Płyta niklowa jest rafinowana, a nie wydobywana
Częstym źródłem nieporozumień w zamówieniach jest wyrażenie „górnicza płyta niklowa”. Płyta niklowa to półprodukt walcowany lub osadzany metodą galwaniczną-, którego nie produkuje żadna kopalnia. Kopalnia wydobywa rudę; rafineria produkuje katodę, brykiet lub proszek karbonylowy; walcownia produkuje płyty, arkusze i taśmy. Zrozumienie etapów pośrednich ma znaczenie komercyjne, ponieważ zanieczyszczenia i forma półproduktu decydują o tym, jakie gatunki płyt można wyprodukować, jaki jest koszt i jaki jest czas realizacji.
Krok 1: Eksploracja i definicja zasobów
Złoża niklu dzielą się na dwie rodziny geologiczne. Złoża laterytu są zwietrzałymi,-powierzchniowymi rudami tlenkowymi, powszechnymi w pasach tropikalnych, zazwyczaj zawierającymi około 1-2% niklu ze znaczną zawartością żelaza, kobaltu i wilgoci. Złoża siarczków to głębsze, twardsze rudy, często zawierające mniej niż 3% niklu, ale zawierające pierwiastki z grupy miedzi, kobaltu i platyny, które poprawiają ekonomikę. Poszukiwania obejmują mapowanie geologiczne, badania geofizyczne i wiercenia, a następnie analizy chemiczne i prace mineralogiczne w celu ustalenia tonażu, rozkładu gatunku i twardości rudy. Wynikiem jest model zasobów, który ustala projekt szybu lub szybu, tempo wydobycia i trasę metalurgiczną.
Krok 2: Wydobycie - odkrywkowe i podziemne
Tam, gdzie złoża rudy są gęste i znajdują się blisko powierzchni,-dominuje górnictwo odkrywkowe. Usuwa się wierzchnią warstwę gleby i skały płonne, wierci się i piaskuje ławy, a koparką ładuje rudę na ciężarówki. Projekt nadmuchu jest dostosowany do twardości rudy, aby ograniczyć- nadmierną fragmentację, która powoduje powstawanie drobnych cząstek, które trafiają do odpadów w późniejszym przetwarzaniu. Złoża rud siarczkowych, które stromo zanurzają się lub leżą głęboko, są wydobywane pod ziemią za pomocą szybów, spadków i przystanków, przy czym ruda jest przenoszona za pomocą ładowarek, przejść rudy i systemów wyciągowych. W obu przypadkach kontrola jakości i zarządzanie rozcieńczaniem to kluczowe dyscypliny operacyjne: każda tona wydobytej skały płonnej zwiększa koszty bez dodatku niklu.
Krok 3: Wzbogacanie i koncentracja
Rudę siarczkową kruszy się i miel, a następnie zatęża metodą flotacji pianowej, podczas której odczynniki powodują, że cząstki siarczku zawierające nikiel- stają się hydrofobowe, dzięki czemu przyczepiają się do pęcherzyków i przedostają się do koncentratu. Flotacja przekształca wsad zawierający około 1-2% niklu w koncentrat zawierający zazwyczaj 8–20% niklu, gotowy do wytapiania. Rudy laterytu nie można uszlachetniać metodą flotacji w ten sam sposób, dlatego zwykle jest ona suszona, przesiewana i mieszana przed wprowadzeniem do obróbki pirometalurgicznej lub hydrometalurgicznej, gdzie do odzyskiwania niklu i kobaltu wykorzystuje się piec obrotowy i piec elektryczny lub ługowanie kwasem pod wysokim ciśnieniem.
Krok 4: Wytapianie i rafinacja do katody
Koncentrat wytapia się na kamień niklowy, następnie przekształca i poddaje obróbce w celu usunięcia żelaza i siarki. Końcowy etap oczyszczania określa postać produktu. Elektrorafinacja rozpuszcza zanieczyszczone anody niklowe w elektrolicie i wytwarza katodę niklową-o wysokiej czystości, wynoszącą około 99,9% i więcej. Rafinacja karbonylu pozwala uzyskać proszek lub granulki niklu o bardzo wysokiej czystości. Dalszymi drogami są ługowanie matowe, redukcja wodoru i otrzymywanie elektrolityczne. W tym momencie materiałem jest certyfikowana katoda, brykiet lub proszek - będący surowcem do topienia i odlewania.
Krok 5: Topienie, odlewanie i walcowanie na płytę
Aby wytworzyć płytę, rafinowany nikiel topi się w kontrolowanej atmosferze, odlewa w płyty, homogenizuje, walcuje na gorąco, wyżarza i trawi, a na koniec walcuje na zimno do zamówionej grubości z wyżarzaniem pośrednim oraz kondycjonowaniem krawędzi i powierzchni. Gatunki blach i tolerancje niklu kutego są określone w normach, takich jak ASTM B162 dla płyt, arkuszy i taśm niklowych, która obejmuje nikiel nisko-bezwęglowy- UNS N02200 i niskowęglowy gatunek UNS N02201, oba o minimalnej zawartości niklu wynoszącej 99,0%. Właściwości mechaniczne, wielkość ziaren i tolerancje wymiarowe są sprawdzane partiami, a każda płyta dostarczana jest z certyfikatem analizy i raportem z testów mechanicznych.
| Scena | Typowe wyjście | Kontrola kluczy |
|---|---|---|
| Górnictwo | Wydobycie-z-rudy kopalnianej, 1-2% Ni | Kontrola stopnia, rozcieńczanie |
| Beneficjowanie | Koncentrat siarczkowy, 8-20% Ni | Wielkość mielenia, reżim odczynników |
| Wytapianie | Nikiel matowy lub żelazonikiel | Usuwanie żelaza i siarki |
| Rafinacja | Katoda, brykiet, proszek, 99,9%+ | Czystość elektrolitu, gęstość prądu |
| Topienie i walcowanie | Płyta i arkusz, 99,0% min Ni | Cykl wyżarzania, tolerancja grubości |
Często zadawane pytania
Q:Czy blachę niklową wydobywa się bezpośrednio ze złoża?
O: Nie. Kopalnie produkują rudę, koncentratory produkują koncentrat, huty i rafinerie produkują katodę, brykiet lub proszek, a walcownie produkują blachę. Płyta jest produktem przetworzonym, a nie rodzajem rudy.
Q:Jaki rodzaj rudy wykorzystuje się do produkcji płyt?
Odp.: Zarówno lateryt, jak i ruda siarczkowa mogą zasilać łańcuch. Rudę siarczkową łatwiej jest zatężyć i zazwyczaj uzyskuje się-katodę o wysokiej czystości w wyniku elektrorafinacji, podczas gdy ruda laterytowa zasila żelazonikiel i ługuje.
Q:Jaka czystość jest normalna w komercyjnej płycie niklowej?
Odp.: Kuta płyta niklowa objęta normą ASTM B162, na przykład UNS N02200 i UNS N02201, określa zawartość minimum 99,0% niklu z kontrolowanymi pozostałościami. Katoda elektrolityczna używana do jej wytworzenia ma zwykle 99,9% lub więcej.
Q:Dlaczego w przypadku rudy siarczku niklu stosuje się flotację?
Odp.: Flotacja selektywnie wiąże cząsteczki siarczku-zawierającego nikiel z pęcherzykami powietrza, ulepszając rudę niskiej-o zawartości około 1–2% niklu do koncentratu, zwykle zawierającego od 8% do 20% niklu przed wytopem.
Q:Jakie testy są dostarczane z płytką niklową?
Odp.: Zwykle świadectwo analizy chemicznej, wyniki naprężenia lub twardości, kontrole wymiarów oraz, w razie potrzeby, wielkość ziarna i ocena korozji, wszystko to można powiązać z numerem wytopu lub partii.
Q:Czy grubość blachy wpływa na trasę produkcji?
O: Tak. Cięższa blacha wymaga większej liczby walcowań na gorąco i dłuższych cykli wyżarzania, podczas gdy cienka blacha wymaga większej liczby przejść-walcowania na zimno z wyżarzaniem pośrednim w celu kontrolowania wielkości ziaren i płaskości.