Производство никеля
Производство никеля
Никель — самый «молодой» из тяжелых цветных металлов. Его начали применять только в конце ХIХ в. Он был открыт в 1751 г. и впервые выделен в чистом виде в 1804 г. Никель получают из никелевых руд и минералов. На сегодняшний день никелевая промышленность занимает важное место среди подотраслей цветной металлургии.
Эволюция технологий
Развитие никелевой промышленности происходило благодаря постоянно растущему спросу на никель, обусловленному технологическим прогрессом и развитием промышленности. По этой причине технологические циклы становления никелевой промышленности можно соотнести с основными циклами развития мировой промышленности.
Развитие отрасли — основные события
  1. Зарождение никеля в Китае

    Китайские мастера использовали минералы никеля для создания сплава с медью и цинком. Из него изготавливали монеты, что стало первым известным применением никеля в металлругии.

  2. Открытие в Европе

    В Европе впервые обнаружен минерал никеля. Из-за неудачных попыток извлечь никель из этого минерала его назвали купферникель - дьявольская медь. Центры производства никеля неоднократно перемещались из одних точек земного шара в другие, что объяснялось наличием месторождений и общей экономической конъюнктурой.

  3. Промышленный старт в Швеции

    В Фалуне началась промышленная выплавка никеля из руд, содержащих, серный колчедан. В 90-х гг. XIX в. шведские месторождения оказались, по-видимому, практически исчерпанными. Лишь во время Первой мировой войны, в 1914–1918 гг., в связи с повышением спроса на металлический никель Швеция давала несколько десятков тонн этого металла (максимум - 49 т в 1917 г.).

  4. Никель в Норвегии

    Запущено производство никеля из пирротинов (с содержанием 0,9 – 1,5% Ni). Производство никеля в Норвегии в небольших размерах существует и по настоящее время (максимум - около 700 т в год - производился во время войны 1914–1918 гг.).

  5. Открытие на Урале

    Первое месторождение никелевых руд на территории страны было открыто на Урале в 1855 г. Уральские месторождения никелевых руд, содержащие около 2 % никеля, рассматривались как один из главных источников сырья для мировой никелевой промышленности. После открытия никелевых руд на Урале М. А Даниловым, П. А.Демидовым и Г. М. Пермикиным был произведен целый ряд опытов по их переработке.

  6. Первый Российский опыт

    В Ревдинске проведены эксперименты по выплавке никеля. За 4 года удалось получить 57,3 т металла – первые серьезные объемы российского никеля.

  7. Новая Калеодония – мировой лидер

    Разработка месторождений никелевых руд в Новой Каледонии началось в 1877 г. Благодаря использованию этих руд мировое производство никеля в 1882 г. достигло почти 1000 т. Добытая здесь руда перерабатывалась на месте лишь в ограниченных количествах, основная ее масса отправлялась и Европу. Затем вследствие высоких транспортных расходов в Европу стали импортировать в основном богатые штейны, содержащие 75–78 % Ni, в количестве около 5000 т в год. В дальнейшем было предложено получать металлический никель в Новой Каледонии, для чего обществом «Никель» был сооружен рафинировочный завод.

  8. Формирование никелевой Канады

    Никелевая промышленность в Канаде возникла в конце 80-х гг. XIX в. Здесь работали две фирмы: английская Mond Nickel Со. и американская International Nickel Со., объединившиеся в 1928 г. в мощный мировой трест под названием International Nickel Company of Canada, который поставлял на рынок около 90% производимого тогда в мире никеля и эксплуатировал месторождения, расположенные вблизи г. Седбюри.
    Фирма Mond Nickel Co. проплавляла свои руды на заводе в Конистоне на штейн, который отправлялся для дальнейшей переработки в Англию на завод в Клейдаке. Фирма International Nickel Co. выплавленный на заводе в Копперклифе штейн отправляла для получения металла на завод в Порт-Кольборне.

  9. Германия и Австро-Венгрия

    Центр никелевой сосредоточился в Германии и Австро-Венгрии. Сначала она базировалась здесь исключительно на мышьяковистых рудах Шварцвальда и Гладбаха, а с 1901 г. (и особенно в 1914–1918 гг.) - на окисленных рудах Силезии (Франкенштейн).

  10. Роль Урала в формировании никелевой промышленности

    Крупное производство никеля в России возобновилось в период Первой мировой войны. Уже в 1915 году на Урале (Уфалейский завод) начались первые опыты по выплавке никелевого штейна. Параллельно в Петербургском политехническом институте и на заводах исследовались методы извлечения никеля из уфалейских руд.
    В 1916 году эксперименты продолжились на Ревдинском заводе, где пробовали плавить бедные руды в шахтных и доменных печах. Однако в тот период эти разработки не переросли в полноценное промышленное производство.
    Практическое воплощение эти наработки нашли позже: первый в СССР никелевый завод был запущен на Урале в 1934 году, что заложило основу для формирования отечественной никелевой отрасли.

  11. Огневой никель

    В 1939 г. был получен первый огневой никель на Норильском малом металлургическом заводе и комбинате «Североникель» на Кольском полуострове.

  12. Рост советского производства

    Предприятия в Норильске и на Кольском полуострове выпускали уже сотни тонн никеля ежегодно, закрепив СССР среди мировых производителей.

Описание технологии
Любая произведенная продукция имеет свой период существования, который характеризуется ее производством, потреблением, утилизацией в окружающей среде либо переходом в качестве исходного сырья или вспомогательного вещества в производство другой продукции. Таким образом, последовательные и взаимосвязанные стадии продукции от приобретения, производства из природных ресурсов или сырья до конечного размещения в окружающей среде (в виде отходов, сбросов и выбросов) называют жизненным циклом продукции (ISO 14044:2006. Экологический менеджмент. Оценка жизненного цикла. Требования и рекомендации).
Производство никеля




Сравнение технологий производства никеля

Расход ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ являются основными показателями по ресурсо- и энергосбережению при производстве никеля.

Технологические показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, соответствующие НДТ
Очистить все поля
Технологические показатели загрязняющих веществ в сбросах в водные объекты, соответствующие НДТ
Очистить все поля
Экономика

Потребление первичного никеля в 2021 г. выросло на рекордные 17 % относительно 2020 года, до 2,85 млн тонн. Сокращение объемов производства нержавеющей стали в Китае, вызванное энергетическим кризисом, было компенсировано наращиванием выплавки в Индонезии и значительным ростом спросом на никель для производства аккумуляторных батарей по причине высоких темпов роста продажи электромобилей. В прочих сегментах потребления (помимо производства нержавеющей стали и аккумуляторных батарей) рост составил 9 % на фоне восстановления экономики после острой фазы пандемии коронавируса и пополнения запасов по всей цепочке создания добавленной стоимости.  Потребление никеля по отраслям представлено на рисунке 1



Нержавеющая сталь1972 (69%)

Аккумуляторы369 (13%)

Сплавы и суперсплавы198 (7%)

Гальванопокрытия148 (5%)

Спецстали136 (5%)

Прочие отрасли28 (1%)

Рисунок 1. Потребление никеля по отраслям в 2021 г., тыс.т

Производство нержавеющей стали продолжало оставаться основной отраслью применения. Добавление никеля в качестве легирующего элемента для стабилизации аустеничной структуры придает стали усиленную коррозионную устойчивость, жаропрочность, свариваемость, пластичность и устойчивость в агрессивных средах.
В аккумуляторной промышленности никель используется в качестве одного из основных компонентов при производстве прекурсоров катодного материала для аккумуляторных батарей. В 2021 г. потребление никеля в данном секторе выросло на 73 %, до 369 тыс. т. Ключевым типом аккумуляторов являются литиево-ионные аккумуляторы (Li-ion) благодаря высокой энергоемкости и сохранению емкости батареи после относительно большого количества перезарядок.
Увеличение производства литиево-ионных аккумуляторов было обусловлено прежде всего электрификацией автотранспорта. В 2021 г. продажи электромобилей (подключаемых гибридов и автомобилей на аккумуляторных батареях) выросли более чем в два раза, до 6,5 млн единиц, а с 2015 по 2021 г. среднегодовой темп роста составил более 50 %. Основными факторами роста электрификации транспорта являются государственное стимулирование, ужесточение экологических норм, улучшение технических характеристик аккумуляторов и удешевление производства батарейных ячеек.
Потребление никеля в прочих отраслях (сплавы, гальванопокрытия, спецстали) в 2021 году увеличилось на 9 %, или 41 тыс. тонн, на фоне постепенного восстановления экономической активности после острой фазы пандемии коронавируса при устойчиво высоком спросе со стороны конечных потребителей в автомобилестроении и транспортном машиностроении, а также строительном и нефтегазовом секторах.
Производство первичного никеля по отраслям в 2021 г. по отраслям представлено на рисунке 2. 

Черновой ферроникель1288 (48%)

Металлический никель787 (29%)

Ферроникель378 (14%)

Химические соединения197 (7%)

Оксид никеля и utility-никель42 (2%)

Рисунок 2. Потребление первичного никеля по отраслям в 2021 г., тыс.т