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Dieser Podcast bietet einen Einstieg in die Themen Nachhaltigkeit, Ressourcenstrategie und Ressourceneffizienz. Er beschreibt außerdem unterschiedliche Materialien, Rohstoffe und Ressourcen entlang ihres Lebensweges vom Bergbau bis zur Deponie. Dabei werden möglichst umfassend die Aspekte Technologie, Ökonomie, Ökologie, Soziales, Politik, Kultur usw. beleuchtet. Nach dem hören wisst ihr besser Bescheid was unsere Welt zusammenhält.

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episode 24: Nickel


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Shownotes Klarstellung
  1. 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.

https://www.calderaengineering.com/industries-served/high-pressure-acid-leach-and-pressure-oxidation/high-pressure-acid-leach

-> Vor allem in Indonesien im Einsatz

Tsingshan, GEM, CATL und Lygend Mining haben 2018 Entwicklung einer Reihe neuer Hochdruck-Säurelaugungsanlagen (HPAL) in Indonesien angekündigt

Supply disruption leaves MHP nickel refiners high and dry

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 

  • Unternehmen in Russland
  • 50% des Umsatzes in Europa -> Vorallem Region Norilsk–Talnach
  • 25% in Asien

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

Tesla & BHP strike major deal in race for ‘sustainable nickel’ 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


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 2021-07-31  1h28m