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Shownotes
Klarstellung
- Natürlich sind Methanhydrate und Manganknollen nicht das gleiche… Ich hab das in einem Anfall geistiger Umnachtung in dieser Episode zusammen geworfen.
Basics
0,008% in Erdkruste -> von Häufigkeit zwischen Kupfer und Chrom (Chrom häufiger) – 5 häufigstes Element auf Planeten, aber nur 23. häufiges in der Erdkruste
Vermutung größter Teil des Nickels im Kern als Legierung mit Eisen und anderen leichten Elementen -> 5,2%
Nur selten in gediegener / elementarer Form, circa 50 Fundort (Australien, China, Kanada, Russland, USA)
Silberfarben, glänzend
Geschichte
1751 Axel Frederic Cronstedt entdeckt Mineral Kupfernickel -> sieht aus wie Kupfererz, aber keine Kupfergewinnung möglich -> von Berggeistern, Nickeln, verhext
Bei Cobalt ähnlich -> Kobolde
1881 erste Münze aus Nickel geprägt
1967 Elementares Nickel Mineral entdeckt durch Paul Ramdohr
Sächsische Bergbau auch Nickel
http://www.unbekannter-bergbau.de/inhalte/spot_12_2017_Nickel-Sohland.htm
Vorkommen
Wichtigste Vorkommen
Seit einigen Jahren Indonesien (21 Mio Tonnen Reserven, circa 24%, könnten alleine 10 Jahre die Versorgung sicherstellen)
Kanada (Sudbury-Becken), Gigantischer Meteoriten Einschlag (so groß, dass Teile des Erdmantels geschmolzen sind)
-> Vergesellschaftet mit Kupfer und weng Eisen -> Bei verhüttung natürliche Legierung (Monel Legierung -> Chemischer Apparatebau und Meerwasserentsalzungsanlagen)
Neukaledinien, lateritisches Vorkommen
Russand Norilsk Komplex,Sibirien, großes magmatisches Vorkommen & Kola Halbinsel)
Australien (Queensland),
Kuba (Moa Bay, Nicaro), lateritisches Vorkommen
Weitere
Süd Afrika, Bushveld Komplex, großes magmatisches Vorkommen, 0,2 – 3 % Anteil
Indonesien, lateritisches Vorkommen
Philipinen, lateritisches Vorkommen
Gigantische Vorkommen in Mangan-Nickel-Cobalt Knollen im Tiefsee Ozeangrund
Neu Kaledonien
Französisches Übersee Territorium, ehemalige Kolonie
90% der Expote Neu-Kaledonien, seit 100 Jahren Exporte
Mine hat terrasenförmige Landschaft hinterlassen (sieht aus als würde dort Reis angebaut werden)
SMSP Unternehmen
30 – 40 m im extrem 100 Meter dicke Schicht, sehr nahe unter der Oberfläche -> Tagebau
Hier als grünes Gold bezeichnet, ähnlichkeiten zum Goldrausch
Zweit größtes Riff der Welt vor Neu Kaledonien durch Nickelabbau bedroht
Wenn Gestein Verwittert -> Nickel enthalten (?) -> Mineralisation
Sulfidische Erze
Magmatische Sulfide -> bilden sich wenn geschmolzenes Gestein sich tief im untergrund oder in großen Lavaströmen auftrennt
Pentlandit (34% Nickel)
Nickelmagnetkies (Verwachsung Aggregat aus Pyrrhotin und Pentlandit)
Millerit (64-65%)
Nickelin (44%)
Lateritische Nickelerze
Tropische oder sub-tropische verwitterung von nickelhaltigem Gestein
Garnierit (Gemenge Nepouit (46%) und Willemseit (29%)
Diese müssen jedoch aufwändig per Hochdruck-Säurelaugung (englisch high pressure acid leaching) gewonnen werden -> Lieber Sulfidische Erze verwenden
Insgesamte Erze
Circa 200 weitere Nickelminerale bekannt, teilweise mit höherem Gehalt, aber zu selten
Sehr selten:
Bunsenit (bis zu 78,58%)
Heazlewoodit (72-73%)
Awaruit (72-73%)
Nur 80 Stellen weltweit wo es gediegend (in elemtarer Form) vorliegt
Cobalt oft vergesellschaftet
Für wirtschaftlichen Abbau min 0,5% Nickelgehalt
Kommt auch in Pflanzen, Tieren und Meerwasser vor, hier aber vor allem durch Meteorstäube aus dem Weltraum
Albanien -> Schwermetall belastete Böden
-> Landwirtschaft nicht rentabel
-> Seit einigen Jahren wird Mauersteinkraut angebaut
Mauersteinkraut ist ein Hyperakkumulator bzw. Bioakkumulator für Nicke
-> nach 20 Jahren Nickel soweit abgebaut, dass normale Landwirtschaft wieder möglich ist
-> Blätter enthalten 1-2% Nickel -> Forscher in Frankreich extrahieren Nickel aus dem “Heilkraut” (es gibt noch keine Regelung für Nickelhaltige Pflanzen in der EU)
-> Phytomining -> Frankreich Nancy, Universität hat spezialisierte Forschungsbereich dazu
-> Verbrennen -> Asche mit hohem Nickelanteil circa 1:5 -> Weitere Prozessschritte um Nickelsalze zu gewinnen
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01308495/file/Nkrumah%20et%20al.%2C%202016-1_1.pdf
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31739090/
Gewinnung & Aufbereitung
Klassische sulfidische Lagerstätten zunehmend erschöpft -> Wechsel zu lateritischen Lagerstätten -> Diese per Hochdruck Säurelaugung (high pressure acid leaching)
Indonesien eig überraschend, da bei den lagerstätten nicht vorne mit dabei
Da lateritisch -> high-pressure acid leach (HPAL) nötig
Dabei entsteht das Zwischenprodukt mixed hydroxide precipitate (MHP) -> Eines der wichtigsten Zwischenprodukte für die Elektroauto Industrie
Für sulfidische Erze:
Der überwiegende Teil des Nickels wird aus nickel- und kupferhaltigen Eisenerzen wie Nickelmagnetkies gewonnen. Um die Gewinnung wirtschaftlich zu machen, muss das Nickel zunächst durch Flotation auf etwa fünf Prozent Nickelgehalt angereichert werden. Danach wird das Erz ähnlich wie bei der Kupferherstellung geröstet. Dabei wird das Erz zunächst vorgeröstet, um einen Teil des Eisensulfids in Eisenoxid umzuwandeln. Anschließend werden Silikate und Koks dazugegeben, um das Eisenoxid als Eisensilicat zu verschlacken. Gleichzeitig bildet sich der Kupfer-Nickel-Rohstein aus Nickel-, Kupfer und Eisensulfid. Da dieser spezifisch schwerer als die Eisensilicat-Schlacke ist, können die beiden Phasen getrennt abgestochen werden.
Anschließend wird der Rohstein in einen Konverter gefüllt und Siliciumdioxid dazugegeben. Es wird Sauerstoff eingeblasen. Dadurch wird das restliche Eisensulfid zu Eisenoxid geröstet und danach verschlackt. Es entsteht der Kupfer-Nickel-Feinstein, der zu etwa 80 % aus Kupfer und Nickel und zu etwa 20 % aus Schwefel besteht.
Für wirtschaftliche Nutzung:
Durch Flotation auf 5% Nickelgehalt anreichern
Rösten (vgl Kupferherstellung)
Vorrösten -> Eisensulfid in Eisenoxid umwandeln
Zugabe Silikate und Koks um Eisenoxid als Eisensilicat zu verschlacken & Kuper-Nickel-Rohstein
Zur Gewinnung des Rohnickels muss das Nickel vom Kupfer abgetrennt werden. Dazu verschmilzt man den Feinstein mit Natriumsulfid. Dabei bildet sich nur zwischen Kupfer- und Natriumsulfid ein leicht schmelzendes Doppelsulfid. Es bilden sich zwei einfach zu trennende Phasen aus Kupfer-Natrium-Doppelsulfid (flüssig) und Nickelsulfid. Nach der Abtrennung wird das Nickelsulfid zu Nickeloxid geröstet und danach mit Koks zu Nickel reduziert.
Aus Nickeloxid könnte dann Nickelsulfat gewonnen werden
Nickel(II)-sulfat ist einer der technisch wichtigsten Nickelverbindung.
kann durch Reaktion von Nickel, Nickel(II)-oxid oder Nickel(II)-carbonat mit verdünnter Schwefelsäure hergestellt werden
Hier oft versorgungsengpässe wenn es um die Katalysatoren und Elektroauto Akku Versorgung geht
https://de.wikipedia.org/wiki/Nickel(II)-sulfat
Um Reinnickel zu gewinnen, wird das Rohnickel elektrolytisch raffiniert. Dazu wird in einer Elektrolysezelle das Rohnickel als Anode, ein Nickelfeinblech als Kathode geschaltet. Als Elektrolyt dient eine Nickelsalzlösung. Während der Elektrolyse gehen an der Anode Nickel und alle unedleren Bestandteile in Lösung. Alle edleren Bestandteile bleiben fest und fallen als Anodenschlamm unter die Elektrode. Dieser dient als wichtige Quelle für die Herstellung von Edelmetallen, wie Gold oder Platin. An der Kathode werden Nickelionen aus der Lösung zu Nickel reduziert, alle unedleren Bestandteile bleiben in Lösung. Die Reinheit von Elektrolytnickel beträgt rund 99,9 %.
Für die Gewinnung von Reinstnickel mit einer Reinheit von 99,99 % gibt es als Spezialverfahren das Mond-Verfahren, benannt nach Ludwig Mond, der 1890 Nickeltetracarbonyl entdeckte. Dieses Verfahren beruht auf der Bildung und Zersetzung des Nickeltetracarbonyls. Dazu wird feinverteiltes Rohnickelpulver bei 80 °C in einen Kohlenmonoxidstrom gebracht. Dabei bildet sich gasförmiges Nickeltetracarbonyl. Dieses wird von Flugstaub befreit und in eine 180 °C heiße Zersetzungskammer geleitet. Darin befinden sich kleine Nickelkugeln. An diesen zersetzt sich das Nickeltetracarbonyl wieder zu Nickel und Kohlenmonoxid. Es entsteht dadurch sehr reines Nickel.
Lateritische Erze
High Pressure Acid Leach
Zum ersten Mal 1961 in Cuba eingesetzt
Seitdem verbessert
Erz wird abgebaut und zerkleinert,
feines Material
mit Wasser gemischt, um eine Aufschlämmung zu erzeugen + vorwärmen
Autoklaven (eine Art riesiger Schnellkochtopf) + Säure
mehrere Kammern im Autoklaven
Aufschlämmung benötigt etwa 60 Minuten, um den Auslaugungsprozess im Autoklaven abzuschließen.
Nach dem Verlassen der Hochdruck- und Temperaturatmosphäre des Autoklaven muss die Aufschlämmung wieder in den atmosphärischen Bereich gebracht werden. Dies geschieht in zwei oder mehr Ablass- und Entspannungsphasen.
Sobald die Aufschlämmung atmosphärische Bedingungen erreicht hat, wird sie gewaschen und abgetrennt, wobei Nickel und Kobalt aus der flüssigen Fraktion gewonnen werden können.
-> Vor allem in Indonesien im Einsatz
Tsingshan, GEM, CATL und Lygend Mining haben 2018 Entwicklung einer Reihe neuer Hochdruck-Säurelaugungsanlagen (HPAL) in Indonesien angekündigt
Später mehr
Exkurs: Flotation
von englisch to float – schwimmen
physikalisch-chemisches Trennverfahren für feinkörnige Feststoffe
aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbenetzbarkeit der Partikel.
Das Verfahren findet in einer Flüssigkeit, häufig Wasser, und unter Zufuhr von Gas, häufig Luft, statt.
VDMA-Einheitsblatt 24430
Trennverfahren, bei dem in Wasser dispergierte oder suspendierte Stoffe durch anhaftende Gasblasen an die Wasseroberfläche transportiert und dort mit einer Räumeinrichtung entfernt werden.
Gasblasen lagern sich leicht an hydrophobe, d. h. durch Wasser schwer benetzbare Oberflächen und geben den Partikeln Auftrieb, so dass sie schwimmen.
Voraussetzung ist, dass das verwendete Gas sich selbst schwer in Wasser löst. Unter diesen Bedingungen sammeln sich an den hydrophoben Partikeloberflächen die ebenfalls hydrophoben Gasblasen.
Sammler – Hilfsstoff
Sammler sind entscheidend für die Wirksamkeit des Verfahrens. Sie machen den im Schaum auszubringenden Gemengeanteil wasserabstoßend (hydrophob), während die anderen Komponenten wasseranziehend (hydrophil) bleiben sollen. In die Aufschlämmung eingeblasene Luft haftet nur an den hydrophoben Teilchen und trägt sie zur Wasseroberfläche, während die hydrophilen Teilchen in der Trübe bleiben.
Als Sammler eignen sich allgemein bestimmte Schwefelverbindungen (wie Xanthogenate, Dithiophosphate, Mercaptane), Amine, Alkylsulfonate sowie manche Fettsäuresalze.
Schäumer – Hilfsstoff
Schäumer dienen zum Stabilisieren der Luftblasen.
Drücker -Hilfsstoff
Drücker verbessern die Benetzbarkeit (Hydrophilie) und beschleunigen das Absinken im Trennmedium.
Regler – Hilfsstoff
Regler wie pH-Regulatoren, Flockungshilfsmittel und andere dienen zur Optimierung und selektiven Auftrennung von Erzgemischen.
Entspannungsflotation
Gesetz von Henry-Dalton
Löslichkeit eines Gases in einer flüssigen Phase steigt bei konstanter Temperatur proportional mit dem Partialdruck dieses Gases über der Flüssigkeit an.
Setzt man also Wasser unter Druck, sättigt es mit Gas oder Luft und bringt das Wasser anschließend wieder auf Umgebungsdruck („Entspannung“), so wird ein entsprechender Gas- oder Luftanteil in Form feinster Bläschen frei. Die Blasengröße ist von den eingehaltenen Betriebsbedingungen abhängig, liegt aber im Allgemeinen unter 100 μm.
-> Tauchen
Die Blasengröße nach der Entspannung ist neben der Ausführung des Entspannungsorgans unter anderem abhängig von der Druckdifferenz, der Oberflächenspannung, dem pH-Wert, der Salzkonzentration und der Viskosität der Flüssigkeit.
Die konstruktiven Ausführungen von Luftsättigungs- und Entspannungsorgan unterscheiden sich je nach Anbieter der Flotationsanlage.
Zur Erzeugung der benötigten feinen Gasblasen gibt es drei Varianten:
- Vollstromverfahren, bei dem der gesamte Zulauf mit Luft gesättigt wird
- Teilstromverfahren, bei dem nur ein Teil des Zulaufs mit Luft gesättigt wird
- Recycleverfahren, bei dem eine beliebige Menge des gereinigten Wassers rezirkuliert und dabei mit Luft gesättigt wird.
Die beim Voll- und Teilstromverfahren eingebrachte Luftmenge ist limitiert, und dementsprechend auch die erzielbare Abscheideleistung. Ein weiterer Nachteil ist die Verstopfungsgefahr sowie die starke mechanische Beanspruchung der Flocken im Sättigungssystem.
Beim Recycleverfahren sind diese Nachteile nicht vorhanden. Die Rezirkulationsmenge kann so adaptiert werden, dass die notwendige Anzahl an feinen Gasblasen für alle zu erwartenden Betriebsbedingungen ausreicht.
Anwendungen
- Abwasserreinigung
- Erzaufbereitung
- Kohleflotation
- Trennung von Kristallen
- Papierrecycling, nur die hydrophilen Fasern wrden von Wasser benetzt, während die hydrophobe Druckfarbe weitgehend unbenetzt bleiben
- Medizin (Identifikation von Parasiteneiern im Kot)
Nach der Aufschlämmung nennt man das ganze
Erztrübe oder englisch Slurry, seltener auch Erzpulpe oder Erzpulp.
https://de.wikipedia.org/wiki/Flotation
Tailings
steigenden Metallpreisen & sinkender Erzgehalten -> neue Minen immer größer
Entsorgung und Bewirtschaftung von Minenabfällen ist schwieriger
insbesondere Umweltgesichtspunkten
verfügbare Platz für die Entsorgung von Bergbauabfällen an Land begrenzt.
mehrere Küstenländer Ablagerung von Abraum in der Tiefsee (Deep-Sea Tailings Placement, DSTP)
Drei Minen in Papua-Neuguinea (Lihir Gold, Ramu Nickel Cobalt und Simberi Gold) transportieren Abraum über Pipelines 1,5 km, 450 m bzw. 528 m weit zur Küste (Vogt 2013)
https://link.springer.com/article/10.1007/s11270-019-4336-1
In Russland in der Region Mittelsibirien
Norilsk nördlichste Großstadt der Erde -> Größter Produzent hieß früher Norilsk Nickel, hat sich aber wegen schlechter Presse in Nornickl umbenannt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Norilsk
Hohe Umweltverschmutzung wegen Aufbereitung von Nickel
Nach einigen Schätzungen stammt ein Prozent der globalen Schwefeldioxid-Emissionen von den Nickel-Hütten Norilsks
1920 Nickelerze entdeckt, seit dem 2. WW abgebaut, Anfangs vor allem durch Strafarbeiter aus Gulags, während der Sowjetzeit ein Industriekonglomerat
Sulfidische Erze, bis zu 32% Kupfer
Die Nickelhütte gilt als größter Einzel Luftverschmutzer der Erde. Die Natur der Umgebung ist großflächig schwarz gefärbt. Im Jahr 2003 betrug der Gesamtausstoß an Luftschadstoffen in Norilsk über 2,02 Millionen Tonnen.
Während der Sowjetzeit größten Stollen- und Minen Systeme der Welt.
Verarbeitung & Produktion
China bei Förderung auf Platz 7 aber bei Hütten Produktion auf Platz 1
Nutzung
Nickel wird als Metall in geringen Mengen benötigt, der größte Teil der Produktion geht in die Produktion von nichtrostenden Stählen und Nickellegierungen.
Nickel wird in vielen spezifischen und erkennbaren Industrie- und Konsumgütern verwendet, einschließlich Edelstahl, Alnico-Magneten, Münzen, wiederaufladbaren Batterien, E-Gitarrensaiten, Mikrofonkapseln, Plattierungen auf Sanitärarmaturen und speziellen Legierungen wie Permalloy, Elinvar und Invar.
Es wird zum Beschichten und als Grüntönung in Glas verwendet.
Hauptanteil von Nickel als Legierungselement für Stähle
10 – 20% Nickelwerkstoffe
-> Korrosionsbeständig
-> hervorragende mechanische Eigenschaften
-> Hohe Festigkeit vgl Stähle
-> Hohe Zähigkeit aufgrund der kubischen-flächenzentrierten Gitterstruktur
Nickelbasis Legierungen
-> Korrosionsbeständigkeit & mechanische Belastbarkeit -> Kühler, Reaktionsgefäße, Pumpen der chemischen / petrochemischen Industrie
Nickel bildet unter normaler Atmosphäre eine Passiveschicht aus -> Gegen nicht-oxidierende und schwache Säuren beständig
Kupfer
- Kupfer -> Bestädnigkeit gegen Fluorit und Cholird Ionen, Fluss und Schwefelsäure
- Nickel-Kupferbeständig gegenüber trockenen, gasförmigen Halogenen, Chlorwasserstoff, alkalische Lösungen
-> Monel 68% Nickel% 30 Kupfer -> Monel -> Meerwasserentsalzungsanlagen & chemischer Aparatebau
besondere chemische Beständigkeit, unter anderem gegen Fluor auszeichnet. Sie wird deshalb für Fluor-Druckgasflaschen verwendet.
Chrom
- Chrom -> erhöhte Zunder und Warmfestigkeit -> Beständig gegen oxidation (Passivschicht)
- NICR20 -> 1200 Grad Celsius bei normaler Atmosphäre
Nickel + Chrom + Molybdän
-> Korrosionsbeständig (Oxidation & Reduktion) -> Dort wo nicht rostende Stähle zu schwach -> Passivschichten
15 – 24 % Chrom, 3 – 18% Molybdän
teilweise Eisen, Alu, Titan oder Niob als weitere Legierungspartner
zwei Gruppe von Legierungen
Super Legierungen
Knetlegierungen -> Scheiben und Ringe
-> Hohe Festigkeiten auch bei Temperaturen über 700 Grad
-> Bearbeitung durch Umformen möglich, z.B. Schmieden, Walzen, Rundkneten oder Biegen
https://de.wikipedia.org/wiki/Knetlegierung
Gusslegierungen -> Lauf und Leitschaufeln
-> Gusstechnologie so gut, dass nicht mehr geschmiedet sondern gegossen
-> Bearbeitung durch Giesen
-> Bei Eisen heist es anders, Gusseisen entspricht Gusslegierung, Stahle entspricht Knetlegierung
https://de.wikipedia.org/wiki/Gusswerkstoff
Einsatz dieser Legierungen
-> Hochtemperatur resistenter Stahl -> ohne diesen keine Kraftwerke, keine Industrie!
-> Umso heißer das Kraftwerk arbeiten kann umso effizienter -> Heute gerne Nickelbasis Legierungen im Einsatz, da hohe Temp und hohe Fliehkärfte!
-> Korrosionsbeständiger Stahl -> keine Menschheit!
-> kryogen beständiger Stahl -> circa 9% Nickelanteil -> LNG Sektor
2 wichtige Legierungen
NiMo 16Cr 16 Ti – Alloy C4
Ni Cr 23Mo16 Al – Alloy 59
-> Beständigkeit gegenüber Halogen -> Hochtemperaturfest
Einsatz Alloy C4
-> Anorganische Chemie, Düngermittel & Essigsäure Herstellung
Einsatz Alloy 59
-> Rauchgasentschwefelungsanlagen
Triebwerksbau
Ti & Ni Legierungen
-> Vorne im Triebwerk oft Titan, da hohe festigkeit
-> Hinten im Triebwerk oft Nickel, da hohe temperaturbeständig
Luft- und Raumfahrt
Militärtechnik
Weitere Legierungen
Invar
Eisen-Nickel
64% Fe 36% Nickel
Invar 36, Nilo alloy 36,
-> Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient -> Dehnt sich beim Warm werden nicht aus und zieht sich beim abkühlen nicht so stark zusammen -> Wenn hohe Temperatur unterschiede da, aber muss z.B. dicht bleiben
-> Günstige Längenstandards
-> Chronometer / Uhren
-> Glas-Metal Übergänge
-> LNG Lagertanks (Schiff)
usw.
https://de.wikipedia.org/wiki/Invar
Permalloy /MU Metal
Eisen Nickel
72 – 80% Nickel
teilweise mit Kupfer oder anderen Metallen
Abschirmung vor magnetischen Feldern auch bei dünnem Blech
Entdeckt im Zusammenang mit der Telegrafie
-> Lange Kabel z.B. Europa-Amerika -> viele Verzerrungen
1887 Oliver Heaviside entdeckt, dass durch erhöhung der Induktivität des kabels Verzerrungen vermindert -> Erhöhte Impedanz des kabels -> Bessere Anpassung an die Signalquelle
Damals noch durch Spulen “Bespulte Leitung” -> In Seekabel nicht möglich
1900 Carl Emil Krarup
-> Umwickeln des Kabels mit Eisendraht -> Impedanzerhöhung erreicht
Krarupkabel -> reicht für Transatlantikkabel nicht aus, da 4500 km zu lang
Gezielte Suche nach Material mit höherer Permeabilität als Eisen
1914 Entdeckung hoch-permeablen Nickel-Eisen-Legierung durch Gustav Elmen in den Bell Laboratories, USA -> Permalloy. -> 200 fach magnetisch permeabler als beste Eisenverbindung
Aber relativ leicht brechbar, wenn verbogen, z.B. beim Umwickeln der Leiter
1923, das durch Hinzufügen von Kupfer, später Chrom oder Molybdän
Elektroautos – Lithium Akkus
Nickel eines der wichtigsten Mineralien in Lithiumbatterien,
ohne die Elektrofahrzeuge
Ein statement aus der Branche:
Indonesien verfügt über einige der größten Nickelvorkommen der Welt. Dies bedeutet, dass die Bemühungen zur Überwindung der Klimakrise durch die Gewinnung von Mineralien, vor allem in Indonesien, erfolgen werden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den Prozess der Nickelproduktion für Batterien nach international anerkannten Umwelt- und Sozialstandards zu kontrollieren und zu überwachen.
Problem ist eig nicht unbedingt die Nickel Versorgung sondern die Versorgung mit Nickelsulfat
-> Hier öfters Versorgungsengpässe
Alnico Magneten
Münzen
E-Gitarrensaiten
Microfonkapseln
Edelstahl, Alnico–Magneten, Münzen, wiederaufladbaren Batterien, E-Gitarrensaiten, Mikrofonkapseln, Plattierungen auf Sanitärarmaturen und speziellen Legierungen wie Permalloy, Elinvar und Invar. Es wird zum Beschichten und als Grüntönung in Glas verwendet
Elektro
- Nickel-Cadmium Batterien (seit 1960er Jahre im Einsatz)
- Nickel-Metal Hybrid Batterien
chemische Industrie
- Wasserstoffaffinität – Einsatz als Katalysator insb im Petrotech Bereich
Veredelung von Brillengrläsern (?)
Recycling & Substitution
Landbasierte Ressourcen mit einem Nickel Anteil von 1% oder mehr sind mehr als 130 Millionen Tonnen
70% davon als Laterite und der Rest vor allem in Sulphiden
Diese Ressourcen sind über viele Länder verteilt, auch wenn die Reserven zur Neige gehen und neue Entdeckungen traditioneller Lagerstätten nur selten vorkommen
Deshalb werden mittlerweile schwierigere Lagerstätten erkundet
Insbesondere die Nickelvorkommen in Deep Ocean Mangan Knollen stehen im Fokus
In 2020, in den USA laut USGS 50% des gesamten verbrauchten Nickels aus Recycling
https://www.usgs.gov/centers/nmic/nickel-statistics-and-information
Substitution in Legierungen teilweise durch andere Metalle wie Titan, aber meist mit schlechterer Performance
Im Batterie Bereich Nickel Metalhdrit Batterien durch LithiumIonen oder andere ersetzen
Gesundheitliche Probleme
Nickel ist mit der Nickeldermatitis der häufigste Auslöser für Kontaktallergien: in Deutschland sind schätzungsweise 1,9 bis 4,5 Millionen Menschen gegen Nickel sensibilisiert. Deswegen werden Metalle und Legierungen, die mit der Haut in Kontakt kommen, zunehmend seltener vernickelt. Etwa 10 % aller Kinder sind gegenüber Nickel sensibilisiert. Bei erneutem Kontakt mit dem Allergen können diese mit einer Kontaktallergie reagieren.
Die tolerierbare tägliche Aufnahmemenge (TDI) von Nickel beträgt laut Europäischer Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) 2,8 Mikrogramm (0.0028 Milligramm) pro Kilo Körpergewicht.
Die Verwendung von Nickel in Bedarfsgegenständen (wie Armbanduhren, Spielzeug, Geräten zur Lebensmittelverarbeitung usw.) ist in der Europäischen Union per Verordnung limitiert.Diese ist in Deutschland durch die Bedarfsgegenständeverordnung umgesetzt, in welcher Grenzwerte zur Freisetzung festgelegt sind.
Handel & Weltmarkt
Nickel wird an der LME gehandelt
Nornickel -> Führender Nickel- und Palladiumförderer -> vor 2016 Norilsk Nickel, umbenannt da zu viel schlechte Presse
Indonesien größtes Förderland
Laut Benchmark Mineral sind neun potenzielle Projekte in der Pipeline bis 2030, die bis zu 600.000 Tonnen Nickel entsprechen -> Daher Verdoppelung des Landes Output
Die Produktion der Minen weltweit stellt immer mehr um auf die Herstellung von MHP, im Gegensatz zu herkömmlichen Nickelmetall, da MHP von den Verbrauchern einfacher verarbeitet werden kann. Die Umwandlung in Nickelsulfat ist kostengünstiger, es fällt Kobalt als Nebenprodukt an, und das Angebot wird in den kommenden Jahren deutlich zunehmen.
Da sich die Batterieversorgungskette jedoch darauf vorbereitete, ab 2021 größere Mengen von MHP zu erhalten, änderten sich die kurzfristigen Versorgungsaussichten Ende 2020 innerhalb weniger Wochen dramatisch.
ersten Anzeichen für Probleme November 2020,
Lygend Resources offiziell bestätigte Inbetriebnahme der Anlage PT Halmahera Persada HPAL in Indonesien weitere sechs Monate verzögert.
aufgrund der COVID-19-bedingten Störungen
Änderung der Abraumbewirtschaftung bei den HPAL-Projekten in Indonesien auf dem Markt seit langem erwartet worden
Aber erzwungene, unerwartete Schließung des Goro-Betriebs in Neukaledonien im Dezember 2020 -> weit verbreitete Proteste, da Mine verkauft
Verkauf – politischer Krisenherd in Neukaledonien, Unabhängigkeitsbefürworter, die ein konkurrierendes Übernahmeangebot unterstützten, ihren Unmut über das Ausschreibungsverfahren zum Ausdruck brachten,
nach der Verkaufs Ankündigung – Gewalt
Lieferunterbrechung kam zustande, als die Nickelnachfrage der Batterieindustrie als Reaktion auf den weltweit steigenden Absatz von Elektrofahrzeugen in die Höhe schnellte und die Verbraucher nach alternativen Rohstoffen suchten, um ihre vertraglichen Verpflichtungen zu erfüllen.
Mehrere Raffinerien in China berichteten, dass sie aufgrund des Mangels an verfügbaren Rohstoffen gezwungen waren, die Nickelsulfatproduktion zu drosseln, was die Verfügbarkeit von Nickelsulfat im Inland weiter beeinträchtigte.
Da keiner der beiden Betriebe in der Lage ist, in der ersten Jahreshälfte 2021 nennenswerte Mengen auf den Markt zu bringen, wird davon ausgegangen, dass die Kosten für MHP aufgrund des knappen Angebots erheblich steigen werden.
In der ersten Hälfte des Jahres 2021 Anstieg von 11 % gegenüber der zweiten Hälfte des Jahres 2020
Im Juli 13% im Vergleich zum Vorjahr
Obwohl im Juni bestätigt wurde, dass Lygend Resources mit der Verschiffung von MHP aus seiner neu in Betrieb genommenen Anlage in Indonesien nach China begonnen hat, und Berichten zufolge Prony Resources die Produktion in Goro in Neukaledonien wieder aufgenommen hat, scheint es zweifelhaft, dass sich die Versorgungsengpässe in naher Zukunft auflösen werden.
Da Chinas Batteriezellenproduktion im Juni einen Rekordwert von 15,2 GWh erreichte, hat die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien dazu beigetragen, dass die Nickelmetallimporte nach China in den letzten Monaten dramatisch angestiegen sind, und es ist unwahrscheinlich, dass die neuen MHP-Mengen diesen Nachfrageschub ausgleichen können.
Hinzu kommt, dass die nächste Welle von indonesischen HPAL-Anlagen in Indonesien, PT QMB New Materials (mehrheitlich im Besitz von GEM) und Huayue Nickel & Cobalt (Joint Venture zwischen Huayou Cobalt und Tsinghshan), frühestens 2022 in Betrieb gehen dürfte.
Insgesamt starker Verkäufermarkt, Gerüchte über 100% Zahlungen bei Spotgeschäften, die eigentlich nicht so oft vorkommen.
MHP-Preise für den Rest des Jahres 2021 vermutlich weiter unter Druck
Tesla
BHP Billiton hat mit Tesla, einem der weltweit führenden Hersteller von Elektrofahrzeugen und Energiespeichern, einen langfristigen Liefervertrag für Klasse-1-Nickel abgeschlossen.
Laut Benchmark, Vertrag ab 2022 einen Wert von bis zu 18.000 Tonnen Nickel pro Jahr – 0,75% weltweiten produktion
Dieser Vertrag kommt zu zwei weiteren Nickel-Lieferverträgen hinzu, die Tesla wahrscheinlich mit Prony Resources und Vale abgeschlossen hat, um seinen erwarteten Bedarf ab 2022 zu decken.
Tesla hat frühzeitig gehandelt, um sich erhebliche Mengen an Nickel zu sichern, um seinen Bedarf an Lithiumionen mit dem Zellpartner LG Energy Solution (LGES) für Fahrzeuge zu decken
Zahlen
Kritikalität
Die Reserven an nach heutigen Gesichtspunkten abbauwürdigen Nickelvorkommen liegen bei 89 Millionen Tonnen Januar 2020 USGS (teilweise werden auch 170 Mio angegeben). Gegenwärtig werden weltweit jährlich 2,4 Million Tonnen abgebaut 2018 (2006: 1,340 Mio. Tonnen) gefördert.
Statische Reserven Reichweite daher circa 37 Jahre (2006 noch 70 bis 170 Jahre)
Indonesien 21 Mio. Tonnen,
Australien 20 Mio. Tonnen,
Brasilien 11 Mio. Tonnen,
Russland 6,9 Mio. Tonnen (Norilsk und Halbinsel Kola)
Kuba 5,5 Mio. Tonnen.
Diese fünf Staaten hatten zusammen einen Anteil von 72,3 Prozent an den Weltreserven.
An abbauwürdige Ressourcen (also alles über 0,5% Nickelgehalt) wurden 300 mio identifiziert:
Statische Ressourcen Reichweite 150 Jahre
Markt
Der Preis für Nickel unterliegt wegen Finanzmarkt Spekulationen zeitweise sehr hohen Preisschwankungen.
Rund 25 Prozent des Welt Vorkommens an Nickel befindet sich auf Neukaledonien, einem französischen Überseegebiet.
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-nickel.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_gr%C3%B6%C3%9Ften_Nickelproduzenten
https://www.rosalux.de/en/publication/id/44154/fast-and-furious-for-future