La piastra in nichel è raffinata, non estratta
Una comune fonte di confusione negli appalti è la frase "piastra di nichel da miniera". La placca di nichel è un prodotto semilavorato laminato o elettrodepositato-e nessuna miniera lo produce. Ciò che produce la miniera è minerale; ciò che produce la raffineria è catodo, bricchette o polvere di carbonile; ciò che il laminatoio produce sono lamiere, lamiere e nastri. Comprendere i passaggi intermedi è importante dal punto di vista commerciale, perché le impurità e la forma dell'intermedio determinano quali qualità di lamiera possono essere prodotte, a quale costo e con quali tempi di consegna.
Fase 1: esplorazione e definizione delle risorse
I depositi di nichel rientrano in due famiglie geologiche. I depositi di laterite sono minerali di ossido esposti alle intemperie, vicino alla-superficie comuni nelle cinture tropicali, che in genere contengono circa l'1-2% di nichel con quantità significative di ferro, cobalto e umidità. I depositi di solfuro sono minerali più profondi e più duri, spesso con un contenuto di nichel inferiore al 3% ma contenenti elementi di rame, cobalto e platino che migliorano l'economia. L'esplorazione combina la mappatura geologica, le indagini geofisiche e la perforazione, seguite da analisi chimiche e lavori mineralogici per stabilire il tonnellaggio, la distribuzione del grado e la durezza del minerale. L'output è un modello di risorse che fissa la progettazione di pozzi o pozzi, la velocità di estrazione e il percorso metallurgico.
Fase 2: Estrazione mineraria - a cielo aperto e sotterranea
Laddove il giacimento minerario è spesso e vicino alla superficie, prevale l'estrazione a cielo aperto-. Il terriccio e le rocce di scarto vengono rimossi, i banchi vengono perforati e fatti saltare e il minerale viene caricato dall'escavatore nei camion da trasporto. Il design dell'esplosione è ottimizzato per la durezza del minerale per limitare l'eccessiva-frammentazione, che crea multe che si trasformano in sprechi nell'elaborazione successiva. I corpi minerali di solfuro che si immergono ripidamente o si trovano in profondità vengono lavorati sottoterra utilizzando pozzi, discese e fermate, con il minerale movimentato da caricatori, passaggi minerari e sistemi di sollevamento. In entrambi i casi il controllo della qualità e la gestione della diluizione sono le discipline operative chiave: ogni tonnellata di roccia di scarto estratta aumenta i costi senza aggiungere nichel.
Fase 3: Beneficiamento e Concentrazione
Il minerale solforato viene frantumato e macinato, quindi concentrato mediante flottazione con schiuma, in cui i reagenti rendono idrofobiche le particelle di solfuro contenenti nichel-in modo che si attacchino alle bolle e ritornino al concentrato. La flottazione aggiorna una carica contenente circa l'1-2% di nichel in un concentrato tipicamente pari all'8-20% di nichel, pronto per la fusione. Il minerale di laterite non può essere migliorato mediante flottazione nello stesso modo, quindi viene solitamente essiccato, vagliato e miscelato prima di essere alimentato alla lavorazione pirometallurgica o idrometallurgica, dove vengono utilizzati forni rotanti e forni elettrici, o lisciviazione acida ad alta pressione, per recuperare nichel e cobalto.
Passaggio 4: fusione e raffinazione al catodo
Il concentrato viene fuso fino a ottenere una finitura opaca di nichel, quindi convertito e trattato per rimuovere ferro e zolfo. La fase di purificazione finale determina la forma del prodotto. L'elettroraffinazione dissolve gli anodi di nichel impuro in un elettrolita e deposita il catodo di nichel ad elevata purezza-a circa il 99,9% e oltre. La raffinazione del carbonile produce polvere o pellet di nichel di purezza molto elevata. La lisciviazione opaca, la riduzione dell’idrogeno e l’elettroestrazione forniscono ulteriori percorsi. A questo punto il materiale è certificato catodo, bricchetta o polvere - la materia prima per la fusione e la colata.
Passaggio 5: fusione, fusione e arrotolamento su piastra
Per produrre la lamiera, il nichel raffinato viene fuso in atmosfera controllata, colato in lastre, omogeneizzato, laminato a caldo, ricotto e decapato e infine laminato a freddo allo spessore ordinato con ricottura intermedia e condizionamento sia dei bordi che della superficie. I gradi e le tolleranze delle piastre per il nichel lavorato sono specificati in standard come ASTM B162 per piastre, fogli e nastri di nichel, che copre UNS N02200 a basso-carbonio-nichel libero e il grado a basso-carbonio UNS N02201, entrambi con un contenuto minimo di nichel del 99,0%. Proprietà meccaniche, granulometria e tolleranze dimensionali vengono verificate lotto per lotto, ed ogni lastra viene fornita con certificato di analisi e rapporto di prova meccanica.
| Palcoscenico | Uscita tipica | Controllo chiave |
|---|---|---|
| Estrazione mineraria | Minerale-di-miniera, 1-2% Ni | Controllo del grado, diluizione |
| Beneficiamento | Concentrato di solfuro, 8-20% Ni | Granulometria, regime dei reagenti |
| Fusione | Nichel opaco o ferronichel | Rimozione di ferro e zolfo |
| Raffinazione | Catodo, bricchetta, polvere, 99,9%+ | Purezza dell'elettrolita, densità di corrente |
| Fusione e rotolamento | Piastra e lamina, 99,0% Ni minimo | Ciclo di ricottura, tolleranza sullo spessore |
Domande frequenti
Q:La placca di nichel viene estratta direttamente da un giacimento?
R: No. Le miniere producono minerale, i concentratori producono concentrato, le fonderie e le raffinerie producono catodi, mattonelle o polvere e i laminatoi producono lamiere. La lamiera è un prodotto manufatto, non un tipo di minerale.
Q:Quale tipo di minerale viene utilizzato per la produzione di lastre?
R: Sia la laterite che il minerale solforato possono alimentare la catena. Il minerale di solfuro si concentra più facilmente e generalmente produce un catodo di elevata purezza-attraverso l'elettroraffinazione, mentre il minerale di laterite alimenta il ferronichel e i percorsi di lisciviazione.
Q:Quale purezza è normale nella placcatura in nichel commerciale?
R: La placca in nichel lavorato coperta da ASTM B162, ad esempio UNS N02200 e UNS N02201, specifica un minimo di 99,0% di nichel con residui controllati dal bilanciamento. Il catodo elettrolitico utilizzato per realizzarlo è normalmente pari al 99,9% o superiore.
Q:Perché viene utilizzata la flottazione per il minerale di solfuro di nichel?
R: La flottazione attacca selettivamente le particelle di solfuro contenenti nichel-alle bolle d'aria, trasformando un minerale di basso-grado contenente circa l'1-2% di nichel in un concentrato solitamente compreso tra l'8% e il 20% di nichel prima della fusione.
Q:Quali test vengono forniti con la nichelatura?
R: Normalmente un certificato chimico di analisi, risultati di tensione o durezza, controlli dimensionali e, ove richiesto, valutazione della granulometria e della corrosione, tutto riconducibile ad un calore o numero di lotto.
Q:Lo spessore della lamiera influisce sul percorso di produzione?
R: Sì. Le lamiere più pesanti richiedono più laminazione a caldo e cicli di ricottura più lunghi, mentre le lamiere sottili necessitano di più passaggi di laminazione-a freddo con ricottura intermedia per controllare la dimensione dei grani e la planarità.