АО «Кольская ГМК», Мончегорск, Россия:

М. И. Рябушкин, первый заместитель генерального директора – главный инженер, эл. почта: RyabushkinMI1@kolagmk.ru

ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:
Р. А. Пахомов, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, канд. техн. наук, эл. почта: PakhomovRA@nornik.ru
Л. Б. Цымбулов, директор Департамента по исследованиям и разработкам, докт. техн. наук
Ю. А. Савинова, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, канд. техн. наук

Реализация проекта нового никелевого производства АО «Кольская ГМК» по технологии хлорного выщелачивания никелевого порошка с последующей электроэкстракцией никеля с нерастворимыми анодами привела к изменению работы рафинировочного цеха, отказу от применения электропечей для выплавки анодов и введению в эксплуатацию передела магнитной сепарации, который обеспечивает повышение качества никелевого порошка трубчатых печей, удаляя из него непрореагировавший уголь, оксиды металлов и другие немагнитные компоненты. В то же время исключение из технологической цепочки электропечей обусловило необходимость серьезного контроля содержания углерода и шлакообразующих компонентов в никелевом порошке, отправляемом на хлорное выщелачивание. В работе рассмотрена история развития переработки никелевого огарка, продукта печей кипящего слоя, представлены этапы модернизации металлургического производства на предприятии АО «Кольская ГМК». Также дан анализ особенностей современной переработки никелевых концентратов от разделения файнштейна до получения металлического никелевого порошка, который впоследствии отправляют на хлорное выщелачивание, где он растворяется в присутствии газообразного хлора; полученный раствор очищают от меди, железа, цинка и кобальта, после чего сульфат-хлоридный раствор поступает в электролизные ванны для получения катодного никеля высокой чистоты. Проведен анализ состава основных компонентов в исследуемых материалах технологической цепочки переработки никеля. Особое внимание уделено анализу поведения диоксида кремния в технологической цепочке как одной из самых проблемных примесей нового процесса переработки никелевого концентрата.

1. Geld P. V., Esin O. A. High-temperature reduction processes. Sverdlovsk : Metallurgizdat, 1957. 646 p.
2. Xi Z., Wang Z., Li X., Guo H. Improving the Desulfurization Degree of High-Grade Nickel Matte via a Two-Step Oxidation Roasting Process. Metallurgical and Materials Transactions B. 2018. Vol. 49. pp. 1834–1840.
3. Klyushnikov A. M., Gulyaeva R. I., Selivanov E. N., Pikalov S. M. Kinetics and mechanism of oxidation for nickel-containing pyrrhotite tailings. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2021. Vol. 28. pp. 1469–1477.
4. Izerbakh Yu. F., Sidak N. A. Production of high-activity gas nickel powder. Norilsk, 1965. pp. 34–43.
5. Sukhov M. N., Bryndin V. G., Svechnikov G. S. Developing processes and devices for fluidized bed reduction of nickel protoxide. Norilsk, 1963.
6. Alekseev Yu. V. Talking one more time about the factors that impact the quality of nickel powder. Tsvetnye Metally. 1962. No. 12. pp. 59, 60.
7. Syromyatnikov N. I., Volkov V. F. Fluidized bed processes. Sverdlovsk : Metallurgizdat, 1959. 248 p.
8. Tatosyan E. K., Bryukvin V. A., Vinetskaya T. N., Blokhina L.I., Melnik Yu. I. Analyzing the activity of nickel powders produced in fluidized bed furnaces. Tsvetnye Metally. 1993. No. 5. pp. 16–18.
9. Baykov A. A. Research papers. Vol. 2: Papers in metallography (metals science), the theory of metallurgical processes and general and physical chemistry. Moscow : Izdatelstvo AN SSSR, 1948. 592 p.
10. Rostovtsev S. T. Theory of metallurgical processes. Moscow : Metallurgizdat, 1956. 515 p.
11. Chufarov G. I., Tatievskaya E. P. Adsorption- and kinetics-based theory behind metal oxide reduction. Moscow : Izdatelstvo AN SSSR, 1953. pp. 21–23.
12. Chufarov G. I., Zhuravleva M. G., Balakirev V. F. Status of the metals reduction theory. Moscow : Nauka, 1970. pp. 7–15.
13. Chufarov G. I., Zhuravleva M. G. Catalytic phenomena associated with the reduction of metal oxides and chemical compounds. Moscow : Metallurgizdat, 1964. pp. 21–32.
14. Leontiev L. I. On the mechanism and kinetics behind the reduction of calcium ferrites: Extended abstract of Candidate of Technical Sciences dissertation. Sverdlovsk, 1964. 15 p.
15. Elyutin V. P., Pavlov Yu. A., Polyakov V. P. Interaction between metal oxides and carbon. Moscow : Metallurgiya, 1976. 359 p.
16. Balandin A. A. The issues of chemical kinetics, catalysis and reactivity. Moscow : Izdatelstvo AN SSSR, 1955. 884 p.
17. Brusakov Yu. I., Varyushenkov A. M., Isaeva E. P. The type of carbonaceous reducing agent and how it changes the physico-chemical properties of burden used for the production of aluminium-silicon alloys. Trudy VAMI. 1971. p. 52.
18. Varyushenkov A. M., Arakelyan O. I., Isaeva E. P. Carbon reduction of silica in application to the production of crystalline silicon. Trudy VAMI. 1972. p. 118.
19. Varyushenkov A. M., Kiselev A. M., Isaeva E. P. Understanding the reducing ability of carbonaceous materials. Trudy VAMI. 1973. p. 106.
20. Kozlov V. M., Guseva N. S. Effect of carbonaceous materials on the gasification of silicon dioxide. Trudy VAMI. 1986. p. 77.
21. Seregin P. S. Feeding fuel oil in the Severonikel tube kilns as a reducing agent: Pilot testing. Saint Petersburg : Institut Gipronikel, 2009. 9 p.
22. Seregin P. S. Pilot testing of poorly caking coal from the Kuznetsk Coal Basin as a reducing agent in the Severonikel tube kilns. Saint Petersburg : Institut Gipronikel, 2009. 23 p.
23. Seregin P. S. Pilot testing of low-ash coal from the Bachatsky Mine (property of Kuzbassrazrezugol OJSC) in the Severonikel tube kilns. Saint Petersburg : Institut Gipronikel, 2009. 20 p.
24. Seregin P. S. Pilot testing of anthracite (Gukovugol OJSC) as a reducing agent in the Severonikel tube kilns. Saint Petersburg : Institut Gipronikel, 2009. 15 p.
25. Seregin P. S. Pilot testing of tube kiln regimes to obtain an active fraction of nickel powder at Severonikel. Saint Petersburg : Institut Gipronikel, 2009. 13 p.
26. K. A. Demidov, S. G. Besedovskiy, V. F. Kozyrev, L. Sh. Tsemekhman et al. Method of producing an active nickel powder. Patent RF, No. 2359049. Applied: 18.06.2007. Published: 20.06.2009. Bulletin No. 17.

27. Tsapah S. L., Demidov K. A., Khomchenko O. A., Sadovskaya G. I. Mechanism of processing of copper-nickel matte concerning chlorine based on technology of electrolytic nickel production. Tsvetnye Metally. 2009. No. 9. pp. 72–75.
28. Khomchenko O. A., Sadovskaya G. I., Dubrovskiy V. L., Smirnov P. V., Tsapakh S. L. Development and implementation of chlorine technology of nickel and cobalt at JSC “Kola MMC”. Tsvetnye Metally. 2014. No. 9. pp. 81–88.
29. K. A. Demidov, S. G. Besedovskiy, N. A. Shelestov, O. A. Khomchenko, G. I. Sadovskaya, S. I. Zhilichkin. Method of production of electrolytic nickel. Patent RF, No. 2303086. Applied: 20.02.2007. Published: 20.07.2007. Bulletin No. 20.
30. G. P. Miroevskiy, A. N. Golov, I. G. Ermakov, V. F. Kozyrev, V. A. Odintsov et al. Method of electrolytic refining of nickel. Patent RF, No. 2144098. Applied: 27.05.1999. Published: 10.01.2000.
31. Tsapakh S. L., Lutova L. S., Chetverkin A. Yu. To a problem of copper deposition in presence of elemental sulfur and a reducing agent. Tsvetnye Metally. 2012. No. 4. pp. 26–31.
32. Jeangros Q., Hansen T. W., Wagner J. B., Damsgaard C. D., Dunin-Borkowski R. E. et al. Reduction of nickel oxide particles by hydrogen studied in an environmental TEM. Energy Materials & Thermoelectrics, Mater Science. 2013. No. 48. pp. 2893–2907.
33. Manukyan K. V., Avetisyan A. G., Shuck C. E., Chatilyan H. A., Rouvimov S. et al. Nickel oxide reduction by hydrogen: kinetics and structural transformations. The Journal of Physical Chemistry C. 2015. Vol. 28. pp. 16131– 16138.
34. Dong Soo Lee, Dong Joon Min. A Kinetics of hydrogen reduction of nickel oxide at moderate temperature. Metals and Materials International. 2019. Vol. 25. pp. 982–990.
35. Quiroz Cabascango V. E., Bazhin V. Yu. Nickel oxide reduction in CO/CO₂ gas mixtures in reverberatory furnaces. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. 022028.
36. Mamyan S., Chatilyan H. A., Kharatyan S. L. Kinetic features of nickel oxide reduction by methane at non isothermal conditions. XV International Symposium on Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Moscow. 2019. pp. 254–256.
37. Yan-ling Zhang, Wen-Ming Guo, Yang Liu, Xin-lei Jia. Reduction mechanism of Fe₂O₃ – Cr₂O₃ – NiO system by carbon. Journal of Central South University. 2016. Vol. 23. pp. 1318–1325.
38. Krishtal M. M., Yasnikov I. S., Polunin V. I., Filatov A. M., Ulianinkov A. G. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: Examples of practical application. Moscow : Tekhnosfera, 2009. 206 p.
39. Savinova Yu. A., Rumyantsev D. V., Mishina O. Yu., Bannikova S. A., Somov P. A. Analyzing the material composition and morphology of finely dispersed metallurgical dusts by means of scanning electron/ion microscopy and X-ray microanalysis. Proceedings of the 28th Russian Electron Microscopy Conference. Chernogolovka. 2020. 5–10 September. pp. 110–111.
40. Savinova Yu. A. Developing a process for processing sulphide ore concentrates of non-ferrous metals that would involve oxidizing roasting in fluidized-bed furnaces:Candidate of Technical Sciences dissertation: 05.16.02. Saint Petersburg, 2018. 155 p.