Переработка медно никелевых руд

От Мангазеи до Норильлага

Сегодня Норильск – крупнейший мировой центр металлургии и один из самых больших городов за Полярным кругом. Начиналось все в древней златокипящей Мангазее.

В XVII веке из руды, которую мы ныне называем норильской, плавили медь. Спустя век после того как Мангазея из-за пожара исчезла с лица земли, енисейские золотопромышленники пожертвовали почти две тысячи рублей на снаряжение Туруханской экспедиции. Участвовали в ней И. А. Лопатин и Ф. Б. Шмидт, в честь которого потом назвали гору в Норильске. Ученые подтвердили: медь в Заполярье есть, есть и уголь, а дудинский купец Сотников рискнул соорудить первую плавильную печь. Сложил он ее из кирпичей дудинской церкви, которую разобрал с ведома енисейского архиерея, пообещав тому построить церковь новую, деревянную. Плавильня не выдержала высоких температур и быстро разрушилась. Купец успел выплавить лишь три тонны черновой меди. На этом затею свою овладеть несметными норильскими богатствами он оставил.

А в 1919 году за исследование норильской земли принялся Николай Урванцев. Он подтвердил обширные запасы полиметаллических руд и каменного угля и построил первый дом на месте будущего Норильска, который сохранился до наших дней. Вряд ли Николай Урванцев подозревал, что через некоторое время он будет принимать участие в разработке норильского месторождения как заключенный Норильлага – в 1938 году его арестовали за вредительство и участие в контрреволюционной организации. Освободили только в 1945-м, а к концу жизни даже наградили вторым орденом Ленина.

В июне 1935-го правительство СССР приняло судьбоносное для страны решение: рудникам и обогатительной фабрике на северной земле быть. «Норильскстрой» вошел в состав НКВД СССР – одну из самых масштабных и сложных строек века суждено было поднимать руками «врагов народа», которых на тот момент имелось в государстве с избытком. Норильлаг расформировали только в 1957 году, за это время через него прошло более 500 тысяч человек, включая граждан 22 зарубежных стран.

Ими был построен полиметаллический комбинат, железная дорога и первые дома Норильска, норильлаговцы получили первый никель. Александр Гаевский, бывший узник лагеря, в своих воспоминаниях пишет: «Шутники говорили, что в Норильске живут три национальности: основная – зэки (заключенные), и две малых – вн (вольнонаемные) и вохр (охрана). Зэки в свою очередь делились на контриков (враги народа) и урок (уголовники)». А ведь по официальной версии СССР, Норильск построили комсомольцы… Нет, комсомольцы тоже на славу потрудились в суровой тундре, но основы, на которых до сих пор держится Норильск и его промышленность, созданы и заложены были зэками. Георгий Жженов, Лев Гумилев, астроном Николай Козырев и сотни тысяч других известных и не очень людей добывали уголь, строили шахты и работали в порту – к 1939 году на территории Норильска и Дудинки было пять лагерных отделений.

Параллельно со стройкой рудников и фабрик начали прокладывать узкоколейку Норильск – Валек, а затем Норильск – Дудинка. Дороги эти строили ударными темпами, вместо мостов через реки делали намороженные дамбы, для укладки полотна использовали торф и валежник, на шпалы шла сырая лиственница. Сто с небольшим километров железной дороги из Норильска в Дудинку поезд преодолевал за несколько дней. Первые заполярные узкоколейки быстро пришли в негодность, их потом не раз реконструировали и перестраивали. Работала норильская узкоколейка всего 17 лет (потом пути разобрали и построили дорогу нормальной колеи), но Норильск, фабрики и рудники обязаны ей своим существованием. В те годы дорога эта была единственным способом доставки стройматериалов.

Национальность – норильчанин

Есть в Норильске мемориал – «Голгофа». Расположен он у подножия горы Шмидтиха на том страшном месте, где в общих могилах когда-то хоронили умерших узников Норильлага. Бывший заключенный Александр Гаевский пишет в воспоминаниях: «Нашлись рационализаторы, предложили индивидуальных гробов не делать, а вывозить покойников в больших деревянных ящиках-контейнерах, из которых в местах захоронения их вываливали в большие ямы. Экономия дефицитного лесоматериала. Следующее предложение – зачем хоронить в белье, его и так не хватает. Стали хоронить голыми, только с фанерной биркой на шее с номером. Людей экономить не было нужды, их в летнюю навигацию завозили достаточно, с учетом большой смертности».

В лагере сидели, точнее, работали люди более чем 22 национальностей. К примеру, сюда почти полным составом этапировали эстонскую армию и выслали команду испанского корабля. Но, конечно же, большую часть заключенных составляли русские. Им, а также литовцам, эстонцам, полякам и евреям, на «Голгофе» поставили отдельные мемориалы. О числе погибших в Норильлаге до сих пор нет точных данных, но некоторые источники называют цифру 30 тысяч человек.

№ 49 / 639

Процесс плавки

При производстве медно-никелевых сплавов придерживаются сравнительно похожих технологий. Мельхиор, нейзильбер, куниаль, константан, манганин сначала плавят в индукционных печах под слоем прокаленного древесного угля. Добавление к шихте отходов допускается до 80%.

Процесс плавки начинается с меди и никеля. По мере их расплавления добавляются отходы крупным куском, потом мелкие. В последнюю очередь загружается цинк. После окончательного расплавления шихты производят раскисление марганцем и кремнием (нейзильбер), либо кремнием и марганцем (константан и мельхиор). После этого с поверхности расплава убирают весь шлак и добавляют еще древесного угля. Нагревают раскаленную массу до температуры около 1300 °С, при необходимости добавляют хлористый марганец для рафинирования.

Немного отличается технология приготовления куниалей, так как они содержат алюминий. Перед введением алюминия в расплав обязательно добавляют 0,1% марганца для раскисления. А после растворения алюминия поверхность расплава посыпают флюсом. Если этого не сделать, образуются пленки, от которых расплав становится негодным для заливки.

Химические, физические и конструкционные свойства определяют область назначения различных медно-никелевых сплавов. ГОСТ 492–73, ГОСТ 5063–73, ГОСТ 5187–70, ГОСТ 5220–78, ГОСТ 17217–79, ГОСТ 10155–75 являются основными стандартами при их производстве.

В эпоху перестройки

В 1989 году постановлением Совета Министров СССР было принято решение о создании «Государственного концерна по производству цветных металлов «Норильский никель». В концерн включили Норильский комбинат, комбинат «Печенеганикель» и «Североникель», Оленегорский механический завод, Красноярский завод цветных металлов и питерский институт «Гипроникель». Эти предприятия были объединены на основе общей технологической схемы переработки сульфидных медно-никелевых руд. В 1993-м родилось РАО «Норильский никель», через год оно было приватизировано. Контрольный пакет акций тогда остался у государства.

Все эти преобразования больно отразились на заполярной промышленности и жизни городов. Новые хозяева комбината, по сути, не знали, что с ним делать, производственные показатели падали, положение работников ухудшалось, долги росли день ото дня. Тогда же опять возникла идея о том, чтобы перевести Норильск на режим вахтового поселка. Может быть, так и случилось бы, но в 1997-м представитель группы ОНЭКСИМ Банка выкупил у государства контрольный пакет акций, город и производство решено было развивать.

Новые страницы в жизни комбината связаны с именем Александра Хлопонина, генерального директора и председателя правления «Норникеля». Долги перед бюджетами и по зарплате были погашены. Тогда же «Красцветмет» был передан в собственность администрации края в счет долга «Норникеля» перед бюджетом.

Сегодня в активе ГМК «Норильский никель» помимо предприятий в России заводы в Финляндии, Австралии, Ботсване и ЮАР. Мощная металлургическая компания – мировой лидер в производстве никеля и палладия, и сердцем ее по-прежнему остается Заполярный филиал. Руководство «Норникеля» считает его лучшим и перспективным горнорудным активом из всех аналогичных месторождений компании и планирует развивать. В ближайших планах завершение строительства нового рудника «Скалистый» и серьезная модернизация производства. А это значит, Заполярье будет жить. Это значит, что на протяжении почти 80 лет десятки тысяч людей не напрасно отдавали свое здоровье и жизни северной земле, добывая руду, строя заводы и цеха.

Сейчас без Норильска и его промышленности невозможно представить себе Красноярский край и Россию. Гениальный Николай Урванцев словно в будущее заглянул. Одного никеля Норильск дает стране больше 120 тысяч тонн в год, меди – больше 300 тысяч. А именем Урванцева названы улицы в Красноярске и Норильске.

Манганин

Содержит примерно 5% никеля, 12% марганца и основу из меди. Температура плавления — 960 °С. Интересно, что манганин был изобретен американцем Эдвардом Венстоном примерно в 1888 году на основе им же изобретенного константана как специальный материал для обмоток электроизмерительных приборов. Он действительно имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а также крайне малую ЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ), что выгодно отличает его от константана.

Для того, чтобы снизить температурный коэффициент сопротивления, мангановую проволоку отжигают при температурах около 600 градусов в условиях вакуума, затем медленно охлаждают. Эта технология позволяет увеличить температуру, при которой материал сохраняет свои электрические свойства, до 200°С. Уже намотанную в катушки проволоку дополнительно нагревают неоднократно до 150 °С. Так достигается эффект искусственного старения, после которого изменения в кристаллической структуре металла сводятся к минимуму.

Основная область применение манганина как материала со стабильными показателями электросопротивления — изготовление разнообразных приборов высокой точности для измерения показателей электрического тока (силы тока, напряжения, мощности).

Манганин МНМц 3−12

Манганин МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3

Для марки сплава МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3 и МНМц 3−12 основным видом проката является проволока. Производство нормирует ГОСТ 492–2006, требования о никелевых сплавах, а также о никеле и никель-медных, подверженных обработке под давлением. Чтобы добиться стабилизации электрических характеристик в вакууме, металлы проходят специальную термообработку, в результате которой они могут быть использованы при нагревании до +200°С, в отличие от нестабилизированных сплавов, которые выдерживают лишь 60−80°С. Благодаря проведенной обработке все свойства сплавов стабилизируется, при этом возрастает степень однородности сплава.

В целом, основные проблемы развития предприятий горнопромышленного и металлургического комплексов, как показывает анализ, заключаются в следующем:

1) сокращение запасов, пригодных для открытой добычи, переход на подземную добычу на более глубоких горизонтах приводит к существенному удорожанию и сокращению объемов добычи руды;

2) ухудшение качества руд;

3) сложность поддержания достигнутого объема производства и экспорта дорогостоящих и наиболее востребованных на мировом рынке цветных металлов;

4) недостаточный уровень комплексного использования добываемого многокомпонентного сырья, особенно апатитонефелинового;

5) несовершенство традиционной методологии оценки экономической эффективности комплексного использования природного и техногенного минерального сырья, препятствующей позитивному решению проблемы;

6) недостаточная глубина переработки сырья, необходимость организации выпуска продукции с более высокой добавленной стоимостью;

7) высокая и в перспективе увеличивающаяся нагрузка на природную среду в местах расположения действующих и проектируемых предприятий;

8) несовершенство существующего экономического механизма рационального недропользования, отсутствие мотивации к инновационному развитию;

9) высокий уровень износа производственных фондов на действующих предприятиях.

Тенденции развития горнопромышленного и металлургического комплексов в среднесрочной и долгосрочной перспективе будут определять во многом дальнейшее освоение новых месторождений минерального сырья: платинометалльных руд — «Федорова Тундра», ильменит-титано-магнетитовых руд — «Юго-Восточная Гремяха», апатит-нефелиновых руд — «Олений ручей», хромовых руд — «Сопчеозерское». На этих месторождениях практически завершены геологоразведочные работы и ведутся проектные работы по их освоению. На металлургических предприятиях поддержание объемов производства возможно также за счет вовлеченияв переработку в увеличенных количествах лома черных (легированных) и цветных металлов.

В перспективе для эффективного использования сырьевого, кадрового и технологического потенциала региона необходимо формирование производственных кластеров, включающих существующие и ряд новых высокотехнологичных горно-металлургических и химических корпораций, ориентированных на обеспечение национальных потребностей в стратегических и остродефицитных материалах, для получения которых требуется не только добыча сырья, но и его глубокая переработка.

После Талнаха

Норильские старожилы говорят: в истории таймырской промышленности есть два периода: до и после открытия Талнахского месторождения. Событие это позитивным образом повлияло на судьбу Норильска. Ведь месторождение Норильск-1, разрабатываемое в годы войны, уже исчерпывало себя. Нужно было либо срочно начинать разработку нового месторождения, либо закрывать Норильск вообще.

Первым на Талнахское месторождение указал Николай Урванцев еще в 1920 году, в августе 1960-го геологи заложили скважину, которая показала, что содержание меди и никеля в пробах богатейшее. Перспективы Норильского комбината обозначились ясно: расчеты доказали, что никель с Талнаха может стать самым дешевым никелем в стране. В 1964-м Талнах был объявлен всесоюзной комсомольской стройкой. Первенцем ее стал рудник «Маяк», который выдал первую руду в апреле 1965-го, затем был второй Талнахский рудник, «Комсомольский», в нескольких километрах от Талнаха было вскрыто месторождение, названное потом «Октябрьским». В 1972-м начали строить Талнахскую обогатительную фабрику. В 1981-м выдал первый продукт Надеждинский металлургический завод. В 1983-м на поверхность земли с таких глубин, откуда еще никто в мире ничего не поднимал, подняли первую руду «Таймырского». Кстати, он до сих пор остается самым глубоким рудником в Евразии, сейчас основные горные работы ведутся там на глубине 1300 метров, но в перспективе горняки надеются продвинуться и до двух тысяч метров.

Бурное развитие Норильска в 1970-е и 1980-е стало мощным импульсом для Красноярского края. Ниточки деловых контактов протянулись из Норильска практически во все города и районы: на «Красцветмете» был налажен выпуск металлов платиновой группы, сельхозпредприятия поставляли на север овощи и мясо, машиностроительный сектор выполнял эксклюзивные заказы северян на детали и механизмы, активизировалось движение по Северному морскому пути. Была создана целая транспортная система с ледоколами, гидрографическим флотом, арктической авиацией. Навигация по маршруту Мурманск – Дудинка стала круглогодичной с 1978 года, грузовой порт Дудинки превратился в крупнейший транспортный узел региона, построили порт в Лесосибирске, быстро развивался Красноярский порт.

Кризис 1990-х чуть было не погубил арктическое хозяйство России: полярные поселки ветшали, люди с Севера уезжали, грузооборот стремительно падал. Но сегодня Северный морской путь вновь развивается: за два последних года общий объем перевозки грузов вырос в несколько раз. У «Норильского никеля» же появился собственный флот арктических контейнеровозов, сейчас компания перевозит из Дудинки в Мурманск больше миллиона тонн грузов в год.

«Завенягинский проект»

С 1938-го по 1941 год начальником «Норильскстроя», а потом и директором комбината работал Авраамий Павлович Завенягин, его имя позднее присвоили Норильскому ГМК. Разные можно прочесть отзывы о работе этого человека. Одни историки называют его наиболее выдающимся руководителем советской промышленности, а Александр Солженицын в «Архипелаге ГУЛАГе» писал о Завенягине так: «Легендарный строитель Норильска! Да уж не сам ли он и камни клал? Легендарный вертухай, то верней. Сообразя, что сверху любил его Берия, а снизу очень о нем хорошо отзывался эмведешник Зиновьев, полагаем, что зверь был отменный. А иначе б ему Норильска и не построили».

Как бы то ни было, внедрив в жизнь принцип «максимальная работа в нечеловеческих условиях», Завенягин добился того, что уже в 1939 году Малый металлургический завод выдал первую продукцию. После того как были выплавлены первые сотни тонн штейна («чернового никеля»), Норильску присвоили статус рабочего поселка.

Норильский никель, медь и платина имели огромное значение для страны: только в 1939 и 1940 годах на заполярную стройку было выделено по 120 млн рублей, за два года численность вольнонаемных с 600 человек увеличилась до 6000.

С началом войны оборонным предприятиям требовалось все больше электролитного никеля, работы по окончанию строительства Большого металлургического завода ускорились. За рекордно короткие сроки заключенные и вольнонаемные освоили открытый способ добычи руды, который до этого считался невозможным в северном климате. В 1942-м стали отгружать электролитный никель на производства, изготавливающие сверхпрочные сплавы для тяжелой техники, танков и самолетов, в 1943-м получили электролитную медь, в 1944-м – кобальт и платиноиды. Платину и палладий аффинировали на Красноярском заводе цветных металлов. Так в Красноярском крае появился металлургический кластер – назовем его модным ныне словом.

К 1945 году производство меди и никеля в Норильске выросло в 12 раз. Продолжалось строительство новых цехов, обогатительных фабрик и рудников, освоили сернокислотное, коксохимическое производство, наладили выпуск технического селена. «Завенягинский проект» полностью реализовали в 1955-м. В это время комбинат производил третью часть никеля и кобальта, 12 % меди и 90 % платиноидов от общего производства этих металлов в СССР.

Норильск в ту пору уже получил статус города, здесь работали больницы, школы, был стадион, клуб и кинотеатр, насчитывалось 77 тысяч жителей, 68 тысяч из них были заключенными Норильлага. В 1956-1957 годах лагерь ликвидировали, завод перешел под ведомство Министерства цветной металлургии СССР. Тысячи людей получили возможность покинуть навсегда Таймыр и с радостью ею воспользовались. Места тех, кто уехал, заняли комсомольцы и молодежь, закинутые в Заполярье романтическими порывами души. Бывшее лагерное поселение постепенно превращалось в главный город советского Заполярья.

Мертвая дорога за Полярным кругом

«Сталинка», или «Мертвая дорога», вошла в историю промышленности СССР как один из самых амбициозных и одновременно бессмысленных проектов.

В 1949 году, после того как была построена дорога Чум – Лабытнанги, Совмин СССР принял решение о строительстве железной дороги Чум – Салехард – Игарка общей протяженностью 1482 километра и постройке морского порта и судоремонтного завода в Игарке

Освоить северные территории было стратегически важно для Советского Союза. Кроме того, трансполярная железнодорожная магистраль, по сути, дублировала Северный морской путь

Проект получил название «Стройка № 503 и № 501» и 30 тысяч заключенных в качестве рабочих. Без проектной документации, ударными темпами, невзирая на количество жертв, строилась эта «дорога века». Но сразу после смерти Сталина, который, как пишут историки, лично контролировал состояние дел на заполярной «железке», стройку остановили. Лагеря расформировали, работников распустили, технику вывезли, а некоторая так и стоит до сих пор посреди тундры, позируя «диким» туристам, рискнувшим посмотреть на «Сталинку». Оплаченная сотнями жизней заключенных, дорога вдруг оказалась ненужной.

4.2. Горнопромышленный комплекс и металлургия

В Мурманской области созданы мощные горнопромышленный и металлургический комплексы (рис. 16), обеспечивающие значительную часть потребности страны во многих видах полезных ископаемых и вырабатываемых на его основе продуктах: в фосфатных рудах, апатите, флогопите, вермикулите, ниобии, тантале, редкоземельных металлах (почти 100%), бадделеите (100%), никеле (45%), алюминиевом и керамическом сырье (примерно по 35%), кобальте (26%), меди (17%), железе (10%). Причем доля области в общероссийском производстве железной руды, апатита, вермикулита и флогопита существенно выше, чем в промышленных запасах этих полезных ископаемых. Все предприятия минерально-сырьевого комплекса (МСК) области являются градообразующими, поэтому их финансовое положение в значительной мере определяют уровень и состояние производственной и социальной инфраструктуры, занятость, обустройство и благосостояние населения.

В соответствии со Стратегией экономического развития Мурманской области на период до 2015 г. большинство предприятий успешно решали в 2001-2007 гг. задачи, связанные с воспроизводством и развитием минерально-сырьевой базы. Объемы производства основных видов продукции по МСК области в целом и отдельным отраслям достаточно стабильны и имеют тенденцию к росту, за исключением цветной металлургии (табл. 19). Причина снижения производства меди и никеля — уменьшение поставок сырья, при этом достигнуто увеличение производства никеля из сырья собственной добычи за рассматриваемый период на 3,3%.

В ОАО «Апатит» проведены масштабные работы по поддержанию рудной базы, на комбинате «Печенганикель» ОАО «Кольская ГМК», в ОАО «Олкон» строятся подземные рудники, в ОАО «Ковдорский ГОК» завершены работы по проекту углубления карьера.

Состояние предприятий горнопромышленного и металлургического комплексов во многом определяет их внешнеэкономическая активность и конъюнктура мировых цен на экспортируемую продукцию. В структуре экспорта из области доля продукции МСК возросла в стоимостном выражении с 56,5% в 2001 г. до 76,5% в 2007 г. Доля цветных металлов и изделий из них в экспорте области увеличилась в 1,5 раза — с 41,6 до 60,6% при снижении их поставок за рубеж в физическом выражении на 15%. Рынок  цветных металлов продемонстрировал стремительный рост цен после спада 2001-2002 гг.