18 de abril de 2018

Níquel: aplicações, reservas e produção

Por Marco Gonzalez
Amostra de niquelina de dimensões 5,6 x 3,6 x 3,3 cm, da Baixa Saxônia, Alemanha (por Rob Lavinsky)


Em 1751, o químico e mineralogista sueco Axel Frederik Cronstedt, quando tentava extrair cobre do que hoje se conhece como niquelina, obteve um metal branco ao qual deu o nome de "kupfernickel", que significa "cobre do diabo". Era o níquel, um metal prateado, muito resistente à corrosão, condutor de eletricidade e calor, magnético, dúctil, maleável e que, entretanto, não pode ser laminado ou forjado facilmente. 

O níquel era um metal de pouca importância para a economia industrial até que, em 1820, Michael Faradey e James Stodard tiveram sucesso ao criar uma liga sintética de ferro-níquel, contribuindo enormemente para o desenvolvimento industrial mundial.

Além de ser encontrado frequentemente em meteoritos e de ser um dos constituintes do núcleo da Terra, calcula-se que seja o quinto elemento mais comum no nosso planeta. Estima-se que as reservas conhecidas de níquel sejam suficientes para atender as necessidades mundiais por mais 100 anos, mantendo-se a produção atual. O níquel é explorado a partir de sulfetos minerados em subsolo e em lateritas lavradas a céu aberto. 


Fragmento de 9 cm do meteorito de ferro-níquel Cañon Diablo (por Centpacrr)
Encontrado em cratera ao norte do deserto do Arizona, EUA
Estima-se que atingiu a Terra há cerca de 50.000 anos, no Pleistoceno

Aplicações

Um dos metais mais versáteis conhecidos no mundo, o níquel tem diversos usos, mas 65% da sua produção mundial se destina ao aço inoxidável que tem aplicações que vão desde materiais de cozinha até plataformas de petróleo offshore, passando pela construção de trilhos de trem.

O níquel tem utilização em mais de 300.000 produtos em aplicações domésticas, industriais, militares, de transporte, aeroespaciais, marítimas e arquitetônicas, mas seu uso principal se dá através de ligas, como as listadas a seguir:
  • Monel - liga de níquel e cobre, resistente à corrosão (em especial na água salgada) utilizada na indústria naval e petrolífera. Por ser resistente a meios ácidos é também utilizada na indústria alimentícia.
  • Inconel - liga com alto teor de níquel, resistente à corrosão sob tensão em meios com cloretos e também em meios básicos (como em soda cáustica) e em meios ácidos redutores diluídos.
  • Ligas de níquel e cromo - têm aplicação em resistências elétricas como as de torradeiras e fornos.
  • Ligas para cunhagem de moedas. A moeda de 5 cents dos EUA é conhecida pelo apelido de "nickel", ainda que seja constituída por apenas 25% deste metal.
  • Ligas de níquel para revestimento de aço forjado para redução da corrosão em aplicações como as do Pré-Sal (linhas de transporte de óleo e os anéis BX, colocados entre as flanges das tubulações de óleo)
  • Ligas resistentes ao manuseio de soda cáustica. 
  • Ligas de metalização resistente à abrasão e à corrosão, com o denominado Níquel Duro Químico, um revestimento especial que não requer corrente elétrica, retificadores ou ânodos para ser aplicado.
Válvula de comporta em liga inconel utilizada nas indústrias química e petroquímica (por Stocklist)

Mais de três mil ligas de níquel encontram aplicações industrial e doméstica. O níquel melhora as propriedades da maioria dos metais e das ligas aos quais está associado. 

Além das aplicações em ligas, o níquel tem utilização em baterias recarregáveis, catalisadores e produtos químicos, sendo principalmente comercializado na forma de carbonato (NiCO₃), cloreto (NiCl), óxido (NiO) ou sulfato (NiSO).

O níquel frequentemente contribui para inovações tecnológicas e desempenha papel importante em algumas tecnologias-chave, como células de combustível, veículos híbridos, refinarias e mídias ópticas.

Na fabricação de baterias para carros elétricos, se o fornecimento de cobalto for insuficiente, o substituto natural será o níquel. Isto pode fazer com que sua demanda, neste segmento industrial, suba 16 vezes até 2025. Também há previsões de que este uso cause um aumento no preço do níquel de 1,2 a 1,5% ao ano na próxima década.

Reservas e produção

O níquel ocorre em depósitos lateríticos (60%) ou sulfetados (40%). Apesar disso, somente 40% do níquel explorado é laterítico, originando o ferro-níquel utilizado diretamente na produção de aço. Por outro lado, sulfetos são refinados para produzir níquel de alta pureza.

Ocorrências extensas são encontradas em crostas de manganês e em nódulos no fundo do oceano. A falta de novas descoberta de depósitos de sulfeto nos distritos tradicionais de mineração tem deslocado a exploração para locais mais desafiadores, como o centro-leste da África e regiões subárticas.


Amostra de pentlandita de 2,9 x 1,7 cm, do depósito de Kambalda, Austrália (por Sobolewski)

O níquel pode ser encontrado em minerais como a nicolita (arsenieto de níquel), pentlandita (sulfeto de ferro e níquel) e pirrotita (sulfito de ferro, que pode ter níquel como impureza).

As reservas globais estimadas de níquel atingem aproximadamente 74 milhões de toneladas. 


Reservas de níquel em 2017 (fonte: USGS)

No processo de obtenção de níquel, minerais como pirrotita e pentlandita (contendo em geral 1 a 3% de níquel além de quantidades variáveis de cobre) são quebrados, moídos e concentrados por flotação ou por meios magnéticos. O sulfeto concentrado é oxidado por aquecimento e fundido para separar a parte rica em ferro do restante. Este material restante, que contém cobre e níquel com ainda um pouco de ferro, pode ser destinado à produção da liga Monel ou pode ser refinado para a extração de níquel. 

O níquel tetracarbonilo (Ni(CO)₄), gerado durante o processo de obtenção do metal, é um gás extremamente tóxico. A quantidade de níquel admissível (0,05 mg/cm³) em produtos que podem entrar em contato com a pele está regulamentada na União Europeia.

A produção mundial de níquel, em 2017, foi de cerca de 2.100.000 t. 


Produção de níquel em 2017 (fonte: USGS)

Houve decréscimo na produção de alguns países (Austrália, Brasil, Canadá e Filipinas) compensada pelo aumento ocorrido na Indonésia, fazendo com que a produção global se mantivesse constante. Nas Filipinas houve queda da produção devido ao não atendimento a padrões ambientais. Na Indonésia o aumento foi provocado pela diminuição da proibição de exportação do minério naquele país.

No Brasil

O Brasil possui cerca de 16% das reservas mundiais de níquel.


Principais reservas de níquel no Brasil (fonte: Anuário Mineral Brasileiro, 2016)

A produção nacional de minério de níquel, em 2014, veio de Goiás (55,8%), Bahia (30,9 %), Pará (12,9 %) e Minas Gerais (0,4%). 

Algumas notícias recentes sobre a mineração de níquel no Brasil:

  • A Anglo American registrou recorde na produção de níquel no último trimestre de 2017, em Barro Alto e Niquelândia, em Goiás.
  • No final de 2017, a Horizonte Minerals comprou o projeto Vermelho, de níquel e cobalto, anteriormente da Vale, localizado no Pará, com capacidade anual de produção de 2,5 mil t de cobalto e 46 mil t de níquel. 
  • O projeto Araguaia, também da Horizonte Minerals, prevê produzir 14,5 mil t de níquel anuais.
  • No início de 2018, a mineradora australiana Centaurus Metals comprou o projeto de níquel-cobalto Itapitanga, em São Félix do Xingu, no Pará, que possui uma reserva de 307 milhões de t, com 0,13% de cobalto e 1,3% de níquel.
  • A Vale, a maior produtora global de níquel, possui minas e operações deste metal no Brasil, no Canadá, na Indonésia e na Nova Caledônia. Também possui refinarias (próprias ou por meio de joint ventures) na China, na Coreia do Sul, no Japão, no Reino Unido e em Taiwan.

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