Nickelblech wird raffiniert, nicht abgebaut
Eine häufige Ursache für Verwirrung bei der Beschaffung ist der Begriff „Mining-Nickelblech“. Nickelblech ist ein gewalztes oder galvanisch abgeschiedenes Halbzeug und wird in keinem Bergwerk hergestellt. Was die Mine produziert, ist Erz; Was die Raffinerie produziert, ist Kathode, Brikett oder Carbonylpulver; Was das Walzwerk produziert, sind Bleche, Bleche und Bänder. Das Verständnis der Zwischenschritte ist wirtschaftlich wichtig, da die Verunreinigungen und die Form des Zwischenprodukts bestimmen, welche Blechqualitäten zu welchen Kosten und mit welcher Vorlaufzeit hergestellt werden können.
Schritt 1: Exploration und Ressourcendefinition
Nickelvorkommen lassen sich in zwei geologische Familien einteilen. Bei Lateritvorkommen handelt es sich um verwitterte, oberflächennahe Oxiderze, die in tropischen Gürteln häufig vorkommen und in der Regel etwa 1{5}}2 % Nickel mit einem erheblichen Anteil an Eisen, Kobalt und Feuchtigkeit enthalten. Bei Sulfidlagerstätten handelt es sich um tiefere, härtere Erze, die oft weniger als 3 % Nickel enthalten, aber Elemente der Kupfer-, Kobalt- und Platingruppe enthalten, die die Wirtschaftlichkeit verbessern. Bei der Exploration werden geologische Kartierungen, geophysikalische Untersuchungen und Bohrungen kombiniert, gefolgt von chemischen Untersuchungen und mineralogischen Arbeiten zur Ermittlung der Tonnage, der Gehaltsverteilung und der Erzhärte. Das Ergebnis ist ein Ressourcenmodell, das das Gruben- oder Schachtdesign, die Abbaurate und die metallurgische Route festlegt.
Schritt 2: Bergbau - Tagebau und Untertagebau
Wo der Erzkörper dick und oberflächennah ist, dominiert der Tagebau. Mutterboden und taubes Gestein werden abgetragen, Bänke werden gebohrt und gesprengt, und Erz wird mit Baggern auf Transportfahrzeuge verladen. Das Sprengdesign ist auf die Erzhärte abgestimmt, um eine übermäßige -Fragmentierung zu begrenzen, die Feinanteile erzeugt, die bei der späteren Verarbeitung als Abfall anfallen. Sulfiderzkörper, die steil abfallen oder in der Tiefe liegen, werden unter Tage mithilfe von Schächten, Senken und Strossen abgebaut, wobei das Erz von Ladern, Erzdurchgängen und Hebesystemen umgeschlagen wird. In beiden Fällen sind die Gehaltskontrolle und das Verdünnungsmanagement die wichtigsten operativen Disziplinen: Jede abgebaute Tonne Abraumgestein verursacht zusätzliche Kosten, ohne dass Nickel hinzugefügt wird.
Schritt 3: Wohltätigkeit und Konzentration
Sulfiderz wird zerkleinert und gemahlen und dann durch Schaumflotation konzentriert, bei der Reagenzien nickelhaltige Sulfidpartikel hydrophob machen, sodass sie sich an Blasen festsetzen und an das Konzentrat weitergeben. Durch die Flotation wird ein Ausgangsmaterial mit etwa 1-2 % Nickel zu einem Konzentrat mit typischerweise 8–20 % Nickel aufgewertet, das zum Schmelzen bereit ist. Lateriterz kann nicht auf die gleiche Weise durch Flotation veredelt werden, daher wird es normalerweise getrocknet, gesiebt und gemischt, bevor es der pyrometallurgischen oder hydrometallurgischen Verarbeitung zugeführt wird, wo Drehrohröfen und Elektroöfen oder Hochdruck-Säurelaugungsverfahren zur Gewinnung von Nickel und Kobalt eingesetzt werden.
Schritt 4: Schmelzen und Raffinieren zur Kathode
Das Konzentrat wird zu einem Nickelstein geschmolzen, dann umgewandelt und behandelt, um Eisen und Schwefel zu entfernen. Der letzte Reinigungsschritt bestimmt die Produktform. Bei der Elektroraffinierung werden unreine Nickelanoden in einem Elektrolyten aufgelöst und hochreine Nickelkathoden mit etwa 99,9 % und mehr abgeschieden. Bei der Carbonylraffinierung entstehen Nickelpulver oder -pellets von sehr hoher Reinheit. Mattelaugung, Wasserstoffreduktion und Elektrogewinnung bieten weitere Wege. Zu diesem Zeitpunkt ist das Material zertifizierte Kathode, Brikett oder Pulver - und das Ausgangsmaterial zum Schmelzen und Gießen.
Schritt 5: Schmelzen, Gießen und Ausrollen
Zur Herstellung von Blech wird raffiniertes Nickel unter kontrollierter Atmosphäre geschmolzen, zu Brammen gegossen, homogenisiert, warmgewalzt, geglüht und gebeizt und schließlich mit Zwischenglühen und Kanten- und Oberflächenkonditionierung auf die gewünschte Dicke kaltgewalzt. Plattenqualitäten und Toleranzen für Knetnickel sind in Normen wie ASTM B162 für Nickelplatten, -bleche und -streifen spezifiziert, die UNS N02200 kohlenstoffarmes-freies Nickel und die kohlenstoffarme Qualität UNS N02201 abdecken, beide mit einem Mindestnickelgehalt von 99,0 %. Mechanische Eigenschaften, Korngröße und Maßtoleranzen werden Charge für Charge überprüft und jede Platte wird mit einem Analysezertifikat und einem mechanischen Prüfbericht geliefert.
| Bühne | Typische Ausgabe | Schlüsselkontrolle |
|---|---|---|
| Bergbau | Minenerz, 1–2 % Ni | Sortenkontrolle, Verdünnung |
| Benefizierung | Sulfidkonzentrat, 8-20 % Ni | Mahlgrad, Reagenzienregime |
| Schmelzen | Nickel matt oder Ferronickel | Entfernung von Eisen und Schwefel |
| Verfeinerung | Kathode, Brikett, Pulver, 99,9 %+ | Elektrolytreinheit, Stromdichte |
| Schmelzen und Rollen | Platte und Blech, mindestens 99,0 % Ni | Glühzyklus, Dickentoleranz |
Häufig gestellte Fragen
Q:Wird Nickelblech direkt aus einer Lagerstätte abgebaut?
A: Nein. Bergwerke produzieren Erz, Konzentratoren produzieren Konzentrat, Hütten und Raffinerien produzieren Kathoden, Briketts oder Pulver und Walzwerke produzieren Platten. Bei der Platte handelt es sich um ein hergestelltes Produkt, nicht um eine Erzsorte.
Q:Welche Erzsorte wird für die Plattenherstellung verwendet?
A: Sowohl Laterit- als auch Sulfiderz können die Kette speisen. Sulfiderz lässt sich leichter konzentrieren und liefert durch Elektroraffinierung üblicherweise hochreine Kathoden, während Lateriterz Ferronickel und Laugungsrouten speist.
Q:Welche Reinheit ist bei handelsüblicher Nickelplatte normal?
A: Knetnickelblech gemäß ASTM B162, zum Beispiel UNS N02200 und UNS N02201, spezifiziert einen Mindestgehalt von 99,0 % Nickel mit kontrollierten Restmengen. Die zur Herstellung verwendete Elektrolytkathode liegt normalerweise bei 99,9 % oder mehr.
Q:Warum wird Flotation für Nickelsulfiderz eingesetzt?
A: Durch die Flotation werden nickelhaltige Sulfidpartikel selektiv an Luftblasen gebunden, wodurch ein minderwertiges Erz mit etwa 1–2 % Nickel vor dem Schmelzen zu einem Konzentrat mit typischerweise 8 % bis 20 % Nickel aufgewertet wird.
Q:Welche Tests werden mit Nickelplatte geliefert?
A: Normalerweise ein chemisches Analysezertifikat, Spannungs- oder Härteergebnisse, Maßkontrollen und, falls erforderlich, Korngröße und Korrosionsbeurteilung, alles rückverfolgbar auf eine Schmelze oder Chargennummer.
Q:Beeinflusst die Blechdicke den Produktionsweg?
A: Ja. Schwerere Bleche erfordern mehr Warmwalzen und längere Glühzyklen, während dünnere Bleche mehr Kaltwalzdurchgänge mit Zwischenglühen benötigen, um die Korngröße und Ebenheit zu kontrollieren.