Китай: никель и хром — новые технологии добычи? 

Когда слышишь про ?новые технологии? в добыче никеля и хрома в Китае, сразу хочется спросить: а что, собственно, в них нового? Часто за громкими заголовками скрывается всё та же гидрометаллургия или пирометаллургия, но с другим PR. Однако, если копнуть глубже — а я имел дело с сырьём на северо-западе Китая, в Шэньси и Синьцзяне, — то изменения есть, и они скорее не в революционных прорывах, а в адаптации и комбинации процессов под конкретные, часто низкокачественные, месторождения. Вот об этом и поговорим, без лакировки.

Контекст: почему именно никель и хром, и при чём тут Китай

Китай — крупнейший потребитель нержавеющей стали в мире. А основа нержавейки — это как раз никель и хром. Своих богатых, легкодоступных руд у страны катастрофически мало. Латимериты в Индонезии? Да, но политика экспортных запретов меняется, и китайские компании десятилетиями зависели от филиппинского никеля. Хром? В основном ЮАР и Казахстан. Поэтому логика проста: нужно выжимать максимум из того, что есть внутри, а это часто сложные, низкосортные руды с высоким содержанием примесей. Не ?новые технологии? ради технологий, а вынужденная оптимизация.

Я помню, как лет семь назад на одном из симпозиумов в Сиане обсуждали как раз проекты по переработке латеритных никелевых руд. Все говорили про высокое давление и кислотное выщелачивание (HPAL). Технология-то не нова, её ещё в 60-х применяли. Но для Китая новизна была в масштабировании и, главное, в попытках снизить чудовищные капитальные затраты и коррозионную нагрузку на оборудование. Многие проекты тогда так и остались на бумаге — слишком дорого.

И вот здесь возникает интересный момент. Когда нет возможности строить гигантские HPAL-заводы, начинается работа над гибридными методами. Например, комбинация пирометаллургического предварительного восстановления (чтобы убрать часть примесей) с последующим гидрометаллургическим этапом. Это не красиво звучит в пресс-релизе, но на практике позволяет использовать местные угли и строить установки меньшего масштаба. Эффективность? Спорная, но для конкретного месторождения в Ганьсу это сработало.

Никель: не HPAL единым. Опыт с карбонатным выщелачиванием

Отойдём от мейнстрима. В Шэньси я видел попытку внедрения технологии карбонатно-аммиачного выщелачивания для окисленных никелевых руд. Идея в том, чтобы использовать аммиак и углекислый газ для селективного извлечения никеля в виде комплекса. Преимущество — меньшая агрессивность среды по сравнению с серной кислотой, можно использовать более дешёвую сталь для реакторов.

Но дьявол в деталях. Основная проблема — скорость процесса. Она низкая. Чтобы добиться приемлемого извлечения, нужны огромные ёмкости и долгое время выдержки. На опытной установке это выглядело как ряд гигантских, медленно перемешиваемых чанов. Экономика проекта сильно зависела от стоимости тепла для поддержания температуры процесса (около 50°C) и от рекуперации аммиака. Часть его неизбежно терялась, и это било по себестоимости.

Был ли проект успешен? Частично. Его не закрыли, но и не масштабировали до крупного завода. Он работает как опытное производство, поставляя небольшой объём никелевого концентрата для специальных сплавов. Вывод? Технология рабочая, но для массового товарного никеля в Китае пока не конкурентна. Однако этот опыт бесценен — он дал кучу данных по поведению местных руд в щелочной среде.

Побочная история: проблема с магнием

В тех же шэньсийских рудах часто высокое содержание магния. В кислотных процессах он растворяется вместе с никелем, съедая реагенты и создавая проблемы на стадии очистки раствора. В карбонатно-аммиачном процессе магний в идеале должен оставаться в твёрдом остатке. Но на практике часть всё равно переходила в раствор, образуя трудноудалимые отложения (соли) в трубках теплообменников. Боролись с этим добавками ингибиторов, но это была постоянная головная боль для технологов на площадке. Такие мелочи редко попадают в отчёты, но именно они определяют, будет ли процесс стабильно работать 300 дней в году.

Хром: фокус на хромистых железняках и хвостах

С хромом история другая. Крупные месторождения хромитов в Китае есть (например, в Тибете), но их разработка осложнена логистикой и экологическими требованиями. Поэтому много внимания уделяется вторичным ресурсам и бедным рудам.

Один из трендов — глубокая переработка хромистых железняков. Раньше их часто отправляли в отвалы из-за низкого соотношения Cr/Fe. Сейчас пытаются применять комбинированные методы сепарации: магнитную сепарацию высокой интенсивности, гравитацию, а потом ещё и флотацию. Цель — получить товарный хромитовый концентрат и попутно железосодержащий продукт. Эффективность извлечения хрома удалось поднять с 60% до 82-85% на одной из фабрик в провинции Внутренняя Монголия, с которой я знаком. Но себестоимость процесса выросла значительно.

Ещё одно направление — извлечение хрома из шламов и хвостов сталеплавильного производства. Тут часто идут по пути плавки в небольших электродуговых печах с получением феррохрома. Технология стара как мир, но ?новизна? в системах подачи и подготовки тонкодисперсного сырья, а также в утилизации тепла отходящих газов. Без этого экономика не сходилась.

Связующее звено: материалы и смежные отрасли

Любая новая, или обновлённая, технология добычи и переработки упирается в материалы. Агрессивные среды, высокие температуры, абразивные пульпы — всё это требует специального оборудования. Вот здесь опыт смежных отраслей бесценен.

Возьмём, к примеру, компанию ООО Шэньси Топ Метал (https://www.sxtopmetals.ru). Они известны как профи в области титана и его сплавов. В последние годы они занялись разработкой тугоплавких металлов. Почему это важно? Потому что при работе с теми же хромсодержащими расплавами или в условиях высокотемпературной коррозии стандартные нержавеющие стали долго не живут. Нужны материалы на основе молибдена, ниобия, ванадия — тех самых тугоплавких металлов. Опыт компании в R&D титановых сплавов, особенно плит и поковок, напрямую пересекается с задачами создания более стойкого оборудования для металлургии. На их сайте видно, что они движутся в эту сторону. Это не прямое решение для добычи никеля и хрома, но критически важная часть технологической цепочки. Без прогресса в конструкционных материалах многие процессы просто не выйдут на устойчивую рентабельность.

Я сталкивался с ситуацией, когда на пилотной установке по восстановлению хрома изводили одну термопару за другой. Стандартные быстро выходили из строя в восстановительной атмосфере при температуре под 1500°C. Проблему решили, установив защитные гильзы из специального сплава на основе молибдена. Поставщик как раз ссылался на опыт работы с компаниями вроде Шэньси Топ Метал по схожим задачам для аэрокосмической отрасли. Отраслевой опыт мигрирует.

Провалы и уроки: история одного ?инновационного? завода

Хочется рассказать и о неудаче, чтобы картина была полной. Где-то в 2018-2019 годах на севере Китая запустили небольшой завод по извлечению никеля из техногенных отвалов (старых хвостов обогащения) с помощью бактериального выщелачивания. Идея была красивой: дешёвые реагенты, низкие температуры, экологично.

Но на практике столкнулись с тем, что бактериальная культура была очень чувствительна к колебаниям температуры (зимы там суровые) и к примесям в хвостах, состав которых, как выяснилось, сильно варьировался от партии к партии. Процесс то работал, то затухал. Стабилизировать его не удалось. Завод проработал чуть больше года, большую часть времени на низкой загрузке, и был законсервирован. Основной урок: для биотехнологий нужна высочайшая стабильность сырья, чего в случае со старыми отвалами добиться практически невозможно. Слишком много переменных. Сейчас этот объект иногда водят на экскурсии студентам-металлургам как пример того, как лабораторный успех разбивается о практику.

Итак, новые технологии или нет?

Возвращаясь к начальному вопросу. Глобально прорывных, ?космических? технологий в добыче никеля и хрома в Китае я не вижу. Вижу другую тенденцию: ситуативную, прагматичную адаптацию и комбинирование известных методов. Фокус сместился на энергоэффективность, утилизацию попутных продуктов и работу с низкокачественным сырьём.

Успех теперь измеряется не столько процентным извлечением из чистой руды в лаборатории, сколько общей экономикой проекта, включая стоимость утилизации отходов и соответствие жёстким экологическим нормативам. Технология, которая десять лет назад считалась бы тупиковой из-за низкой скорости, сейчас может получить шанс, если она позволяет использовать местное, дешёвое сырьё и снижает углеродный след.

Поэтому, читая про ?новые технологии?, стоит смотреть не на название процесса, а на конкретные параметры: для какого типа руды, какая конечная себестоимость продукта, какая стойкость оборудования. Именно в этих, не самых гламурных деталях, и происходит сегодня реальное движение в китайской добыче никеля и хрома. И это, пожалуй, даже интереснее, чем ожидание какой-то одной серебряной пули.