Skarby polskiej ziemi (19): Nowa szansa niklu


28-02-2022 19:34:43

Wartościowym metalem dla nowoczesnej techniki jest nikiel, metal o dużej twardości, plastyczności i wysokiej temperaturze topnienia. A poza tym efektownie wygląda, choć łatwo go pomylić z innymi srebrzystymi metalami. Dlatego został odkryty jako pierwiastek i zbadany dopiero w 1751 r. przez szwedzkiego chemika Axela Frederica von Cronstedt. W Polsce rud niklu jest niewiele, ale jego wartość na rynku rośnie, nie można więc żadnych złóż lekceważyć.

Ludzie zaczęli używać niklu, nie wiedząc, z czym mają do czynienia. Po prostu przypadkiem jego związki towarzyszyły innym rudom metali. Znaleziska archeologiczne w Antiochii z 4 tysiąclecia p.n.e. zawierają nikiel, podobnie jak jeszcze starsze artefakty z Mohendżo Daro w dolinie Indusu. Na Malajach i w Mongolii w średniowieczu wykorzystywano żalazonikiel z meteorytów do kucia ostrzy – twardych i nierdzewnych. A w Chinach bito monety z niklem już od VII w. p.n.e.

Nowe zastosowania

Dotychczas używano tego metalu głównie do pokryć galwanizacyjnych lub chemicznych powierzchni żelaza i stali zwiększając ich wytrzymałość i odporność na korozję. Nadstopy na bazie niklu, żelaza i kobaltu stosowane w przemyśle energetycznym wykazują żaroodporność i małe pełzanie w wysokich temperaturach. Powierzchnie niklowane nie są tak efektowne jak chromowane, ale nie gorzej zabezpieczone. Niklowane blachy i elementy, zwłaszcza w przemyśle samochodowym i maszynowym są powszechne, a stopy z miedzią służą do produkcji monet i biżuterii, czy też oprawek do okularów. Tu jednak wadą może być silne działanie alergizujące przy dłuższym kontakcie związków niklu ze skórą. Stwierdzono, że alergia ta obejmuje już ok. 17% osób. Co gorsza, nawet ludzie niewykazujący alergii mogą się nabawić w końcu uczulenia na nikiel, jeżeli np. ciągle zajmują się jego obróbką. 

Ale otworzyły się inne, związane z wysoką techniką możliwości zastosowań niklu; m.in w przemyśle wodorowym, który czeka nowa kariera. Sieć krystaliczna niklu ma zdolność absorpcji atomów wodoru. W silnie rozdrobnionym metalu może się zmieścić około 17 razy więcej wodoru niż wynosi jego objętość. Dzięki temu wykorzystywany jest jako katalizator w przemyśle chemicznym i spożywczym. Ze względu na właściwości chemiczne i elektrochemiczne jest powszechnie używany w ogniwach i bateriach. Jest dobrym ferromagnetykiem i przewodnikiem.

Dlatego ceny niklu na giełdach po 2010 r. osiągnęły wysoki pułap  ok. 8–12 tys. USD/Mg. Zachęca to do sięgnięcia po złoża ubogich rud, gdzie  koncentracje tego metalu wynoszą ok. 0,3–0,5% i wyższe.

Zasoby do wzięcia

Paradoks niklu polega na tym, że choć w skorupie ziemskiej nie gromadzi się w obfitych złożach, to decyduje o specyfice całej planety, bo jądro Ziemi tworzy niklożelazowy stop – źródło magnetyzmu ziemskiego, który warunkuje życie. Światowe zasoby niklu na obszarach lądowych są szacowane na ok. 130 mln Mg (przy średniej zawartości w rudach ok. 1% Ni), z czego 60% stanowią zasoby w złożach wietrzeniowych, a pozostałe prawie 40% w złożach siarczkowych. Warstwa skał podlegająca wietrzeniu koncentruje kopaliny użyteczne przez rozpuszczanie i wynoszenie przez wody przypowierzchniowe masy mineralnej. Wtórne osadzanie następuje w dolnej części pokrywy wietrzeniowej. Dlatego minerały z niklem zalegają często dość płytko. Światowa produkcja niklu to ok. 2,16–3 mln Mg rocznie, a zużycie wynosi ok. 2 mln Mg. Wystarczalność zasobów szacuje się na 35–40 lat, bez udziału recyklingu, który stale rośnie. Światowy rynek niklu opanowany jest przez 15 państw, w których wydobycie wynosi powyżej 20 tys. Mg rocznie (Rosja – ok. 300 tys. Mg)

W Polsce zaniechano

Polskie zasoby bilansowe (a więc opłacalne gospodarczo) złóż rud krzemianowych niklu w rejonie Szklar wynoszą obecnie 17,21 mln Mg, a czystego Ni – 125 tys. Mg. W XX w. w Szklarach oraz w złożu magnezytu Grochów udokumentowano 21,32 mln Mg (84 tys. Mg Ni) rud krzemianowych. Szacunkowe zasoby bilansowe niklu jako składnika towarzyszącego rudom siarczkowym Cu-Ag na monoklinie przedsudeckiej wynoszą 69,92 tys. Mg Ni, a szacunkowe zasoby pozabilansowe 17,35 tys. Mg (na razie nieopłacalne).

Dolny Śląsk pozostaje głównym obszarem nadziei na nikiel. już od ponad 100 lat wydobywane były tam rudy krzemianowe Ni. W Szklarach eksploatację zakończono w 1983 r. z powodu wymogów ochrony środowiska oraz wysokiej energochłonności procesu metalurgicznego. Główne zasoby występują w masywie Szklar. Tworzy go kilka odizolowanych wzgórz na długości ok. 5 km i szerokości 1 km. Ruda niklu występuje w zwietrzelinie o miąższości od kilku do ponad 100 m, przeciętnie ok. 40 m. Rudę tworzą tu głównie uwodnione krzemiany niklowo-magnezowe (0,3–3% Ni) jak pimelit (17–31% NiO) i schuchardyt oraz montmorillonit niklowy, sepiolit i wermikulit, które zawierają do kilku procent tlenku niklu. Warto zauważyć, że wszystkie te minerały same w sobie mają liczne zastosowania gospodarcze, min. jako sorbenty lub podsypki ogrodnicze i filtracyjne.

Może recykling?

Państwowy Instytut Geologiczny rekomenduje dalsze prace poszukiwawcze na masywach: Szklar, Braszowice–Brzeźnica i Gogołów–Jordanów. W Górach Sowich na Dolnym Śląsku zasoby rud siarczkowych wynoszą 18,22 mln Mg, a zasoby metalu ok. 67,3 tys. Mg. Ale obszary złóż rud niklowo -miedziowych w minerałach siarczkowych są poza zasięgiem, z powodu chronionych obszarów środowiskowych, w tym rezerwatów, parków krajobrazowych i obszarów Natura 2000. Na monoklinie przedsudeckiej, szacuje się duże zasoby niklu i kobaltu. Łatwiej kontynuować prace nad ekonomicznie opłacalnym odzyskiem tych metali w hutach KGHM Polska Miedź S.A. Dobry przykład jest: dzięki technologii odzysku niklu w postaci siarczanu niklu oraz wodorotlenku niklu w hutach KGHM Polska Miedź S.A. uzyskuje się  2,1–3,0 tys. Mg/rok tych substancji.

jaz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Monety z niklem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl