Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

В. А. Бигеев, профессор кафедры металлургии и химических технологий (МиХТ), докт. техн. наук
А. С. Харченко, заведующий кафедрой МиХТ, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: as.mgtu@mail.ru
М. В. Потапова, доцент кафедры МиХТ, канд. техн. наук, эл. почта: marina_potapova8@mail.ru
В. И. Сысоев, ассистент кафедры МиХТ

Актуальность использования водорода в качестве восстановителя в металлургических процессах, а также вовлечения бедного многокомпонентного рудного и техногенного сырья в металлургическое производство обусловлена ограниченными запасами коксующихся углей и богатых железных руд, наличием больших запасов никеля в комплексных рудах и накопленных шлаках, растущим количеством отходов металлургического производства, загрязняющих окружающую среду, потребностью машиностроения в сталях с низким содержанием углерода и в недорогих ферросплавах, наличием неограниченного количества водорода в природе, возможностью практически полного использования водорода с исключением загрязнения окружающей среды в металлургическом производстве и селективного извлечения составляющих комплексных руд, а также целесообразностью импортозамещения с улучшением качества продукции. В ходе лабораторных исследований установлено, что при твердофазном восстановлении руды Сахаринского месторождения водородом для получения товарного ферроникеля с содержанием 6–13 % Ni требуемая степень восстановления железа, равная 5–15 %, достигается уже при температурах 700–900 °C и длительности выдержки при 700 °C не менее 120 мин (около 12–15 % Ni в сплаве), при 900 °C — 30–60 мин (~4–6 % Ni в сплаве). При более высоких температурах происходит более полное восстановление железа, что приводит к разубоживанию никеля в ферросплаве.

1. Вершинин А. С. Никелевый пояс Урала. Рудные субформации гипергенных никелевых месторождений Урала и их особенности // Известия вузов. Горный журнал. 1996. № 8-9. С. 5–16.
2. Селиванов Е. Н., Сергеева С. В., Гуляева Р. И. Фазовый состав и термические свойства окисленной никелевой руды Сахаринского месторождения // Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. № 1. С. 16–24.
3. Таловина И. В., Лазаренков В. Г., Рыжкова С. О., Уголков В. Л. и др. Гарниерит никелевых месторождений Урала // Литология и полезные ископаемые. 2008. № 6. С. 650–658.
4. Духненко Ю. А. Сырьевая база никелькомбината // Металлогения древних и современных океанов. 2007. Т. 2. № 1. С. 203, 204.
5. Рыльков С. А., Алешин Б. М., Ворожев Е. С. Рудная минерально-сырьевая база Уральского федерального округа // Известия вузов. Горный журнал. 2005. № 5. С. 8–16.
6. Басков Д. Б. Проблемы модернизации и развития никелевой промышленности Большого Урала // Коммерсантъ. 2010. № 208. С. 4506. URL:
7. Бобылев Г. Н., Сергеев О. П., Глызин Ю. П. Сахаринское месторождение силикатных никелевых руд : материалы к подсчету запасов по состоянию на 31.12.1969 г. — Челябинск, 1969. Т. 1. — 354 с.
8. Алексеенко В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых : учебник. — М. : Высшая школа, 2000. — 275 с.
9. Селиванов Е. Н., Сергеева С. В., Гуляева Р. И. Окисленные никелевые руды Урала: состав, термические свойства, технологии переработки // Роль технологической минералогии в рациональном недропользовании : материалы Российского совещания с международным участием. Москва, 2018. С. 181–184.
10. Ермаков И. Г., Мироевский Г. П., Иванов В. А. и др. Разработка технологии переработки новых видов рудного медно-никелевого сырья техногенного происхождения в рудно-термической плавке комбината «Североникель». — СПб., 2001. — 31 с.
11. Moskalyk R. R., Alfantazi A. M. Nickel laterite processing and electro winning practice // Minerals Engineering. 2002. Vol. 15. P. 593–605.
12. Жучков В. И., Заякин О. В., Мальцев Ю. Б., Ярин В. В. Разработка технологии переработки бедных окисленных никелевых руд // Новые технологии и материалы в металлургии : сб. научн. тр. — Екатеринбург, 2001. С. 186–192.

13. Алабушев Е. А., Берсенев И. С., Брагин В. В., Степанова А. А. Оценка рисков использования водорода взамен углеродсодержащих видов топлива в черной металлургии // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 8. С. 925–930.
14. Семин А. Н., Шевелев Л. Н., Бродов А. А. Структурная перестройка черной металлургии для обеспечения углеродно-нейтральных выбросов парниковых газов на основе применения водорода // Сталь. 2022. № 5. С. 50–55.
15. Кожокарь И. М., Малахова О. И. Перспективы применения водорода в черной металлургии // Металлургия XXI столетия глазами молодых : материалы VIII Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов. Донецк, 2022. С. 31–34.
16. Гольцова М. В. Водородные технологии в литье и металлургии: настоящее и будущее (обзор) // Литье и металлургия. 2018. № 4 (93). — С. 145–154.
17. Бигеев В. А., Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Потапова М. В. Определение расхода водорода для твердофазного селективного восстановления комплексного железорудного сырья в лабораторных исследованиях // Черные металлы. 2021. № 12. С. 25–30.
18. Бигеев А. М., Арсланова М. В. Установление основных параметров процесса металлургического обогащения ферроникеля, полученного из железохромоникелевых руд Халиловского месторождения // Известия Челябинского научного центра. 2004. Вып. 1. С. 132–134.
19. Колокольцев В. М., Бигеев В. А., Сибагатуллин С. К. Предельная степень использования водорода в реакциях восстановления железа из оксидов // Теория и технология металлургического производства. 2010. № 10. С. 4–11.
20. Bigeev V. A., Potapova M. V., Makarova I. V. Research of ferronickel manufacturing process by selective reduction of poor iron-chromiumnickel ores // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052. P. 244–249.
21. Bigeev V. A., Potapova M. V., Makarova I. V. Experimental determination of the main parameters of the refining process of rough ferronickel, obtained by iron-chromium-nickel selective reduction // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052. P. 250–255.