Nikkelplaat is verfijnd, niet gedolven
Een veel voorkomende bron van verwarring bij aanbestedingen is de uitdrukking "mijnnikkelplaat". Nikkelplaat is een gewalst of elektrolytisch neergeslagen half-afgewerkt product, en geen enkele mijn produceert het. Wat de mijn produceert is erts; wat de raffinaderij produceert is kathode-, briket- of carbonylpoeder; wat de walserij produceert is plaat, plaat en band. Het begrijpen van de tussenstappen is commercieel van belang, omdat de onzuiverheden en de vorm van het tussenproduct bepalen welke plaatkwaliteiten kunnen worden gemaakt, tegen welke kosten en met welke doorlooptijd.
Stap 1: Verkenning en definitie van hulpbronnen
Nikkelafzettingen vallen in twee geologische families. Laterietafzettingen zijn verweerde, nabij-oppervlakte-oxide-ertsen die gebruikelijk zijn in tropische gordels, met doorgaans een nikkelgehalte van ongeveer 1-2% met een aanzienlijke hoeveelheid ijzer, kobalt en vocht. Sulfideafzettingen zijn diepere, hardere ertsen, die vaak minder dan 3% nikkel bevatten, maar elementen uit de koper-, kobalt- en platinagroep bevatten die de economie verbeteren. Exploratie combineert geologische kartering, geofysisch onderzoek en boren, gevolgd door chemische tests en mineralogisch werk om de tonnage, de verdeling van de kwaliteit en de hardheid van het erts vast te stellen. De output is een hulpbronnenmodel dat het ontwerp van de put of schacht, de mijnbouwsnelheid en de metallurgische route vastlegt.
Stap 2: Mijnbouw - Open mijnbouw en ondergronds
Waar het ertslichaam dik is en zich dicht bij het oppervlak bevindt, domineert open- mijnbouw. De bovengrond en afvalgesteente worden gestript, banken worden geboord en gestraald, en erts wordt met graafmachines in transportwagens geladen. Het straalontwerp is afgestemd op de hardheid van het erts om over-fragmentatie te beperken, waardoor boetes ontstaan die bij latere verwerking in de verspilling terechtkomen. Sulfide-ertslichamen die steil naar beneden gaan of op diepte liggen, worden ondergronds bewerkt met behulp van schachten, putten en stopplaatsen, waarbij het erts wordt behandeld door laders, ertspassages en hijssystemen. In beide gevallen zijn niveaucontrole en verdunningsbeheer de belangrijkste operationele disciplines: elke ton gedolven afvalgesteente voegt kosten toe zonder nikkel toe te voegen.
Stap 3: Weldadigheid en concentratie
Sulfide-erts wordt geplet en gemalen en vervolgens geconcentreerd door schuimflotatie, waarbij reagentia nikkel{0}}dragende sulfidedeeltjes hydrofoob maken, zodat ze zich aan belletjes hechten en aan het concentraat rapporteren. Door flotatie wordt een voeding van ongeveer 1-2% nikkel opgewaardeerd tot een concentraat van doorgaans 8-20% nikkel, klaar om te smelten. Laterieterts kan niet op dezelfde manier worden opgewaardeerd door flotatie, dus wordt het meestal gedroogd, gezeefd en gemengd voordat het wordt gevoerd naar pyrometallurgische of hydrometallurgische verwerking, waarbij draaiovens en elektrische ovens, of hogedruk-zuuruitloogroutes worden gebruikt om nikkel en kobalt terug te winnen.
Stap 4: Smelten en raffineren tot kathode
Het concentraat wordt gesmolten tot een nikkelmat, vervolgens omgezet en behandeld om ijzer en zwavel te verwijderen. De laatste zuiveringsstap bepaalt de productvorm. Bij elektroraffinage worden onzuivere nikkelanodes opgelost in een elektrolyt en wordt een hoog{2}}nikkelkathode met een zuiverheid van ongeveer 99,9% en meer uitgeplaat. Carbonylraffinage produceert nikkelpoeder of pellets met een zeer hoge zuiverheid. Matte uitloging, waterstofreductie en elektrowinning bieden verdere routes. Op dit punt is het materiaal gecertificeerd als kathode, briket of poeder - de grondstof voor smelten en gieten.
Stap 5: Smelten, gieten en rollen tot plaat
Om plaat te maken, wordt geraffineerd nikkel onder gecontroleerde atmosfeer gesmolten, tot platen gegoten, gehomogeniseerd, warmgewalst, gegloeid en gebeitst, en uiteindelijk koudgewalst tot de gewenste dikte met tussentijds gloeien en zowel rand- als oppervlakteconditionering. Plaatkwaliteiten en toleranties voor gesmeed nikkel worden gespecificeerd in normen zoals ASTM B162 voor nikkelplaten, platen en strippen, die UNS N02200 laag-koolstof-vrij nikkel en de laag-koolstofkwaliteit UNS N02201 omvatten, beide met een minimaal nikkelgehalte van 99,0%. Mechanische eigenschappen, korrelgrootte en maattoleranties worden per partij gecontroleerd en elke plaat wordt geleverd met een analysecertificaat en een mechanisch testrapport.
| Fase | Typische uitvoer | Sleutelcontrole |
|---|---|---|
| Mijnbouw | Rund-van-mijnerts, 1-2% Ni | Kwaliteitscontrole, verdunning |
| Beneficiatie | Sulfideconcentraat, 8-20% Ni | Maalgrootte, reagensregime |
| Smelten | Nikkel mat of ferronikkel | Verwijdering van ijzer en zwavel |
| Verfijning | Kathode, briket, poeder, 99,9%+ | Elektrolytzuiverheid, stroomdichtheid |
| Smelten en rollen | Plaat en plaat, 99,0% min Ni | Gloeicyclus, diktetolerantie |
Veelgestelde vragen
Q:Wordt nikkelplaat rechtstreeks uit een afzetting gewonnen?
A: Nee. Mijnen produceren erts, concentrators produceren concentraat, smelterijen en raffinaderijen produceren kathode, briket of poeder, en walserijen produceren plaat. Plaat is een vervaardigd product en geen ertstype.
Q:Welk ertstype wordt gebruikt voor de plaatproductie?
A: Zowel lateriet als sulfide-erts kunnen de ketting voeden. Sulfide-erts kan gemakkelijker worden geconcentreerd en levert doorgaans kathoden met een hoge- zuiverheid op via elektroraffinage, terwijl lateriet-erts ferronikkel- en uitloogroutes voedt.
Q:Welke zuiverheid is normaal in commerciële nikkelplaten?
A: Gesmeed nikkelplaat vallend onder ASTM B162, bijvoorbeeld UNS N02200 en UNS N02201, specificeert een minimum van 99,0% nikkel met de balansgecontroleerde residuen. De elektrolytische kathode die hiervoor wordt gebruikt, is normaal gesproken 99,9% of hoger.
Q:Waarom wordt flotatie gebruikt voor nikkelsulfide-erts?
A: Door flotatie worden nikkel{0}}dragende sulfidedeeltjes selectief aan luchtbellen gehecht, waardoor een erts van lage- kwaliteit met ongeveer 1-2% nikkel wordt opgewaardeerd tot een concentraat dat doorgaans tussen 8% en 20% nikkel bevat voordat het wordt gesmolten.
Q:Welke tests worden geleverd met nikkelplaat?
A: Normaal gesproken is er een chemisch analysecertificaat, spannings- of hardheidsresultaten, maatvoeringscontroles en, indien nodig, korrelgrootte- en corrosiebeoordeling, allemaal herleidbaar tot een warmte- of partijnummer.
Q:Heeft plaatdikte invloed op het productietraject?
EEN: Ja. Zwaardere platen vereisen meer warmwalsen en langere gloeicycli, terwijl dunne platen meer koud-walsgangen nodig hebben met tussentijds gloeien om de korrelgrootte en vlakheid te controleren.