТ установлены технологические показатели, соответствующие выделенным НДТ.

4. Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Справочник НДТ разработан на основе справочника Европейского союза (ЕС) по наилучшим доступным технологиям для предприятий цветной металлургии (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries) с учётом особенностей производства никеля и кобальта в Российской Федерации.

5. Сбор данных

Информация о технологических процессах, технических способах, методах, применяемых при производстве никеля и кобальта в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утверждённым приказом Минпромторга России от 18 апреля 2017 г. N 1234.

6. Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми (актуализируемыми) в соответствии с распоряжением Правительства от 30 апреля 2019 г. N 866-р, приведена в разделе "Область применения".

7. Информация об утверждении и введении в действие

Настоящий справочник НДТ утверждён приказом Росстандарта от 12 декабря 2019 г. N 2978.

Настоящий справочник НДТ введён в действие с 1 марта 2020 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

      Область применения

Настоящий справочник НДТ "Производство никеля и кобальта" распространяется на процессы производства первичных никеля и кобальта, т.е. получаемых из рудного сырья.

Поскольку производство никеля, кобальта и меди из сульфидных медно-никелевых руд включает ряд последовательных операций в едином взаимосвязанном производственно-технологическом процессе, справочник также распространяется на процессы производства меди из такого сырья.

Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности по производству первичного никеля и кобальта, которые могут оказать влияние на объёмы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:

- хранение, подготовка и транспортировка сырья;

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

- производственные процессы (пирометаллургические, гидрометаллургические).

Справочник НДТ не распространяется на:

-  добычу и обогащение никелевых и полиметаллических руд на месторождениях (область действия ИТС НДТ 23);

-  вопросы, которые касаются исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Вопросы обеспечения промышленной безопасности и охраны труда частично рассматриваются только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности, включённые в область применения настоящего справочника НДТ.

Дополнительные виды деятельности при производстве никеля и кобальта, а также соответствующие им справочники НДТ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности при производстве никеля и кобальта и соответствующие им справочники НДТ

В настоящем справочнике использованы термины и определения в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 "Наилучшие доступные технологии. Термины и определения" [4].

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Сфера распространения ИТС НДТ

      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]

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 пятёрки - ведущих потребителей никеля пришлось

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]

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 растёт 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 надёжности 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. произведённый 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

Таблица 1.4 - Марки никеля, зарегистрированные на ЛБМ

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

Марки	VALE NICKEL PELLETS	GUORUN	JINTUO GRADE 1	NICKEL HP**	NIKKELVERK NICKEL	VALE NICKEL PELLETS	Severonickel Combine H-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
Co	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 95 см   Толщина:   3 / 5 мм		К: 77 130 см   РК: 100 100   50 50 мм   Толщина: 13-15 мм	К: 72 128 см   РК: 25 25   50 50   100 100 мм	D<20 мм	K: 800 900 (+/-50) мм   880 1050 (+/-50) мм   толщина: 2-6 мм   РК: 25,4 25,4 мм   50,8 50,8 мм   101,6 101,6 мм   Толщина: 2-6 мм
* К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь.   ** Регистрация на ЛБМ не продлена.

Продолжение таблицы 1.5

Марки	Severonickel Combine H-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)   890 980 (+/-50) мм   935 1135 (+/-50) мм   935 1185 (+/-50) мм   (с обрезанной кромкой)   800 900 (+/-50) мм   900 1120 (+/-50) мм   900 1160 (+/-50) мм   Толщина: 2-6 мм   Технология электроэкстракции:   1340 935 мм   Толщина: 3-12 мм   РК:   25,4 25,4 мм,   50,8 50,8 мм,   101,6 101,6 мм   Толщина: 2-6 мм	К:   890 970 мм   Толщина: 7-12 мм   РК:   12,7 12,7 мм,   25,4 25,4 мм,   50,8 50,8 мм   101,6 101,6 мм   Толщина: 8-12 мм	К:   890 970 мм   Толщина: 7-12 мм   РК:   12,7 12,7 мм,   25,4 25,4 мм,   50,8 50,8 мм   101,6 101,6 мм   Толщина: 8-12 мм	30 40 20 мм
* К - катоды; РК - резаные катоды; Д - дробь.

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

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

	Pellets:			Rounds:	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	Min 99,8
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
- по химическому составу превосходят следующие стандарты: ASTM B39, BS 375, R 99.5, NR9980, ISO 6283

Продолжение таблицы 1.6

	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*
Co	<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, толщин 4-5 мм	Диам. 18-22, толщина 4-5 мм
* - Ni+Co

Продолжение таблицы 1.6

	Tonimet		Utility		Handy Nickel
Завод, Компания	Matsusaka, Vale		Kaohsiung, Onsan, Dalian, Vale	Long Harbour, Vale	Niihama, Sumitomo Metal Mining
Наимен.	Tonimet briquettes	Tonimet compacts	Utility Nickel	Utility Rounds	Handy-E	Handy-S
Хим. состав
Ni	~93	~97	>97	-97	99,8	99,9*
Co	~1,3	~1,3	~1,4	~2,4	0,15
Fe	~0,6	~0,6	~0,7	~0,015	0,02	0,02
С			~0,2	~ 0,005	0,01	0,010
S	~0,003	~0,003	~0,1	~ 0,0005	0,001	0,01-0,03
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 30 15 мм	Диам. высота 25 15 мм	3-80 мм (>96%)	Диам. 25-29 мм, толщина 5-6 мм, вес 26-32 г	Диаметр ~20 мм
* - Ni+Co

Окончание таблицы 1.6

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
Co	<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 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

Существенный вклад в предложение вносит вторичный кобальт - порядка 10 тыс. т/г, в том числе в США около 2,8 тыс. т. Однако оценки объёмов 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), причём 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), введённому в действие в 2009 году, поставляемый кобальт должен был иметь чистоту минимум 99,3%, но с января 2018 года этот показатель заменён 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
Votorantim Metais S.A., Бразилия	TOCANTINS ALLOY GRADE 99,8%	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	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	ЛК
Kasese Cobalt Company Limited, Уганда	KCCL	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. Произведён 16.07.2019 г. или после этой даты. 4. Произведён 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)

Марки	VALE ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS	TOCANTINS ALLOY GRADE 99,8%	SMM CO 99.8%	GOLDEN CAMEL 9995	KCCL	KLK 9995	CASH	CASH пере- смотр.	CMBA	CMBA пере- смотр.
Регист- рация	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
С	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
Сг		0,0010			0,005				0,0020	0,0020
Си	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 продукци	ПГ	ЛК	РК	РК	ЛК	РК	ЛК	ЛК	ЛК	ЛК

Окончание таблицы 1.9

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
С	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
Сг
Си	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	ЛК	ЛК	П	РК	РК
Регистрация не продлена.   Марка снята с регистрации.   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

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]

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
ВНР 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; -32 ; MgO-15
Vale (Onca Puma)	1,53			0,044				Fe-13; -39; MgO-24
Vale (VNC (Goro))	1,42			0,11				Данные на 2014 г. MgO-4,64
Glencore (MurrinMurrin)	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	22-42	1-3
Никелистый пирротин FeS	0,4-0,7	-
Миллерит NiS	61-64	0,1-0,5
Линнеит	-	40-53
Кобальтпирит	-	0,05-3
Арсениды, сульфоарсениды и арсенаты
Скуттерудит	0-9	11-20
Саффлорит	0-0,3	10-30
Шмальтин - хлоантит	1-21	4-24
Кобальтин CoAsS	0,5-2	26-34
Эритрин	0-6	20-30
Силикаты, гидросиликаты и гидроксиды
Гарниерит	16-35	0-0,1
Ревдинскит	16-35	0,0-0,1
Никелевый керолит	10-15	Следы
Нонтронит	0,5-2,0	Следы
Никелевый серпофит	4-5	Следы

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

В сульфидных рудах чаще всего основная часть никеля встречается в виде минерала пентландита

. Лишь небольшие количества никеля бывают представлены миллеритом NiS, виоларитом

и никельсодержащим пирротином

. В рудах некоторых месторождений Австралии, например, существенная часть никеля представлена полидимитом

. Пентландит всегда встречается вместе с другими сульфидными минералами, чаще всего с пирротином

и халькопиритом

. Эти сульфидные минералы вмещает силикатная и алюмосиликатная порода.

В табл.1.14 приведён примерный минералогический состав некоторых сульфидных руд.

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

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 подчинённую 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 кремнезёма (0-10%

) ниже, а железа (40-50%) и кобальта (0,10-0,20%) выше, чем в сапролитах. В случае если никель сосредоточен в основном в силикатной фазе сапролитовой зоны, латеритовое месторождение относят к "гарниеритовому типу", содержащему 1,8-3,5% Ni, 0,02-0,08% Co, 10-25% Fe, 15-25% MgO и 30-50%

.

Чисто лимонитовая руда представляет собой в основном окислы (гидроокислы) железа, в то время как серпентинитовая руда представлена в основном сложными железо-магниевыми силикатами. В обеих разновидностях окисленных руд никель изоморфно замещает железо (и магний) в решётке, 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 приём позволяет лишь незначительно обогатить сырьё.

Почти половина мировых запасов кобальта сосредоточена в Демократической Республике Конго в многочисленных медно-кобальтовых месторождениях Медного пояса, тянущегося из Замбии через провинцию Катанга в юго-восточной части Демократической Республики Конго. Содержание кобальта в наиболее богатых зонах достигает 1-2%. Первичная минерализация - сульфидная; основные медьсодержащие минералы - халькопирит, халькозин

; кобальт преимущественно - в карролите

. Гипергенная (вторичная) минерализация ассоциирована с высокой степенью окисления минералов, залегающих вблизи поверхности (не глубже 100 м от поверхности). Медь и кобальт сосредоточены преимущественно в малахите

и гетерогените CoO(OH). Содержание кобальта обычно составляет 0,3%, меди - ~3%.

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

), а также сульфиды меди и молибденит - высокое, порядка 1%.

Имеются проекты добычи и переработки мышьяковистой руды: проект Idaho Cobalt Project (США), где основными кобальт- и медьсодержащими минералами являются соответственно кобальтин CoAsS и халькопирит

; проект NICO (Канада) компании Fortune Minerals, предусматривающий переработку Co-Bi-Cu-Au-руды, в которой основным кобальтсодержащим минералом является арсенопирит и др.

      1.2. 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 объём добычи никеля из сульфидных руд заметно превышал добычу из латеритовых руд, однако в последние годы доля сульфидного никеля в общем объёме добычи снизилась (табл.1.15).

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

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

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

      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 трёх 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 всё 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 -конц-та и -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 жёлтый 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