A placa de níquel é refinada, não extraída
Uma fonte comum de confusão em compras é a frase “mineração de placas de níquel”. A placa de níquel é um produto semi{1}acabado laminado ou eletrodepositado e nenhuma mina o produz. O que a mina produz é minério; o que a refinaria produz é cátodo, briquete ou pó de carbonila; o que o laminador produz são chapas grossas, chapas e tiras. Compreender as etapas intermediárias é importante do ponto de vista comercial, porque as impurezas e a forma do intermediário determinam quais classes de placas podem ser feitas, a que custo e com que prazo.
Etapa 1: Exploração e Definição de Recursos
Os depósitos de níquel se enquadram em duas famílias geológicas. Os depósitos de laterita são minérios desgastados, próximos à{1}}superfície de óxidos comuns em cinturões tropicais, normalmente com classificação em torno de 1-2% de níquel com ferro, cobalto e umidade significativos. Os depósitos de sulfeto são minérios mais profundos e mais duros, geralmente com teor inferior a 3% de níquel, mas contendo elementos do grupo cobre, cobalto e platina que melhoram a economia. A exploração combina mapeamento geológico, levantamentos geofísicos e perfuração, seguidos de ensaios químicos e trabalhos mineralógicos para estabelecer a tonelagem, distribuição de teores e dureza do minério. A saída é um modelo de recursos que fixa o projeto do poço ou poço, a taxa de mineração e a rota metalúrgica.
Etapa 2: Mineração - mina a céu aberto e subterrânea
Onde o corpo de minério é espesso e próximo à superfície, a mineração-a céu aberto domina. A camada superficial do solo e os resíduos de rocha são removidos, as bancadas são perfuradas e explodidas, e o minério é carregado por escavadeiras em caminhões de transporte. O projeto da explosão é ajustado à dureza do minério para limitar a-fragmentação excessiva, o que cria finos que se transformam em desperdício no processamento posterior. Os corpos de minério de sulfeto que mergulham abruptamente ou ficam em profundidade são trabalhados no subsolo por meio de poços, declives e realces, com o minério movimentado por carregadeiras, passagens de minério e sistemas de içamento. Em ambos os casos, o controlo do teor e a gestão da diluição são as principais disciplinas operacionais: cada tonelada de estéril extraída acrescenta custos sem adicionar níquel.
Etapa 3: Beneficiamento e Concentração
O minério de sulfeto é triturado e moído, depois concentrado por flotação de espuma, na qual os reagentes tornam as partículas de sulfeto contendo níquel hidrofóbicas para que se fixem nas bolhas e se reportem ao concentrado. A flotação transforma uma alimentação de aproximadamente 1-2% de níquel em um concentrado de normalmente 8-20% de níquel, pronto para fundição. O minério de laterita não pode ser aprimorado por flotação da mesma maneira, por isso geralmente é seco, peneirado e misturado antes de ser alimentado para processamento pirometalúrgico ou hidrometalúrgico, onde forno rotativo e forno elétrico, ou rotas de lixiviação ácida de alta pressão, são usados para recuperar níquel e cobalto.
Etapa 4: Fundição e Refino até o Cátodo
O concentrado é fundido até formar um níquel fosco, depois convertido e tratado para remover ferro e enxofre. A etapa final de purificação determina a forma do produto. A eletrorrefinação dissolve ânodos de níquel impuros em um eletrólito e recobre o cátodo de níquel de alta-pureza a aproximadamente 99,9% ou mais. O refino de carbonila produz pó ou pellets de níquel de altíssima pureza. Lixiviação fosca, redução de hidrogênio e eletroextração fornecem outras rotas. Neste ponto, o material é certificado como cátodo, briquete ou pó - a matéria-prima para fusão e fundição.
Etapa 5: Derretimento, Fundição e Laminação na Placa
Para fazer chapas grossas, o níquel refinado é derretido sob atmosfera controlada, moldado em placas, homogeneizado, laminado a quente, recozido e decapado e, finalmente, laminado a frio até a espessura ordenada com recozimento intermediário e condicionamento de borda e superfície. Os graus e tolerâncias das placas para níquel forjado são especificados em padrões como ASTM B162 para placas, folhas e tiras de níquel, que abrange o níquel livre de baixo-carbono-UNS N02200 e o grau de baixo-carbono UNS N02201, ambos com um teor mínimo de níquel de 99,0%. Propriedades mecânicas, granulometria e tolerâncias dimensionais são verificadas lote a lote, e cada placa é fornecida com certificado de análise e relatório de ensaio mecânico.
| Estágio | Saída típica | Controle de chave |
|---|---|---|
| Mineração | Minério -da{1}}mina, 1-2% Ni | Controle de grau, diluição |
| Beneficiamento | Concentrado de sulfeto, 8-20% Ni | Tamanho da moagem, regime de reagentes |
| Fundição | Níquel fosco ou ferroníquel | Remoção de ferro e enxofre |
| Refino | Cátodo, briquete, pó, 99,9%+ | Pureza do eletrólito, densidade de corrente |
| Derretendo e rolando | Chapa e folha, 99,0% min Ni | Ciclo de recozimento, tolerância de espessura |
Perguntas frequentes
Q:A placa de níquel é extraída diretamente de um depósito?
R: Não. As minas produzem minério, os concentradores produzem concentrado, as fundições e refinarias produzem cátodo, briquete ou pó, e os laminadores produzem chapa grossa. A chapa grossa é um produto manufaturado, não um tipo de minério.
Q:Qual tipo de minério é usado para produção de chapas grossas?
R: Tanto o minério de laterita quanto o de sulfeto podem alimentar a cadeia. O minério de sulfeto é mais facilmente concentrado e geralmente produz cátodo de alta-pureza por meio de eletrorrefinação, enquanto o minério de laterita alimenta ferroníquel e rotas de lixiviação.
Q:Qual pureza é normal na placa de níquel comercial?
R: A placa de níquel forjado coberta pela ASTM B162, por exemplo UNS N02200 e UNS N02201, especifica um mínimo de 99,0% de níquel com o equilíbrio residual controlado. O cátodo eletrolítico usado para fabricá-lo é normalmente 99,9% ou superior.
Q:Por que a flotação é usada para minério de sulfeto de níquel?
R: A flotação fixa seletivamente partículas de sulfeto contendo-níquel às bolhas de ar, transformando um minério-de baixo teor de cerca de 1-2% de níquel em um concentrado normalmente entre 8% e 20% de níquel antes da fundição.
Q:Quais testes são fornecidos com placa de níquel?
R: Normalmente, um certificado químico de análise, resultados de tensão ou dureza, verificações dimensionais e, quando necessário, avaliação de tamanho de grão e corrosão, todos rastreáveis a um calor ou número de lote.
Q:A espessura da chapa afeta a rota de produção?
R: Sim. Chapas mais pesadas requerem mais laminação a quente e ciclos de recozimento mais longos, enquanto chapas finas precisam de mais passes de laminação-a frio com recozimento intermediário para controlar o tamanho do grão e o nivelamento.