צלחת ניקל מעודנת, לא כורה
מקור נפוץ לבלבול ברכש הוא הביטוי "כריית פלטת ניקל". צלחת ניקל היא מוצר חצי מוגמר-מגולגל או אלקטרוסט, ואף מכרה לא מייצר אותו. מה שהמכרה מייצר הוא עפרה; מה שבית הזיקוק מייצר הוא אבקת קתודה, בריקט או קרבוניל; מה שמפעל הגלגול מייצר זה צלחת, גיליון ורצועה. הבנת שלבי הביניים חשובה מבחינה מסחרית, מכיוון שהזיהומים וצורת הביניים קובעים אילו דרגות צלחות ניתן לייצר, באיזו עלות ובאיזה זמן אספקה.
שלב 1: חקר והגדרת משאבים
מרבצי ניקל מתחלקים לשתי משפחות גיאולוגיות. משקעי הלריט מתבלים, ליד-עפרות תחמוצת פני השטח הנפוצות בחגורות טרופיות, בדרך כלל מדורגים סביב 1-2% ניקל עם ברזל, קובלט ולחות משמעותיים. מרבצי הסולפיד הם עפרות עמוקות וקשות יותר, לרוב מדורגים מתחת ל-3% ניקל אך נושאים אלמנטים מקבוצת נחושת, קובלט ופלטינה המשפרים את הכלכלה. חקר משלב מיפוי גיאולוגי, סקרים גיאופיזיים וקידוח, ולאחר מכן בדיקה כימית ועבודה מינרלוגית לביסוס טונה, חלוקת כיתה וקשיות עפרות. הפלט הוא מודל משאבים שמתקן את עיצוב הבור או הפיר, קצב הכרייה והתוואי המתכתי.
שלב 2: כריית - בור פתוח ומחתרת
במקום שבו גוף העפר עבה וקרוב לפני השטח, כריית בורות פתוחים שולטת-. אדמה עליונה וסלע פסולת מופשטים, ספסלים נקדחים ומפוצצים, ועפרות מועמסת על ידי מחפר למשאיות הובלה. עיצוב הפיצוץ מכוון לקשיות העפרות כדי להגביל את-הפיצול, מה שיוצר קנסות שמדווחים לבזבוז בעיבוד מאוחר יותר. גופי עפרות סולפיד שצוללים בתלילות או שוכבים בעומק מעובדים מתחת לאדמה באמצעות פירים, ירידות ועצירות, עם עפרות מטופלות על ידי מעמיסים, מעברי עפרות ומערכות הנפה. בשני המקרים בקרת דרגות וניהול דילול הם הדיסציפלינות התפעוליות העיקריות: כל טון פסולת שנכרה מוסיף עלות מבלי להוסיף ניקל.
שלב 3: הטבה וריכוז
עפרות סולפיד נמחצות וטחונות, ואז מרוכזות על ידי הצפת קצף, שבה ריאגנטים הופכים חלקיקי סולפיד -נושאים ניקל להידרופוביים כך שהם נצמדים לבועות ומדווחים לרכז. ציפה משדרגת הזנה של בערך 1-2% ניקל לריכוז של 8-20% ניקל בדרך כלל, מוכן להתכה. לא ניתן לשדרג עפרות לטריט על ידי הציפה באותו אופן, ולכן בדרך כלל מיובשים, מוקרנים ומעורבבים לפני הזנתם לעיבוד פירו-מטלורגי או הידרו-מטלורגי, שבו משתמשים בנתיבי כבשן סיבובי ותנור חשמלי, או שטיפת חומצה בלחץ גבוה, להשבת ניקל וקובלט.
שלב 4: התכה וזיקוק לקתודה
התרכיז מותך למט ניקל, ואז מומר ומטופל להסרת ברזל וגופרית. שלב הטיהור הסופי קובע את צורת המוצר. זיקוק אלקטרו ממיס אנודות ניקל לא טהור באלקטרוליט ומצלח קתודית ניקל בטוהר- גבוה בכ-99.9% ומעלה. זיקוק קרבוניל מייצר אבקת ניקל או כדורי ניקל בטוהר גבוה מאוד. שטיפת מט, הפחתת מימן ועיבוד חשמלי מספקים מסלולים נוספים. בשלב זה החומר מאושר קתודה, לבנה או אבקה - חומר הזנה להתכה ויציקה.
שלב 5: התכה, יציקה וגלגול לצלחת
להכנת צלחת, ניקל מזוקק נמס באטמוספרה מבוקרת, יצוק ללוחות, הומוגג, מגולגל חם, מחולל וכבוש, ולבסוף מגולגל קר לעובי המסודר עם חישול ביניים ומיזוג קצה ומשטח כאחד. דרגות וסובלנות של לוחות עבור ניקל יצוק מצוינים בתקנים כגון ASTM B162 עבור לוחות ניקל, יריעות ורצועות, המכסה ניקל נמוך-נטול-פחמן של UNS N02200 ו-UNS N02201 בדרגת פחמן נמוכה-, שניהם בתכולת ניקל מינימלית של 99.0%. מאפיינים מכניים, גודל גרגר וסובלנות ממדים מאומתים מנה אחר מנה, וכל צלחת מסופקת עם תעודת ניתוח ודוח בדיקה מכנית.
| שָׁלָב | פלט אופייני | בקרת מפתח |
|---|---|---|
| כְּרִיָה | רצף-של-עפרות מכרה, 1-2% Ni | בקרת כיתה, דילול |
| הטבה | תרכיז סולפיד, 8-20% Ni | גודל טחינה, משטר ריאגנטים |
| התכה | ניקל מט או פרוניקל | סילוק ברזל וגופרית |
| זיקוק | קתודה, לבנה, אבקה, 99.9%+ | טוהר אלקטרוליטים, צפיפות זרם |
| נמס ומגלגל | צלחת וגיליון, 99.0% דקות Ni | מחזור חישול, סבילות לעובי |
שאלות נפוצות
Q:האם צלחת ניקל כורה ישירות מפיקדון?
ת: לא. מכרות מייצרים עפרות, רכזים מייצרים תרכיז, מפעלי התכה ובתי זיקוק מייצרים קתודה, לבנה או אבקה, ומפעלי גלגול מייצרים צלחת. צלחת היא מוצר מיוצר, לא סוג עפרה.
Q:איזה סוג עפרה משמש לייצור צלחת?
ת: גם לטריט וגם עפרות סולפיד יכולות להזין את השרשרת. עפרות סולפיד מתרכזות בקלות רבה יותר ומניבות בדרך כלל קתודה בטוהר- גבוה באמצעות זיקוק אלקטרו, בעוד שעפרות לטריט מאכילות נתיבי פרוניקל ושטיפה.
Q:איזה טוהר נורמלי בצלחת ניקל מסחרית?
ת: לוחית ניקל מחושלת מכוסה על ידי ASTM B162, למשל UNS N02200 ו-UNS N02201, מציינת מינימום של 99.0% ניקל עם השאריות מבוקרות. הקתודה האלקטרוליטית המשמשת לייצורו היא בדרך כלל 99.9% ומעלה.
Q:מדוע משתמשים בציפה עבור עפרות ניקל גופרתי?
ת: ציפה מחברת באופן סלקטיבי חלקיקי סולפיד ניקל-לבועות אוויר, ומשדרגת עפרה בדרגה נמוכה- של כ-1-2% ניקל לריכוז שבדרך כלל בין 8% ל-20% ניקל לפני ההתכה.
Q:אילו בדיקות מסופקות עם לוחית ניקל?
ת: בדרך כלל תעודה כימית של תוצאות ניתוח, מתח או קשיות, בדיקות מימדים, ובמידת הצורך, גודל גרגר והערכת קורוזיה, הכל ניתן לעקוב אחר מספר חום או מגרש.
Q:האם עובי הצלחת משפיע על מסלול הייצור?
ת: כן. צלחת כבדה יותר דורשת יותר גלגול חם ומחזורי חישול ארוכים יותר, בעוד שצלחת דקה זקוקה ליותר מעברי גלגול קר- עם חישול ביניים כדי לשלוט בגודל הגרגירים והשטוחות.