Dragados USA, Flatiron Constructors, Vinci Construction
Bernard,
Mott MacDonald.
КОЛОНКА
БУДУЩЕГО
Мир стремится к декарбонизации в ответ на изменение климата, и никель оказался
стержнем перехода к возобновляемой экономике. Многие страны постепенно уходят от использования ископаемых видов топлива, поэтому они считают никель, играющий
роль почти в каждом виде возобновляемой энергетики, критически важной частью энергетического комплекса и макроэкономической стратегии. Этот вывод — не пустяк, это отражение
Стратегический (имя
прилагательное) — отвечающий
требованиям стратегии, имеющий
критическое значение для
осуществления общих целей
или получения долгосрочного
преимущества
02 Пример из практики № 32 Мост-тоннель Хэмптон-роудс 03
Колонка редактора Стратегический никель 04 Никель. Занимательные факты 06 Производство никеля Кислотное выщелачивание под высоким давлением (HPAL)
08
Стратегическое и критически важное сырьё Чем является никель?
Журнал «Никель» издается Институтом никеля www.nickelinstitute.org
Д-р Хадсон Бейтс (Hudson Bates), президент Клэр Ричардсон (Clare Richardson), редактор communications@nickelinstitute.org
Авторы статей: Парвин Адели (Parvin Adeli), Гари Коутс (Gary Coates), Ричард Матесон (Richard Matheson), Марк Мистри (Mark Mistry), Гир Мо (Geir Moe), Ким Оукс (Kim Oakes), Пабло Родригес Домингес (Pablo Rodríguez Domínguez), Франк Смит (Frank Smith), Лил Триттен (Lyle Trytten), Одетт Зизолд (Odette Ziezold) Художественное оформление: компания Constructive Communications Публикация предназначена для
времени и затрат. Никель-титановые сплавы (NiTi) широко применяются в медицинской промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Команда под руководством г-на Хао (Hao) изготовила инновационный никель-титановый сплав, применив технологию выборочной лазерной плавки (selective laser melting (SLM)). Учёные открыли, что с изменением
длины и направления лазерного сканирования в материале прекращается образование однонаправленных столбчатых кристаллов, что улучшает коэффициент деформации растяжения сплава SLM-NiTi на 15,6%. Это ещё один шаг вперёд как для врачей, так и для пациентов.
цемент
3
ПЕРЕРАБОТКА
темпами, чтобы
рынки аккумуляторных батарей
Концепция работы
чтобы растворить всю руду, необходимо добавить серную кислоту и увеличить температуру. Затем надо нейтрализовать избыточную кислотность, удалить
нежелательные и извлечь необходимые металлы.
Процесс выщелачивания Выщелачивание происходит под высоким давлением при температуре примерно 250 °C, при этом большая часть железа и алюминия, содержащихся в руде, остаётся в выщелоченном осадке, а вот ценные материалы задерживаются в растворе. Процесс выщелачивания, горячий и кислотный, в высшей степени агрессивен. Он требует применения таких сложных
материалов, как титан, плакированный на углеродистой стали методом сварки взрывом — тонкий
промежуточной фракции использовали
сероводород для восстановления никеля Класса 1. Осадок смешанного сульфида (ОСП) — это довольно чистая и густая фракция. Он хорошо осаждается и великолепно подходит
для перевозки, так как содержит около 50-55% никеля и кобальта, и перевозится в виде влажного порошка. Осадок смешанной гидроокиси (ОСГ) стал очень
популярным в последние десять лет.
Для осаждения бедной обогащаемой
промежуточной породы используется
едкая щёлочь или гидроокись магния. В этой промежуточной породе примерно 40% никеля и кобальта, но и намного
больше влаги (около 50% по весу), что означает, что в отгружаемой продукции содержится только около 20% никеля и
кобальта по весу.
Решение вопросов, связанных с промышленными отходами После извлечения ценных металлов (никеля и кобальта) остаётся
значительное количество жидких отходов с большим содержанием магния
и некоторым количеством марганца в виде сульфатов. Для сохранения
воды производится её частичная рециркуляция, что повышает уровень
содержания магния, так что, в конце
концов, становится необходимым
вывести его из операционного цикла. В сухом климате этот раствор можно выпарить, оставив
свойственными всякому периоду начальных разработок, и, как правило, имеющими отношение к сложным условиям, требующим использования оборудования из многослойных конструктивных материалов — плакированных титаном автоклавов HPAL и прочих покрытых резиной или облицованных кирпичом резервуаров; а также с
связанными с необходимостью использования нескольких последовательных производственных этапов, каждый из которых должен работать в одинаковом темпе. В настоящее время в Индонезии начинает работу новое поколение таких мощностей. По-видимому, опыт, приобретённый компаниями, возводящими серийные производственные комплексы, наконец-то позволил создать мощности, которые хорошо функционируют с первого же дня. Воздействие на окружающую среду мощностей HPAL значительно отличается от воздействия ротационной электрической печи (РЭП): у HPAL
относительно низкий уровень выброса парниковых газов, особенно в случаях, когда серная кислота производится на месте. Однако в результате работы HPAL создаётся значительное количество
СЫРЬЁ
являются принципиально значимыми
для ключевых отраслей промышленности, экономической стабильности, национальной
безопасности и технологических инноваций.
Без надёжного доступа к этим материалам такие отрасли промышленности,
как оборонная, энергетическая, телекоммуникационная и электронная,
могут столкнуться со значительной дестабилизацией. Никель является одним
из таких видов сырья, которому уделяется внимание во многих странах мира.
этих материалов многочисленны.
В течение нескольких последних десятилетий нехватка железной руды, коксового угля, редкоземельных элементов, магнезита и кремнезёма нарушала производственно-сбытовые цепочки с серьёзными последствиями для всей экономики.
В ответ на эти проблемы в начале двухтысячных в практику нескольких регионов мира были введены «оценки критической необходимости» сырьевых
из географической концентрации производства в небольшом количестве стран или компаний, непостоянства торговых отношений, недостаточности
инфраструктуры переработки
вторичного сырья или отсутствия подходящих замещающих материалов.
«Критически важные» в сравнении со «стратегическими»
Второму термину, «стратегическое сырьё», в этом контексте уделяется всё большее внимание. В Европейском Союзе термин «стратегический» используется для описания сырьевых материалов, которые хоть и являются важными, но всё же не считаются «критически важными», поскольку в настоящее время нет риска
возникновения перебоев в их поставках.
Никель по праву считается «критически
важным» материалом во многих регионах.
Самым ярким примером являются такие страны, как США, Канада, Китай и
Япония. Но почему? Статус критичности
никеля определяется его ведущей ролью в энергетике и переходе к цифровым технологиям, особенно его ключевой ролью в аккумуляторных батареях для электромобилей и в технологиях низкоуглеродного производства электроэнергии. По мере роста спроса на эти технологии растёт и значимость никеля. В Евросоюзе никель считается как стратегическим, так и критически важным сырьём. Это отражает не только его текущую экономическую важность, но и его центральное положение в будущем.
регулирования, целью которых стало обеспечение надёжности его поставок. Государственные органы разных стран начали упрощать процессы получения разрешений, чтобы стимулировать внутреннее производство, инвестиции в технологии переработки вторичного сырья и участие
сырья, а также увеличение финансирования научноисследовательских работ.
Никель как металл с исключительными свойствами, такими как коррозиестойкость и
жаропрочность, играет незаменимую роль в современном обществе. Его использование практически во всём — от инфраструктуры до самых передовых технологий — закрепляет его положение в сердце мировой экономики. Вот поэтому он является одновременно и критически важным, и стратегическим сырьевым материалом, которому отводится существенная роль как сегодня, так и в будущем. Оценка критически важных материалов (ОКВМ)
ПИТАЯ
ПЕРЕДОВЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ
АККУМУЛЯТОРНЫХ
ОСНОВЕ
в разнообразных химических формулах литий-ионных
аккумуляторов, помогая повысить их удельную энергоёмкость и тем самым увеличить дальность пробега транспортных средств. Никель является важной составляющей аккумуляторных батарей
повысит удельную энергоёмкость выпускаемых компанией
батарей на окружающую среду, устранив необходимость
использования растворителей и исключив производственные отходы. Более того, эта технология улучшает эффективность работы катодного материала, делая его более эффективным и возобновляемым.
Баланс энергоёмкости и стабильности Компания LG Energy Solution (LGES)
тоже вносит свой вклад в технический
прогресс, приняв план развёртывания
массового производства высоковольтных
средненикелевых аккумуляторных батарей к 2025 г. Эти аккумуляторы должны обеспечить баланс между высокой удельной энергоёмкостью и стабильностью, что существенно для электромобилей.
Другим значительным достижением сектора электромобилей стало
массовое производство компанией Panasonic цилиндрической литиевой
аккумуляторной батареи 4680. Этот аккумуляторный формат, предлагающий батарею мощностью в пять раз больше, чем у традиционного элемента 2170, призван в корне изменить электромобильную промышленность,
увеличив пробег транспортного средства
и снизив общее количество элементов, требуемое для батарейного блока. Элементы 4680 содержат высокий процент никеля, внося дальнейший вклад в
повышение удельной энергоёмкости.
Завод Wakayama компании Panasonic
в Японии станет начальным
производственным хабом для аккумуляторной батареи 4680. На этом
предприятии компания интегрирует передовые методы производства. Оно также послужит демонстрационной
площадкой для мирового производства. Ожидается, что аккумуляторный
аккумуляторы особенно полезны для тех областей применения, в которых требуются быстрые импульсы энергии, например, в центрах данных или для сетевого накопления энергии. Хотя никель-цинковые батареи всё ещё нецелесообразны для масштабного использования в электромобилях из-за низкой удельной энергоёмкости по сравнению с литий-ионными аккумуляторами, их безопасность и экологические преимущества делают эти аккумуляторы привлекательной альтернативой в некоторых областях применения. Твёрдотелые элементы Заглядывая в будущее, скажем, что твёрдотелые аккумуляторные батареи, которые заменят жидкий электролит в обычных литий-ионных элементах твёрдым электролитом, обещают обеспечить повышенную удельную энергоёмкость и бóльшую безопасность. Компании Mercedes-Benz и Factorial сотрудничают в разработке твёрдотелых аккумуляторных батарей в рамках проекта «Solstice» («Солнцеворот»).
Ожидается, что эти аккумуляторы на 80% увеличат удельную энергоёмкость по сравнению с нынешней литий-ионной технологией благодаря, в частности, достижениям в области катодных материалов, в том числе в соединениях с высоким содержанием никеля.
Никель в центре С ростом индустрии электромобилей роль никеля в технологии аккумуляторных батарей становится всё более значимой.
От катодов с высоким содержанием никеля, применяемых
ПОКАЗЫВАЕТ СЕБЯ
Различные способы термообработки являются ключевыми для оптимизации свойств деталей в автотранспортной, аэрокосмической, энергетической и
отраслях промышленности. А теперь она представляет исключительный интерес и для промышленности электромобилей, так как подвергнувшиеся термообработке детали являются критически важными для улучшения рабочих
используются для размещения зубчатых передач, которые должны пройти газовое науглероживание в процессе термообработки при температуре 925 °C (1700 °F). За этой процедурой следует нейтральная закалка при температуре 845 °C (1550 °F). Рифлёные вертикальные стойки произведены из прессованного пластичного сплава RA330®. Они заменили стойки из
литейного сплава с коротким сроком службы
из-за их неспособности к выпрямлению в связи с низкой пластичностью.
печей. Газовое науглероживание, диффузионное насыщение углеродом поверхности металла, и нитрирование — аналогичный процесс, только
углерода используется азот, — это термическая обработка, повышающая поверхностную твёрдость и износоустойчивость стали, при этом сохраняющая сердцевину металла
прочной и ковкой. Никельсодержащие сплавы в поддонах, ремнях и прочих креплениях обеспечивают этому
оборудованию более длительный срок службы в течение многочисленных рабочих циклов. Эти материалы
обладают более высокой прочностью
при повышенных температурах, сохраняют ковкость и хорошо себя показывают в окислительных средах.
Они доступны в различных формах, их легко формовать и сваривать. Жаропрочные сплавы на основе никеля считаются продолжением 300-й серии, но с улучшенными свойствами, необходимыми
правило, толще, чем у кованой продукции, что может оказаться полезным для многих областей применения, хотя здесь возможны проблемы с весом. Могут возникнуть проблемы свариваемости отливок из-за большего размера зерна, но, в основном, это решаемо. Жаропрочные сплавы можно произвести при помощи литья в песчаные формы, методом инвестиционного кастинга или центробежного литья. Материалы, обрабатываемые давлением, то есть пластины, листы, трубы, пруток и т.п., предназначены для сварки и формовки деталей. Низкое содержание в них углерода способствует свариваемости, особенно в тех случаях, когда необходим ремонт. Во избежание деформации все проектируемые детали должны иметь допуск на расширение металла при высоких температурах. Сплав 330 (N08330) обычно используется при тепловой обработке, так как обладает такими свойствами, как сопротивляемость к окислению и пластичность. В нём содержится кремний
проводилось на сплаве, составленном из CoCrFeMnNi — учёные обнаружили, что у него исключительные низкотемпературные механические свойства и высокая изломостойкость; причём, как пластичность, так и предел текучести увеличивались со снижением контрольной температуры с комнатной до -196 °C (−321 °F). Такая сталь может
Гир Мо (Geir Moe), лицензированный инженер, является координатором Службы технической консультации Института никеля. Наряду с другими специалистами-материаловедами, находящимися в разных странах
Vision In Forms Co., Ltd.
Thapanin Co., Ltd.
Конгнапхакди (Somsak Kongnaphakdee), компания Vision In Forms Co., Ltd.
