ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия:

Л. В. Крупнов, заместитель начальника научно-технического управления – главный металлург, канд. техн. наук, эл. почта: krupnovlv@nornik.ru
П. В. Малахов, главный специалист по пирометаллургическому производству, эл. почта: MalakhovPV@nornik.ru

ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:
С. С. Озеров, ведущий научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, эл. почта: OzerovSS@nornik.ru
Р. А. Пахомов, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, канд. техн. наук, эл. почта: PakhomovRA@nornik.ru

Одним из ключевых тяжелых цветных металлов металлургии ГМК «Норильский никель» является кобальт, который совместно с медью и никелем содержится в сульфидных медно-никелевых рудах. Кобальт концентрируется в минералах железа и никеля, таких как пентландит, пирротин и пирит. Cодержание этого металла в отдельных пробах может достигать 2,5 % (мас.) при средних показателях 0,2–1,2 % (мас.). В настоящей работе рассмотрена пирометаллургическая переработка сульфидных руд, включающих кобальт. Пирометаллургическим процессам предшествуют операции обогащения методами флотации, где с хвостами теряется порядка 14 % (технологические потери) кобальта от всего добываемого объема. Флотационный метод применяют для обогащения руд и их разделения на два концентрата: медный и медно-никелевый. Основная часть кобальта (77 %) поступает на Надеждинский металлургический завод (НМЗ), где происходит переработка медно-никелевых концентратов и других никельсодержащих продуктов до файнштейна. Около 9 % всего объема кобальта, добываемого из руд, направляют на Медный завод, где в результате пирометаллургических операций часть металла теряется с отвальными шлаками. Порядка 40 % кобальта выводится из схемы медного производства в виде оборотных материалов, поступающих на НМЗ. В настоящее время извлечение кобальта в пирометаллургической цепочке НМЗ не превышает 55 % поступающего на переработку сырья. В статье выполнен обзор подходов и способов, которые могут быть применены при обеднении шлаков или снижении перехода кобальта в отвальные шлаки производства, что позволит повысить сквозное извлечение кобальта на пирометаллургическом переделе. Анализ мировой литературы позволил определить наиболее перспективные направления для повышения показателей обеднения кобальта, к которым относятся такие мероприятия, как переработка конвертерных шлаков в отдельном пиро- металлургическом агрегате; применение перспективных обеднительных агентов на основе сульфидов, углеродсодержащих восстановителей или ферросплавов; замена шлакообразующих агентов на конвертерном переделе в целях снижения перехода кобальта в конвертерные шлаки, а впоследствии и в отвальные шлаки.

1. Группа анализа рынков сырья, металлов и продукции. Рынок кобальта 2022. — URL: https://www.metalresearch.ru/cobalt_market.html (дата обращения: 27.06.2023).
2. Лондонская биржа металлов. — URL: www.lme.com (дата обращения: 27.06.2023).
3. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2023. — URL: https://www.usgs.gov/publications/mineralcommodity-summaries-2023 (дата обращения: 27.06. 2023).
4. Voisey’s Bay. Acquisition Presentation // Wheaton Precious Metals. P. 7, 17–19. — URL: https://www.wheatonpm.com/streams/Voiseys-Bay/default.aspx (дата обращения: 27.06.2023).
5. Рынок кобальта показал рекордный прирост, но остался дефицитным. Новости металлургии // Металлоснабжение и сбыт (metalinfo.ru). — URL: https://www.metalinfo.ru/ru/news/133819?ysclid=ley2yojwf6751046533 (дата обращения: 27.06.2023).
6. «Норникель» увеличил надежность производства кобальта. — URL: https://1line.info/news/economic/promyshlennost/nornikel-uvelichil-nadezhnost-proizvodstva-kobalta.html (дата обращения: 27.06.2023).
7. Россия не спешит заряжать батареи // Коммерсант. 03.04.2018. — URL: https://www.kommersant.ru/doc/3592261 (дата обращения: 27.06.2023).
8. Генкин А. Д., Дистлер В. В., Гладышев Г. Д. и др. Сульфидные медно-никелевые руды норильских месторождений. — М. : Наука, 1981. — 238 с.
9. Волянский И. В., Лихачева Т. А., Курчуков А. М., Миллер А. А. Реконструкция и модернизация Талнахской обогатительной фабрики. Основные аспекты // Цветные металлы. 2020. № 6. С. 6–11.
10. Лесникова Л. С., Волянский И. В., Дациев М. С., Арабаджи Я. Н. Внедрение технологии обогащения шихты богатых и медистых руд на Талнахской обогатительной фабрике // Цветные металлы. 2018. № 6. С. 32–37.

11. Цемехман Л. Ш., Фомичев В. Б., Ерцева Л. Н., Кайтмазов Н. Г., Козырев С. М. и др. Атлас минералогического сырья, технологических продуктов и товарной продукции ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель». — М. : Издательский дом «Руда и Металлы», 2010. — 336 с.
12. Арабаджи Я. Н., Юрьев А. И., Волянский И. В., Тозик В. М. Вовлечение в переработку в качестве техногенного сырья отвальных шлаков Медного завода ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» // Сб. докл. и каталог участников: по материалам VI Междунар. конф. «Металлургия-ИНТЕХЭКО-2013» (26–27 марта 2013 г., Москва). — М. : ИНТЕХЭКО, 2013. С. 133–136.
13. Бровкин В. Г., Пиотровский В. К. Переработка жидких конверторных шлаков. — М. : «Металлургия», 1978. — 104 с.
14. Мамонов С. В., Газаллеева Г. И. и др. Повышение технологических показателей переработки отвальных шлаков медеплавиль ного производства на основе их медленного охлаждения и ультратонкого измельчения // Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 2. С. 83–90.
15. Юрьев А. И., Муравьев В. В., Петров А. Ф., Брусничкина-Кириллова Л. Ю. Флотационное разделение никелевого шлака Медного завода Заполярного филиала на Надеждинском металлургическом заводе с получением никелевого и медного концентратов // Цветные металлы. 2020. № 6. С. 38–45.
16. Крупнов Л. В., Цымбулов Л. Б., Малахов П. В., Озеров С. С. Работа автогенных агрегатов в Заполярном филиале компании «Норникель» при переработке сырья с пониженным энергетическим потенциалом // Цветные металлы. 2022. № 2. С. 40–48.
17. Крупнов Л. В., Пахомов Р. А., Талалов В. А., Малахов П. В. Варианты изменения конструкции печей взвешенной плавки для улучшения динамики газового потока // Сборник тезисов докладов XIV Международной конференции, посвященной 40-летию Института химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (6–9 сентября 2021 г., Красноярск, Россия). — Красноярск : Научно-инновационный центр, 2021. С. 70–73.
18. Elliot B. J., Compain B., Muller R. G. Operation of the integrated flash furnace at Kalgoorlie nickel smelter // Extraction Metallirgy’89. Symposium at London 10–13 July. 1989. P. 467.
19. Ruismäki R., Danczak A., Klemettinen L., Taskinen P., Lindberg D. et al. Integrated battery scrap recycling and nickel slag cleaning with methane reduction // Minerals. 2020. Vol. 10, Iss. 5. DOI: 10.3390/min10050435
20. Резник И. Д., Соболь С. И., Худяков В. М. Кобальт. В 2 т. Т. 1. Исторический очерк. Сырьевые источники кобальта. Пирометаллургия кобальта. — М. : Машиностроение, 1995. С. 261–282.
21. Mitrasinovic A., Wolf A. Effect of reductants on valuable metals separation and recovery from copper cliff converter slag // High Temp. Mater. Proc. 2014. Vol. 33, Iss. 2. P. 123–129.
22. Резник И. Д., Соболь С. И., Худяков В. М. Кобальт. В 2 т. Т. 1. Исторический очерк. Сырьевые источники кобальта. Пирометаллургия кобальта. — М. : Машиностроение, 1995. С. 190–207.
23. Hara Y. Direct reduction of copper-cobalt sulphide mineral concent rates for metal/alloy production : Dissertation Thesis of Doctor of Technical Scienses. The University of Leeds. June 2014. — 310 p.
24. Yun Li, Cong Chang et al. Thermodynamic phase conversion process using gypsum wastes as sulfurizing agent // Journal of Sustainable Metallurgy. 2021. Vol. 7, Iss. 4. P. 1643–1653.