ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ |
|
|
ИНФОРМАЦИОННО
ТЕХНИЧЕСКИЙ |
ИТС |
|
ТР ) |
СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ |
12— |
|
|
ДОСТУПНЫМ
ТЕХНОЛОГИЯМ |
2016 |
ПРОИЗВОДСТВО НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА
ИТС 12-2016
Содержание
Введение...............................................................................................................................IV
Предисловие........................................................................................................................VII
Область применения.............................................................................................................1
Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовой промышленности..............................3
1.1 Производство и потребление никеля и кобальта.....................................................3
1.2 Никель- и кобальтсодержащие руды. Запасы и ресурсы......................................19
1.3 Добыча никеля и кобальта.......................................................................................24
1.4 Производство никеля и кобальта............................................................................26
1.5 Ресурсная база никеля и кобальта.........................................................................86
Раздел 2. Основные технологические процессы и оборудование,
применяемые в настоящее время при производстве никеля и кобальта в Российской Федерации. Текущие уровни эмиссий............................................................95
2.1 Производство никеля из сульфидных медно-никелевых
концентратов..................................................................................................................95
2.2 Характеристика процесса конвертирования........................................................110
2.3 Производство никеля из окисленных руд.............................................................131
2.4 Производство кобальта..........................................................................................137
Раздел 3. Определение наилучших доступных технологий...........................................143
Раздел 4. Наилучшие доступные технологии..................................................................146
Раздел 5. Экономические аспекты применения наилучших доступных
технологий при производстве никеля и кобальта...........................................................158
Раздел 6 Перспективные технологии при производстве никеля и кобальта...............160
6.1 Технология двухзонной печи Ванюкова................................................................160
6.2 Усовершенствование технологии гидрометаллургического
обогащения бедного никель-пирротинового концентрата.........................................165
6.3 Производство никеля электроэкстракцией и рафинированием ПНТП...............168
6.4 Производство никеля электроэкстракцией растворов
выщелачивания никелевого концентрата от разделения файнштейна...................170
6.5 Технология производства карбонильного никеля с использованием
синтеза среднего давления.........................................................................................172
Заключительные положения и рекомендации.................................................................176
Приложение А (обязательное) Сфера распространения настоящего
справочника НДТ...............................................................................................................181
II
ИТС 12-2016
Раздел 1. Мировое состояние никель-кобальтовойпромышленности1.1 Производство и потребление никеля и кобальта
Мировое производство первичного никеля во всех видах в 2014 году, по данным Международной группы по изучению никеля (International Nickel Study Group — INSG), составило 1 994 тыс. т. в том числе 350 тыс. т никеля в ферроникеле и около 450 тыс. т никеля в никелистом чугуне ([5], [6]).
Под первичным никелем, по определению INSG. 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, пелле-ты, рондели);
- никель класса II с содержанием никеля менее 99 % (ферроникель, оксид нике-ля/синтер, ютилити-никель, никелистый чугун).
Отдельная группа включает химикаты на основе никеля.
На долю 10 крупнейших производителей пришлось почти 93 % мирового выпуска. Практически недосягаемым лидером является Китай, на который приходится более 1/3 мирового производства. Россия занимает второе место с долей в 12% (таблица 1.1).
Таблица 1.1 — Производство никеля во всех видах в 2014 году по странам ([5], [6]) |
Страна |
Производство первичного никеля, тыс. т никеля |
Доля от мирового производства,
% |
Китай |
688 |
34,5 |
Россия |
241 |
12,1 |
ЕС |
200 |
10,0 |
Япония |
185 |
9.3 |
Канада |
147 |
7,4 |
Австралия |
139 |
7,0 |
Бразилия |
84 |
4.2 |
Новая Каледония |
67 |
3,4 |
Колумбия |
41 |
2.1 |
|
Страна |
Производство первичного никеля, тыс. т никеля |
Доля от мирового производства.
% |
ЮАР |
37 |
1,9 |
Прочие страны |
165 |
8,3 |
Мир в целом |
1 994 |
100,0 |
Мировое потребление первичного никеля во всех видах в 2014 году составило 1 863 тыс. т, из которых на долю первой пятерки стран — ведущих потребителей никеля пришлось 88 %. Безоговорочным лидером является Китай — более половины мирового потребления никеля, на Россию приходится менее 2%, т. е. ~ 30 тыс. т (таблица 1.2).
Таблица 1.2 — Потребление первичного никеля во всех видах в 2014 году по странам ([5], (6]) |
Страна |
Потребление первичного никеля, тыс. т никеля |
Доля от мирового потребления,
% |
Китай |
974 |
52,3 |
ЕС |
343 |
18,4 |
США |
158 |
8,5 |
Япония |
144 |
7,7 |
Южная Корея |
68 |
3,7 |
Россия |
31 |
1,7 |
Прочие страны |
145 |
7,7 |
Мир в целом |
1 863 |
100,0 |
|
Около 2/3 мирового потребления никеля приходится на сектор производства нержавеющей стали (рисунок 1.1). При этом структура потребления в отдельных странах может существенно отличаться от среднемировой. Так, в России, например, на производство нержавеющей стали приходится менее 1 / 3 от общего потребления никеля
4
ИТС 12-2016
Литье 3% Прочие |
|
Рисунок 1.1 — Области потребления никеля в 2014 году (100 % = 1 863 тыс. т)
«Л) |
По Никелевому контракту Лондонской биржи металлов (ЛБМ) может быть поставлен первичный никель (т. е. произведенный 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 (таблица 1.3).
Таблица 1.3 — Требования к составу первичного никеля, приведнные ASTM В39-79 (2013) и вВЛ 6516-2010 — Ni9990 |
Элемент, % масс. |
Стандарт ASTM |
Стандарт ЭВЛ" |
Сорт |
|
Ni9990 |
Ni+Co |
|
Min 99,90 |
Ni |
Min 99.80 |
|
Со |
Max 0,15 |
Max 0,08 |
Си |
Max 0,02 |
Max 0,02 |
С |
Max 0,03 |
Max 0,01 |
Fe |
Max 0,02 |
Max 0,02 |
S |
Max 0,01 |
Max 0,001 |
Р |
<0,005 |
Max 0,001 |
Мп |
<0,005 |
|
Si |
<0,005 |
Max 0,002 |
|
Элемент. % масс. |
Стандарт ASTM |
Стандарт GB/T |
As |
<0,005 |
Max 0,001 |
Pb |
<0,005 |
Max 0,0015 |
Sb |
<0,005 |
Max 0,0008 |
Bi |
<0,005 |
Max 0,0008 |
Sn |
<0,005 |
Max 0,0008 |
Zn |
<0,005 |
Max 0,002 |
Cd |
|
Max 0,0008 |
Mg |
|
Max 0,002 |
|
Таблица 1.4 — Марки никеля, зарегистрированные на ЛБМ |
Производитель |
Страна |
Марка |
Вид
продукции* |
ВНР Billiton Nickel West Pty Ltd |
Австралия |
ВНР BILLITON NICKEL BRIQUETTES |
Б |
Minara Resources Pty Ltd |
MINARA HIGH GRADE NICKEL BRIQUETTES |
Votorantim Metais S.A. |
Бразилия |
TOCANTINS ** |
К, РК |
The Cobalt Refinery Company Inc |
Канада |
SHERRITT NICKEL BRIQUETTES |
Б |
Vale Canada Limited |
VALE ELECTROLYTIC NICKEL |
РК |
VALE INCO |
К |
VALE NICKEL PELLETS |
д |
Jiangxi Jiangli Sci-Tech Co., Ltd |
Китай |
GUORUN |
К |
Jinchuan Group Co.. Ltd |
JINTUO GRADE 1 |
К, РК |
Norilsk Nickel Harjavalta Oy |
Финляндия |
NORILSK NICKEL HARJAVALTA CATHODES |
К. РК |
NORILSK NICKEL HARJAVALTA BRIQUETTES |
Б |
Eramet S.A. |
Франция |
NICKEL HP |
К, РК |
Sumitomo Metal Mining Co., Ltd |
Япония |
SUMITOMO METAL MINING CO. LTD |
РК |
|
6 |
ИТС 12-2016 |
Производитель |
Страна |
Марка |
Вид
продукции* |
|
|
SMM |
к |
Dynatec Madagascar S А |
Мадагаскар |
AMBATOVY NICKEL BRIQUETTES |
Б |
Glencore Nikkelverk AS |
Норвегия |
NIKKELVERK NICKEL |
К, РК |
PJSC MMC Norilsk Nickel |
Россия |
NORILSK COMBINE H-1 |
К, РК |
NORILSK COMBINE H-1Y |
К, РК |
JSC ‘ Kola GMK" |
SEVERONICKEL COMBINE H-1 |
К, РК |
SEVERONICKEL COMBINE H-1 Y |
К, РК |
Impala Platinum Ltd |
Южная Африка |
IMPALA NICKEL |
Б |
Rustenburg Platinum Mines Ltd |
RPM NICKEL |
К. РК |
Vale Canada Limited/Vale Europe Limited |
Великобритания |
VALE NICKEL PELLETS |
д |
RioZim Limited |
Зимбабве |
BCL EMPRESS ** |
К. РК |
* Б — брикеты; К — катоды; PK — резаные катоды; Д — дробь. ** Регистрация на ЛБМ не продлена. |
Ист.: ЛБМ |
|
7
Таблица 1 5 — Описание и химический состав некоторых марок никеля «регистрированных на ЛБМ (данные компаний) |
Марки |
VALE
ELECTROLYTIC
NICKEL |
VALE INCO |
VALE
NICKEL
PELLETS |
GUORUN |
JINTUO GRADE 1 |
NICKEL HP |
NIKKELVERK
NICKEL |
VALE
NICKEL
PELLETS |
Завод |
Thompson,
Канада |
Thompson.
Канада |
Copper Cliff Канада |
Китай |
Китай |
Sandouville.
Франция |
Nikkelverk.
Норвегия |
Clydach
Британия |
Химический состав |
N1 |
>99,91 |
>99,91 |
*99.98 |
299.98 |
99,99 |
99 99 |
>99 98 |
299.98 |
Со |
<0 06 |
<0 06 |
50,00005 |
50.007 |
0 005 |
<0.00009 |
<0 0002 |
50 00005 |
Fe |
<0,0002 |
<0.0002 |
50,001 |
50.005 |
0.002 |
0.0009 |
<0.001 |
50.01 |
С |
<0,0035 |
<0.0035 |
50,007 |
50.005 |
0 005 |
0.0021 |
<0.002 |
50,015 |
S |
<0.0002 |
<0,0002 |
SO 0005 |
50,001 |
0 001 |
<0 0003 |
<0 0002 |
50,0005 |
Си |
<0.001 |
<0.001 |
SO 0005 |
50.0005 |
0.0015 |
<0.00012 |
<0.0001 |
50.0005 |
Zn |
<0.0002 |
<0,0002 |
50 00005 |
50,001 |
0.001 |
<0.0001 |
<0 0002 |
50 00005 |
РЬ |
<0.0003 |
<0.0003 |
50.00005 |
50.0003 |
0,0003 |
0.00006 |
<0 0002 |
SO 00005 |
As |
<0.0013 |
<0,0013 |
50.00005 |
50.0008 |
0.0008 |
<0.00005 |
|
50 00005 |
Si |
|
|
SO 0005 |
50,0012 |
0 001 |
|
|
50.0005 |
Р |
|
|
50,00005 |
50,001 |
0.001 |
<0.0002 |
|
50 00005 |
Cd |
|
|
50 00005 |
50.0003 |
0.0003 |
<0.00001 |
|
50 00005 |
Sn |
|
|
50 00005 |
50.0003 |
0.0003 |
|
|
50 00005 |
Sb |
|
|
50,00005 |
50,0003 |
0.0003 |
|
|
50 00005 |
Bi |
|
|
50 00005 |
50,0003 |
0.0003 |
|
|
SO 00005 |
|
ИТС 12-2016
Приложение Б (обязательное) Перечни маркерных веществ и
технологических показателей...........................................................................................183
Приложение В (обязательное) Перечень НДТ...............................................................185
Приложение Г (обязательное) Энергоэффективность..................................................187
Библиография....................................................................................................................192
III
ИТС 12-2016
Введение
Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее — справочник НДТ) «Производство никеля и кобальта» разработан на основании анализа распространенных в Российской Федерации и перспективных технологий, оборудования, сырья, других ресурсов с учетом климатических, экономических и социальных особенностей Российской Федерации.
В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г. № 7 ФЗ «Об охране окружающей среды» [1] объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, подразделяются на четыре категории Производство цинка, свинца и кадмия включено в I категорию и отнесено к областям применения наилучших доступных технологий (НДТ). 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» определен в статье 1 Федерального закона № 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 ее применения
Структура настоящего справочника НДТ соответствует ПНСТ 21—2014 [2], формат описания технологий — ПНСТ 23—2014 [3], термины приведены в соответствии с ПНСТ 22—2014(4].
IV
ИТС 12-2016
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, примененных 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 наилучшим доступным технологиям (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 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. № 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
V
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 НДТ), 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, и рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.
Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.
VI
ИТС 12-2016
Предисловие
Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».
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 Росстандарта от 4 марта 2016 г №240 «О создании технической рабочей группы «Производство никеля и кобальта». Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке справочника НДТ, приведен 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 водопотреб-ление, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов. Из числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены решения, отнесенные к наилучшим доступным технологиям (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 (ВАТ) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries) с учетом 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,
VII
необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. № 863.
6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ
Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением правительства от 31 октября 2014 г. № 2178-р, приведена в разделе «Область применения».
7 Информация об утверждении и введении в действие
Настоящий справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 15 декабря 2016 г. № 1890.
Настоящий справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2017 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www. oost rul
VIII
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ
ПРОИЗВОДСТВО НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА
Production of nickel and cobalt
Дата введения — 2017-07-01
Область применения
Настоящий справочник НДТ «Производство никеля и кобальта» распространяется на процессы производства первичных никеля и кобальта, т. е. получаемых из рудного сырья.
Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности по производству первичных никеля и кобальта, которые могут оказать влияние на объемы 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;
- 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, включенные в область применения настоящего справочника НДТ
Дополнительные виды деятельности при производстве никеля и кобальта, а также соответствующие им справочники НДТ (названия справочников НДТ даны в редакции распоряжения Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р) приведены в таблице ниже.
1
Вид деятельности |
Соответствующий справочник НДТ |
Методы очистки сточных вод, |
ИТС 8-2016 Очистка сточных вод при произвол- |
направленные на сокращение сбросов металлов в водные объек- |
стве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях |
ты |
|
Методы очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферный |
ИТС 22-2016 Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух |
воздух |
при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях |
Хранение и обработка материалов |
Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов) |
Промышленные системы охлажде- |
ИТС 20-2016 Промышленные системы охла- |
ния. например градирни, пластинчатые теплообменники |
ждения |
Обращение с отходами |
ИТС 9-2016 Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)
ИТС 15-2016 Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов) |
Выработка пара и электроэнергии |
Сжигание топлива на крупных установках в це- |
на тепловых станциях |
лях производства энергии |
Вопросы производственно- |
ИТС 22.1-2016 Общие принципы произвол- |
экологического контроля |
ственного экологического контроля и его метрологического обеспечения |
В настоящем справочнике использованы термины и определения в соответствии с ПНСТ 22—2014 ([4]).
2