Quin tipus de metall és el níquel

1. Quin tipus de metall és el níquel?

El níquel és unelement químic(símbol: Ni, nombre atòmic: 28) classificat com ametall de transicióa la taula periòdica. És un metall blanc platejat dur, dúctil i mal·leable- amb propietats físiques i químiques diferents que el fan valuós en totes les indústries:

Trets físics: Té un punt de fusió elevat (~ 1.455 graus / 2.651 graus F) i densitat (~ 8,91 g/cm³), i és naturalment magnètic a temperatura ambient (exhibeix ferromagnetisme, com el ferro i el cobalt). També és altament dúctil (es pot estirar en filferros) i mal·leable (es pot martellejar en làmines fines), fins i tot a baixes temperatures.

Característiques químiques: el níquel és resistent a la corrosió-, especialment a l'aire i l'aigua, a causa de la formació d'una capa fina i protectora d'òxid a la seva superfície. No s'embruta fàcilment i és estable en la majoria de dissolvents orgànics i àcids diluïts (tot i que reacciona amb àcid nítric concentrat).

Paper d'aliatge: Tot i que el níquel s'utilitza en forma pura (per exemple, per a alguns components electrònics), el seu valor principal rau enproducció d'aliatges. És un additiu clau en acer inoxidable (per exemple, l'acer inoxidable 304 conté un 8-10% de níquel, que millora la resistència a la corrosió i la ductilitat), aliatges de coure-níquel (per exemple, C71500) i superaliatges d'alta temperatura (utilitzats en motors a reacció i centrals elèctriques, on el níquel millora la resistència a temperatures extremes). També forma aliatges amb metalls com zinc (llautó), titani i alumini per a aplicacions especialitzades.

Usos industrials més enllà dels aliatges: és fonamental en la tecnologia de bateries (p. ex., níquel-cadmi, níquel-hidrur metàl·lic i liti-níquel-cobalt-bateries d'alumini per a vehicles elèctrics i electrònica), convertidors catalítics (per reduir les emissions dels vehicles) i revestiment (El xapat de níquel afegeix un acabat decoratiu durador a metalls com l'acer).

2. Per què es diu níquel?

El nom "níquel" deriva de laparaula alemanya "níquel"(un diminutiu de "Nikolaus" o "Nicholas"), que era un terme medieval per a un "goblin" o "dimoni" en el folklore europeu. Aquest origen inusual està lligat a la història primerenca de la mineria de níquel:

Al segle XVII, els miners alemanys a les muntanyes Erzgebirge (a la frontera de l'actual-Alemanya i la República Txeca) es van trobar amb un mineral que van anomenar"Kupfernickel"("goblin de coure"). Van creure que el mineral contenia coure (per la seva aparença) i van intentar extreure el metall, però els seus esforços van fallar-no es va poder recuperar coure, i el mineral fins i tot alliberava fums tòxics quan s'escalfava. Els miners van culpar d'aquesta "frustració" a un follet entremaliat anomenat Nickel, que pensaven que amagava el coure o maleïa la seva feina.

Segles més tard, l'any 1751, el químic suec Axel Fredrik Cronstedt va analitzar Kupfernickel i hi va descobrir un metall nou, fins ara desconegut. Va anomenar aquest metall "níquel" en referència al terme antic miner per al mineral, honrant el folklore que durant molt de temps havia envoltat el mineral.

El nom més tard es va estendre a altres idiomes, inclòs l'anglès, i segueix sent el terme estàndard per a l'element avui en dia. Curiosament, la moneda de . 5-cèntim dels EUA ("níquel") també rep el seu nom del metall-tot i que els níquels moderns són només un 25% de níquel (la resta és coure).

3. Per què és tan car el níquel?

L'alt preu del níquel és impulsat per una combinació deles limitacions de l'oferta, la forta demanda global, els reptes de producció i el seu paper insubstituïble en les indústries crítiques(especialment tecnologia de bateries per a vehicles elèctrics, vehicles elèctrics). A continuació es mostra un desglossament detallat dels factors clau:

(1) Oferta ajustada: Producció geogràficament concentrada

La producció de níquel està molt concentrada en un nombre reduït de països, la qual cosa crea vulnerabilitat a les interrupcions del subministrament:

Indonèsia i Filipines: En conjunt, aquestes dues nacions del sud-est asiàtic representen ~ 60-70% de la producció mundial de níquel. Indonèsia (el principal productor del món) ha imposat estrictes prohibicions d'exportació de mineral de níquel sense processar des del 2020, obligant les empreses a construir foses localment per refinar el níquel abans de l'exportació. Aquesta política va reduir l'oferta mundial de níquel en brut i va augmentar els costos de producció (les foses requereixen grans inversions i energia).

Rússia: com el tercer-productor més gran (~10% de l'oferta mundial), les exportacions de níquel de Rússia es van veure afectades per les sancions internacionals després de la invasió d'Ucraïna el 2022. Les sancions van interrompre les rutes comercials i van reduir l'accés al níquel rus, reduint encara més l'oferta mundial.

Baixa diversitat de reserves: A diferència de metalls com el ferro o el coure, que s'extreuen a desenes de països, les reserves de níquel es limiten a un grapat de regions. Aquesta manca de diversitat geogràfica fa que fins i tot petites interrupcions (per exemple, prohibicions mineres, desastres naturals, disturbis polítics) poden afectar significativament el subministrament global.

info-444-442 info-440-442

info-440-442 info-448-440

(2) Demanda explosiva: les bateries de vehicles elèctrics impulsen el creixement

El principal motor de la demanda de níquel és elcanvi global cap als vehicles elèctrics. El níquel és un component clau en les bateries d'ions de liti-d'alta-energia-densitat- (per exemple, bateries NCM: liti-níquel-cobalt-manganès, que contenen un 50-90% de níquel per pes). Aquestes bateries alimenten la majoria dels vehicles elèctrics moderns perquè emmagatzemen més energia (permet una autonomia de conducció més llarga) que les alternatives amb menys níquel.

Creixement de la demandaSegons l'Agència Internacional de l'Energia (IEA), es preveu que les vendes de vehicles elèctrics creixin de ~10 milions d'unitats el 2022 a més de 60 milions el 2030. Això augmentarà la demanda de níquel per a bateries de ~ 500.000 tones mètriques el 2022 a 3-4 milions de tones mètriques el 2030, un augment de 6-8 vegades.

Altres fonts de demanda: El níquel també segueix sent crític per a la producció d'acer inoxidable (que representa un 70% de la demanda històrica de níquel), superaliatges aeroespacials i electrònica. Aquesta "demanda doble" (de les indústries tradicionals i la nova tecnologia de vehicles elèctrics) crea una pressió sostinguda sobre l'oferta.

(3) Costos de producció elevats i reptes tècnics

La mineria i el refinament del níquel és car i tècnicament complex, especialment pel que fa al níquel d'alta puresa-necessari per a les bateries:

Qualitat del mineralLa major part del níquel s'extreu de dos tipus de mineral:

Minerals de laterita(El 80% de les reserves mundials, que es troben a Indonèsia i Filipines): requereixen una fosa intensa-d'energia-a alta temperatura per produir níquel mat (un producte semi-refinat). La construcció i funcionament de les foses costa milers de milions de dòlars i consumeixen grans quantitats de carbó o gas natural (afegit a costos i preocupacions ambientals).

Minerals de sulfur(20% de les reserves, trobades al Canadà, Austràlia): són més fàcils de processar, però són més rares i sovint es troben en zones remotes (p. ex., al nord del Canadà), augmentant els costos de la mineria i el transport. Els minerals de sulfur també produeixen níquel d'alta-puresa (necessari per a les bateries), però la seva escassetat fa pujar els preus.

Requisits de níquel de la bateria-: Les bateries de vehicles elèctrics necessiten níquel "classe 1" (99,8% de puresa), que requereix passos de refinat addicionals (p. ex., electròlisi) més enllà del que es necessita per a l'acer inoxidable (que utilitza níquel de "classe 2" de menor -puresa). Aquests passos addicionals afegeixen temps i cost a la producció.