Nikl: Kov, bez kterého by průmysl nebyl průmyslem

Těžba sulfidových ložisek niklu končí

Nikl je nejvíce využíván (společně s chromem a dalšími kovy) k legování železa pro výrobu nerezové a žáruvzdorné oceli. K tomu je určeno asi 65 % celkové produkce. Hlavním cílem přidávání niklu do železa je stabilizace austenitické struktury oceli (tedy vytvoření kubické krystalové mřížky).

Běžná uhlíková ocel vytváří během tuhnutí směs struktury feritu a cementitu. Když do taveniny přidáme nikl, nedojde během vychládání k jejich tvorbě a výsledná ocel má austenitickou strukturu materiálu. Austenitické korozivzdorné oceli mají vysokou houževnatost, nízkou mez kluzu a vysokou pevnost v tahu ve srovnání s uhlíkovou ocelí. Další příklady kovů s austenitickou strukturou jsou hliník a měď.

Dalších 20 % produkce niklu je použito k výrobě jiných typů oceli ve formě neželezné slitiny (směsi s jinými kovy než ocel) a super slitiny (kovové slitiny odolné proti extrémně vysokým teplotám a tlakům, nebo slitiny s vysokou elektrickou vodivostí), používané například ve vysoce specializovaných průmyslových aplikacích pro vojenské účely a letectví.

Zhruba 9 % je využíváno k protikoroznímu pokovování a zbylých 6 % produkce niklu nachází využití v elektronice, výrobě mincí a dobíjecích baterií, jako katalyzátor používaný v chemickém průmyslu a jako barvivo zbarvující sklo do zelena. Ve většině případů neexistuje za nikl žádná náhrada, a ty které existují, nejsou tak účinné, případně jsou podstatně dražší.

Dobíjecí nikl-hydridové baterie jsou využívány v mobilních telefonech, fotoaparátech, kamerách, mobilních počítačích a dalších elektronických zařízeních. Nikl-kadmiové baterie pohání akunářadí a slouží jako zdroj elektrické energie pro další nejrůznější účely.

Department of Energy v USA financuje řadu programů, které mají stimulovat rychlejší rozvoj energie z obnovitelných zdrojů. Tento výzkum a vývojové projekty se týkají zejména:

• vnitrostátní výroby moderních baterií;

• vývoje a vylepšení stacionárních i přenosných palivových článků;

• vývoje a komerčního využití škálovatelných biorafinerií;

• dalšího vývoje technologie tavených solí používaných k uchovávání energie v elektrárnách založených na koncentraci sluneční energie;

• vývoje a konstrukce parabolických odražečů a dalších koncentrátorů pro využití ve slunečních elektrárnách;

• konstrukce a vývoje zařízení určených k obnovitelnému a účinnějšímu využití geotermální energie.

Všechny tyto rozvíjející se směry výroby energie se mohou stát důležitými odběrateli niklu nebo jeho slitin.

Nikl ve dvou formách

Nikl se v přírodě nachází ve dvou formách, a sice ve formě sulfidické (sirníky a arzenidy) a lateritické, vznikající zvětráváním olivínu z ultrabazických hornin zemského pláště. Zhruba 60 % známých světových zásob niklu jsou lateritidy, zbytek sulfidy.

Sulfidové zásoby niklu jsou tvořeny hlavně minerálem pentlandit, což je sulfid nikelnato-železitý. Ten vznikl vysrážením z hydrotermálních roztoků. Někdy je pro nikl v této podobě používáno pojmenování magmaticko-sulfidová forma niklu. Hlavní výhodou sulfidových rud je způsob zpracování, založený na jednoduché fyzikální separační technice nazývané flotace. Ruda se nejprve žíhá, poté se pyrometalurgickým způsobem odděluje nikl od sloučenin mědi, a pak se dále rafinuje.

Magma je směs roztavených hornin, plynů a pevných příměsí, která se nachází hluboko v zemské kůře. Láva je jen jiné pojmenování pro žhavé magma stoupající na povrch sopečnými průduchy a při sopečných erupcích. Magma obsahuje drobné příměsi niklu, mědi i další vzácné kovy. Jak magma stoupá vzhůru, dostává se do kontaktu s chladnější krystalickou horninou a začíná chladnout.

Obsahuje-li dostatečné množství síry, nebo když při průchodu zemským pláštěm roztaví sirná ložiska, rozptýlí se síra v magmatu ve formě drobných kapiček. Protože nikl, měď, železo a vzácné kovy mají afinitu k síře, reagují s ní a vytvářejí sulfidové kapičky rozptýlené v magmatu. Protože mají sulfidy vyšší hustotu, klesají v magmatu dolů, kde se tak vytváří vyšší koncentrace sulfidů. S klesající teplotou pak dochází ke krystalizaci a vytváří se rudná ložiska obsahující tyto kovy.

Existují dva hlavní typy nikl-sulfidových ložisek. Prvním typem jsou sulfidy niklu a mědi. Měď (Cu) a nikl (Ni) jsou hlavními ekonomickými komoditami, přičemž měď může být hlavním i doprovodným produktem, vedlejšími produkty jsou pak obvykle kobalt (Co), platina (Pt), zlato (Au) a vzácné kovy. Druhým typem je pak ložisko, které se těží hlavně kvůli obsahu vzácných kovů a kde jdou ostatní kovy pouze vedlejším produktem.

Nikl-sulfidová ložiska mohou obsahovat buď jednotlivé sulfidové rudy, nebo mohou tvořit oblasti desítky až stovky kilometrů dlouhé. Dvě největší světové oblasti s ložisky niklu jsou Sudbury v Kanadě, které bylo objeveno při stavbě Kanadsko-Pacifické železnice, a Norilsk v Rusku.

Nejdůležitějším ložiskem pro těžbu vzácných kovů je na platinu bohaté ložisko Bushveld v Jihoafrické republice. Druhým takovým ložiskem je opět Norilsk v Rusku, které je velmi bohaté na platinu, přičemž nikl a měď jsou vedlejším produktem těžby rudy.

Zásoby niklu v lateritické formě jsou tvořeny hlavně minerály limonitem a garnieritem (hydrosilikátem niklu). Tyto minerály vznikají zvětráváním olivínu z ultrabazických hornin zemského pláště, které se dostaly na povrch, nebo vznikly zvětráním sulfidické formy a přeměnou kysličníků příslušných kovů. Těžba je provozována v povrchových dolech a zpracování rudy není jednoduché. Aby šlo nikl extrahovat, musí se ruda roztavit nebo rozpustit. To však ve svém důsledku znamená, že projekty na těžbu této formy niklu mají vyšší náklady na jednotku produkce než projekty založené na těžbě sulfidů.

Zhruba 60 % celkových zásob niklu se nachází ve formě lateritů, které vznikly zvětráváním magmatických hornin. Zvětrávání zvýšilo koncentraci kovu, protože lehčí zvětralé kusy horniny byly odplaveny nebo rozfoukány, zatímco těžší kovy zůstaly na místě. Zvětrávání v tropických oblastech navíc probíhá rychleji, takže vyšší koncentrace se nachází v tomto klimatickém pásu.

Obvyklé ložisko niklu v lateritické fázi je velmi objemné, s nízkou koncentrací kovu, ležící těsně pod povrchem. Ložisko bývá tabulově ploché a zabírá mnoho čtverečních kilometrů plochy. Obvyklý rozsah je 20 milionů tun a více, a existují i ložiska s miliardou tun materiálu.

Lateritová ložiska obvykle obsahují jak horní vrstvu červeného limonitu (nahoře železo, dole nikl, magnesium a křemičitany), tak zeleného saprolitu (nahoře nikl, magnesium a křemičitany, dole oxidy železa). Vzhledem k rozdílným koncentracím železa, magnesia a křemičitanů v každé vrstvě se musí každá zóna zpracovávat rozdílně, což má vliv na ekonomiku získávání niklu. Saprolitová ruda je zpracovávána standardními pyrometalurgickými postupy. Limonit je zpracováván vysokotlakým kyselinovým loužením (HPAL).

HPAL, zpracovává rudu loužením v kyselině sírové při teplotách 270°C a tlaku 600 psi v kobaltových autoklávech. Z rudy se uvolňuje nikl a kobalt. K oddělení pevné látky a tekutiny se používá dekantace. Oddělení niklu a kobaltu se pak provádí rozpuštěním a následnou elektrolýzou. Výsledky této technologie nejsou příliš přesvědčivé.

Produkce

V současné době je hlavní těžba niklu tvořena dobýváním sulfidových ložisek. 58 % světové produkce pochází ze sulfitů, 42 % z lateritů. Je to dáno tím, že těžba ze sulfitových ložisek je levnější, stejně jako zpracování niklu. Nicméně známá velká ložiska jsou již téměř vyčerpána a nová se nenacházejí.

Dochází k obratu trendu v těžbě, protože s rostoucí světovou spotřebou niklu a vzhledem k nedostatku kvalitních sulfidových ložisek se těžební společnosti přeorientovávají na těžbu z lateritů. Dochází k tomu, že se těžba lateritů stává primárním zdrojem produkce niklu.

Největší světové zásoby niklu jsou rozmístěny ve třech státech:

• Rusko je největším světovým producentem niklu a těžební obr Norilsk Nickel je největším světovým těžařem niklu. Pětina světové produkce pochází z Norilsku, který má největší sulfidové zásoby niklu na světě.

• Kanada je druhým největším producentem niklu. Hlavní oblasti těžby niklu jsou Thompson Nickel Belt v Manitobě, Sudbury Basin v Ontariu a poloostrov Ungava v Quebeku.

• Třetím největším světovým producentem je Austrálie. Hlavními odběrateli australského niklu jsou Evropa, Japonsko a Spojené státy.

Pokračování článku najdete na serveru Akcieatrhy.cz

Pasivní investice do komodit: Rolování může být problém!

Zdroj: Akcieatrhy.cz