ООО «НОРД Инжиниринг», Москва, Россия¹ ; Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия²

Кузнецов А. В., генеральный директор¹, ассистент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий², эл. почта: kuznetsov@mailnord.net

Хахалин В. Д., ведущий инженер-технолог¹, ассистент кафедры цветных металлов и золота², эл. почта: v.hahalin@mailnord.net

Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

Базлов А. И., доцент, канд. техн. наук, эл. почта: bazlovmisis@gmail.com

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

Паймушкин П. Г., главный менеджер группы технологического контроля Дирекции сопровождения производства, эл. почта: PaymushkinPG@nornik.ru
Малахов П. В., главный инженер Научно-исследовательского центра Дирекции развития производства, эл. почта: MalakhovPV@nornik.ru

Продуктом пирометаллургической переработки медно-никелевых сульфидных концентратов Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель» является медно-никелевый файнштейн, охлажденные слитки которого перерабатывают в АО «Кольская ГМК» флотационным способом с получением селективных концентратов и магнитной фракции. Для повышения сквозного извлечения никеля и меди в готовую продукцию при флотационном разделении необходимо минимизировать содержание вторых (загрязняющих) металлов в целевых концентратах. Основным фактором, влияющим на селективность при разделении (при прочих равных условиях), является микроструктура файн штейна, свойства которой определяются скоростью охлаждения слитка, направленностью теплоотвода и его составом. Представлены исследования структуры промышленного слитка при стандартных условиях его охлаждения, разработки физико-математической модели его охлаждения при тех же условиях с помощью программного комплекса Pro Cast 2022 (ESI Group, Франция). Результаты изучения структуры слитка показали сильную неоднородность состава файнштейна по сечению слитка и, соответственно, большие различия в теплотехнических свойствах. Наименее благоприятными для разделения определены структуры, образующиеся при скорости охлаждения в интервале кристаллизации более 70 К/ч и имеющие преимущественно направленный в одну сторону теплоотвод. По результатам моделирования показано, что скорость охлаждения в интервале температур кристаллизации, обеспечивающая максимальную долю крупных (размер более 80–90 мкм) зерен сульфида меди формы близкой к сферической, составляет менее 70 К/ч. При таких условиях прогнозируется повышение селективности целевых металлов при флотационном разделении.

Авторы выражают благодарность принимавшим участие в работе коллективу Надеждинского металлургического завода и специалистам ООО «НОРД Инжиниринг» – веду щим инженерам-технологам Н. В. Верхотуровой и Е. В. Абрамову.

1. Крупнов Л. В., Мидюков Д. О., Дациев М. С., Ильин В. Б. Изменение ресурсной базы производства тяжелых цветных металлов на примере меди и никеля // Горный журнал. 2024. № 3. С. 10–16.
2. Крупнов Л. В., Мидюков Д. О., Малахов П. В. Направления поддержания сырьевой базы медно-никелевой подотрасли // Обогащение руд. 2022. № 2. С. 37–41.
3. Pakhomov R. A., Malakhov P. V., Krupnov L. V., Dymov I. M. Improving cobalt extraction through oxidative blowing of coppernickel matte // 12th International Conference of Molten Slags, Fluxes and Salts (MOLTEN 2024) Proceedings. June 19, 2024. Р. 1187–1193. DOI: 10.62053/zfvs9836
4. Крупнов Л. В., Малахов П. В., Озеров С. С., Пахомов Р. А. Анализ металлургии кобальта в России и подходы к повышению извлечения металла в готовую продукцию // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 25–33.
5. Рябушкин М. И., Романов А. Л., Пахомов Р. А., Цымбулов Л. Б. Анализ работы и модернизация участка магнитной сепарации в новой технологии переработки никелевого концентрата в АО «Кольская ГМК». Часть 1 // Цветные металлы. 2022. № 3. С. 60–68.
6. Рябушкин М. И., Романов А. Л., Пахомов Р. А., Цымбулов Л. Б. Анализ работы и модернизация участка магнитной сепарации в новой технологии переработки никелевого концентрата в АО «Кольская ГМК». Часть 2 // Цветные металлы. 2022. № 4. С. 12–19.
7. Peng X. et al. Recovery of nickel and iron from ferronickel powder and high nickel matte via the atmospheric leaching-hematite precipitation process // Canadian Metallurgical Quarterly. 2024. Vol. 63, Iss. 4. P . 1582–1591. DOI: 10.1080/00084433.2024.2306025
8. Zhou Xuantong, Liu Nian, Deng Zhigan, Jin Xin, Zhen Yong, Wei Chang, Li Xingbin. Sustainable recovery of valuable metals from high-grade nickel matte residue via sulfur dioxide pressure leaching and freeze crystallization // International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2025. Vol. 23, Iss. 11. DOI: 10.1515/ijcre-2025-0086
9. Astikainen O., Klemettinen L., Tammela J. et al. Industrial deportment of minor and trace elements in direct nickel matte smelting // JOM. 2024. Vol. 76. P. 5445–5458. DOI: 1007/s11837-024-06739-4
10. Liu Xuheng, Huang Jiahao, Zhao Zhongwei, Chen Xingyu, Li Jiangtao, He Lihua, Sun Fenglong. Nickel leaching kinetics of high-grade nickel matte with sulfuric acid under atmospheric pressure // Hydrometallurgy. 2022. Vol. 215. 105987. DOI: 10.1016/j.hydromet.2022.105987
11. Фокеева И. Г. Исследование закономерностей кристаллизации файнштейнов с повышенным содержанием меди : дис. … канд. техн. наук. – Санкт-Петербург, 2006. – 198 с.
12. Agar G. E., Khan F., Markovich B., Mukherjee A., Shea B., Kelly C. Laboratory flotation separation of INCO bulk matte // Minerals Engineering. 1996. Vol. 9, No. 12. Р. 1215–1226.
13. Vahed A., Mackey P. J., Warner A. E. M. A review of nickel pyrometallurgy over the past 50 years with special reference to the Former Inco Ltd and Falconbridge Ltd. // Ni – Co 2021: The 5th International Symposium on Nickel and Cobalt. 2021. P. 41–62. DOI: 10.1007/978-3-030-65647-8_2
14. Цейдлер А. А. Металлургия меди и никеля. – Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1958. – 392 с.
15. Crundwell F. et al. Extractive metallurgy of nickel, cobalt and platinum group metals. – 1st Ed. – Netherlands : Elsevier, 2011. – 583 р.
16. Абрамов Н. П., Ермаков Г. П., Мироевский Г. П. и др. Никелевые предприятия Китайской Народной Республики / Под общ. ред. Б. П. Онищина. – Москва : Руда и металлы, 1998. – 77 с.
17. Jacobs M. Process description and abbreviated history of Anglo Platinum’s Waterval Smelter // Proceedings of the Southern African Pyrometallurgy 2006. Johannesburg, 5–8 March 2006. Р. 17–28.
18. ESI Group, ProCAST 2010.0 User’s Manual (ESI Group, 2010). – URL: https://myesi.esi-group.com/system/files/documentation/ProCAST/2010/ProCAST_20100_UM.pdf (дата обращения: 05.03.2026).
19. Yang L., Chai L. H., Liang Y. F., Zhang Y. W. et al. Numerical simulation and experimental verification of gravity and centrifugal investment casting low pressure turbine blades for high Nb – TiAl alloy // Intermetallics. 2015. Vol. 66. P. 149–155. DOI: 10.1016/j.intermet.2015.07.006
20. Lu S.-L., Xiao F.-R., Guo Z.-H., Wang L.-J., Li H.-Y., Liao B. Numerical simulation of multilayered multiple metal cast rolls in compound casting process // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 93. Р. 518–528. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.09.114
21. Dantzig J. A., Rappaz M. Solidification. – Lausanne : EPFL Press, 2009. – Р. 105–151.
22. Thyse E., Akdogan G., Taskinen P., Viljoen K., Eksteen J. Towards understanding nickel converter matte solidification // Minerals Engineering. 2013. Vol. 54. P. 39–51. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.03.023
23. Рябко А. Г., Гродинский Г. И., Серебряков В. Ф. Исследование системы Cu – Cu2S – NiS – Ni // Известия вузов. Цветная металлургия. 1980. № 4. С. 23–26.
24. Индейкин И. А., Старых Р. В., Салимжанова Е. В., Фомичев В. Б., Крупнов Л. В. Влияние времени охлаждения слитков медно-никелевого файнштейна на показатели селективности его флотационного разделения // Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. № 1. С. DOI: 10.17073/0021-3438-2020-1-4-12