O níquel

Introdução
O níquel é um metal branco-prateado, dúctil, maleável, peso específico 8,5 g/cm3, dureza escala de Mohs 3,5; tem seu ponto de fusão em aproximadamente 1.453º C, calor de fusão 68 cal/g, peso atômico 58,68, possuindo grande resistência mecânica à corrosão e à oxidação; o sistema de cristalização é isométrico; número atômico 28. Os minerais de níquel são: os sulfetos (milerita e pentlandita (FeNi9S8), que se apresentam associados a outros sulfetos metálicos em rochas básicas, freqüentemente acompanhados de cobre e cobalto. O sulfeto é o principal mineral utilizado, contribuindo com mais de 90% do níquel extraído. O outro mineral é a garnierita ou silicato hidratado de níquel e magnésio, que se encontra associado às rochas básicas (peridotitos), concentrando-se por processos de intemperismo nas partes alteradas, onde forma veias e bolsas de cor verde maçã).
O metal níquel é obtido através da exploração dos minérios sulfetados e lateríticos, ambos com reservas e depósitos conhecidos, suficientes a nível mundial, para a exploração por mais de 100 anos. Este metal possui larga utilização na produção de aços inoxidáveis, juntamente com o cromo e o molibdênio, e na produção de ligas especiais, dentre outras aplicações.
Assim analisaremos neste relatório os principais usos do níquel, reservas e depósitos, produção mineral, processos de produção, custos operacionais, bem como os potenciais projetos, no cenário mundial. Neste contexto, são apresentados também a evolução da produção e do consumo de níquel refinado e o comportamento dos preços.

1. Histórico
   

O nome níquel deriva de “kupfernickel”, referência dada a nicolita pelos mineiros alemães quando a identificaram no século XVII. Antes da era cristã, o metal já era utilizado. Moedas japonesas de 800 anos A.C. e gregas de 300 anos A.C. continham níquel, acredita-se que seja uma liga natural com o cobre. Nos anos 300 ou 400 A.C. fabricavam-se armas que possuíam ferro meteorítico, com conteúdo de níquel variando de 5 a 15%. Em 1751, Axel Frederich Cronstedt descreveu que havia detectado níquel metálico e, em 1755, o químico sueco Torbern Bergman confirmou seu trabalho. O minério teve pouca importância real na economia industrial até 1820, quando Michael Faraday, com a colaboração de seu associado Stodard, foram bem sucedidos fazendo uma liga sintética de ferro-níquel, sendo o início da liga níquel-aço que tem uma grande contribuição para o desenvolvimento industrial do mundo.
Em 1838, a Alemanha produziu o primeiro níquel metálico refinado, tendo iniciado o refinamento com umas poucas centenas de toneladas de minério importado e, em 1902, foi formada a International Nickel Co. of Canadá Ltd., a principal produtora de níquel do distrito de Sudbury.
O metal é muito usado sob a forma pura, para fazer a proteção de peças metálicas, pois oferece grande resistência à oxidação. Suas principais aplicações são em ligas ferrosas e não-ferrosas para consumo no setor industrial, em material militar, em moedas, em transporte/aeronaves, em aplicações voltadas para a construção civil e em diversos tipos de aços especiais, altamente resistentes à oxidação, como os aços inoxidáveis, bem como em ligas para o fabrico de imãs (metal Alnico), em ligas elétricas, magnéticas e de expansão, ligas de alta permeabilidade, ligas de cobre-níquel, tipo níquel-45, e em outras ligas não-ferrosas. A niquelagem de peças é feita por galvanoplastia, usando banhos de sais de níquel.

1. Ligas de Níquel
   

As características físico-químicas do níquel permitem que ele ceda características muito importantes para ligas em variadas aplicações, sendo utilizado principalmente como elemento de ligas de aço em composição de 13%.
Dentre as varias características possíveis do níquel destacamos as seguintes: resistência a quente, devido ao seu alto ponto de fusão; resistência a corrosão, devido a sua alta dureza e tenacidade; reduzida variação dimensional, dada por seu modulo de elasticidade de 204GPa e elevada resistência elétrica eletronegatividade baixa, que garante um grande aquecimento durante a condução elétrica.

• Exemplo de Ligas
  

– Níquel 200 e níquel 201, 99.5% Ni – resistência a corrosão;
– Duraniquel 301, 94% Ni – 4%Al e ate 1% Ti (e outros) – endurecimento
por precipitação de Ni3(AlTi) → maior resistência mecânica.
– Ni-Cu (Al, Fe, Ti) [Monel] – Endurecimento por envelhecimento → maior resistência e dureza; Maior resistência a corrosão.
– Ni-Mo [Hastelloy B2] – resistência a corrosão.
– Ni-Cr-Fe [Inconel 600, Incoloy 800] → resistencia a temperaturas elevadas.
– Ni-Cr-Mo [Hastelloy C-276, Hastelloy C-22, Inconel 625] → resistentes a corrosão alveolar. Aplicação em meios aquosos.
Há também uma variedade de ligas de níquel chamadas super ligas de níquel. Elas são desenvolvidas para aplicações especiais onde se exige grande resistência mecânica a temperaturas elevadas, ou seja, elevado resistência a fluência, sendo amplamente utilizada na industria aeronáutica e aeroespacial, que exigem muito dos matérias utilizados em seus processos.
Para adquirir tais propriedades a liga passa primeiramente em um processo de endurecimento por solução sólida de Cr, Co, Fe, Mo, W e Ni que lhe dará resistência mecânica e depois por um endurecimento por precipitação, formando um compostos intermetálico de Ni3( Al, Ti) com teores de 5% de alumínio e 1% de titânio, conferindo assim, resistência a quente para o material.

1. Ocorrências no Brasil e no Mundo
   

• No Brasil
  

Os jazimentos de níquel descobertos no Brasil são representados por minérios silicatados, que provêm da alteração de rochas muito básicas como peridotitos. O intemperismo mobiliza o níquel sob a forma de silicato hidratado, e o concentra em fissuras da rocha em processo de alteração, trazendo-o para a superfície. Nas jazidas deste tipo encontra-se na parte superior uma camada de laterita niquelífera e mais abaixo, geralmente, há uma zona enriquecida à custa da rocha subjacente que vai depois empobrecendo à medida que o níquel se desloca para a superfície. Nas jazidas são encontradas calcedônias que indicam ações hidrotermais provavelmente relacionadas com os pegmatitos também freqüentes. O processo de alteração dos peridotitos pode ser atribuído a ações hidrotermais além do intemperismo.
Analisando, pelo total de reservas nacionais de níquel, o percentual de participação dos Estados em relação à soma de suas reservas medida, indicada e inferida, são discriminadas, em primeiro lugar, pelo Estado do Goiás, cujas reservas de níquel representam 74,78 % do total do País, localizadas nos municípios de Niquelândia, Americano do Brasil, Barro Alto, Diorama, Goianésia, Iporá, Jussara, Montes Claros de Goiás; em segundo lugar, o Estado do Pará, que atinge 16,84 %, distribuídas entre os municípios de Marabá e São Félix; em terceiro, o Estado de Minas Gerais (4,20%) onde as reservas de níquel estão situadas no município de Fortaleza de Minas, Ipanema, Liberdade e Pratápolis; em quarta classificação está o Estado do Piauí (4,18%), em São João do Piauí. Ainda existem reservas de minério de níquel laterítico em pedido de sobrestamento autorizado pelo Departamento Nacional de Produção Mineral em áreas de pesquisa no Estado de Mato Grosso que totalizam 14.306.000 t. com teor médio de 1,75% de Ni, incluindo as classes medida e indicada que foi o objeto do Relatório Final de Pesquisa protocolizado em 1999.

• No Mundo
  

No mundo, já foram identificadas reservas de minério de níquel em aproximadamente 20 países espalhados por todos os continentes, resultando em um teor global médio acima de 1%. As reservas de maior teor de níquel, a nível mundial, são estimadas em mais de 47 milhões de t, suficientes por 45 anos, considerando a demanda atual de níquel da ordem de 980 mil t/ano. Se forem considerados todos os depósitos com reservas medidas e indicadas, este montante atinge cerca de 130,6 milhões de ton.
Cuba detém o 1º lugar no que se refere às reservas mundiais de níquel, com 17,6% do total, seguida por Nova Caledônia com 12%, Canadá com 11% e Indonésia com 10%. O Brasil, com 4,5%, encontra-se em 10º lugar no contexto mundial. Estima-se que, segundo os teores médios praticados, a necessidade brasileira do metal, a demanda atual e as atuais reservas medidas e indicadas de níquel contido, dispõem-se de mais de 100 anos para exploração.
A região do pacífico asiático dispõe de extensos depósitos de minério Laterítico (denominação de um dos tipos de minério de níquel, posteriormente explicado), com teores de médio a alto. Nesta região, aproximadamente 70% da produção de níquel refinado é oriunda de minérios lateríticos, sendo os 30% restantes originados de minérios sulfetados. Com base nas expansões previstas e nos projetos em desenvolvimento nesta região, estima-se o crescimento da produção a partir de minério laterítico, passando de 210 mil t para 296 mil t no período 1998/2000.

• Produção Mineral
  

A Rússia detém o primeiro lugar como produtor de minério de níquel concentrado com representativos 19%, através das empresas Norilsk Nickel com 86% da produção do país e Ural Nickel respondendo pelo restante. Em segundo lugar vem o Canadá com 15% seguido pela Austrália com 11%, posição esta que poderá ser mudada com o novo processo PAL ( Pressure Acid Leach ) de tratamento do minério laterítico e que vem sendo desenvolvido principalmente na Austrália. O Brasil ocupa a 7º colocação como produtor mundial de concentrado de níquel, puxado porPrincipais empresas produtoras no Brasil: Companhia Níquel Tocantins (Votorantim) - 42,6%, Anglo American Brasil - 40,7%, e Mineração Serra da Fortaleza (Votorantim) - 16,6%..
Acompanhando um pouco da evolução dos processos produtivos de extração de minério de níquel nos últimos anos, no período de 1988/ 93 a produção de minério de níquel no mundo foi crescente, atingindo 32.154 t de níquel contido no minério.
A partir daí houve uma redução verificada na produção durante os anos de 1994, 1995 e 1996 resultante da falta de estímulo no mercado em função da constante queda nos preços do metal na Bolsa de Metais de Londres (LME – London Metal Exchange) observada desde 1990, originada da diminuição da demanda industrial e do crescimento dos embarques russos de níquel para os depósitos da LME. Isso foi um desastre para alguns produtores marginais do metal para os quais o limite mínimo permitido de comercialização era de US$ 3,00 por libra-peso e que, no ano de 1994, atingiu US$ 2,88 por libra-peso.
Entretanto, o partir de 1997 começou a ocorrer um aumento gradual na produção de níquel eletrolítico, em função do aumento no consumo de níquel pela indústria de aço inoxidável nos países asiáticos, e a conseqüente elevação dos preços no mercado internacional em 1998. Esses fatores influenciaram o crescimento da produção de concentrado de níquel no Brasil, com expansão da lavra da Cia Níquel Tocantins, obtendo-se acréscimos de 15%, 19% e 35% na produção nacional de níquel contido até 2000.

1. Principais Sistemas de Classificação e Designação
   

No meio industrial o níquel possuem classificação por classes que são definidas de acordo com as ligas de níquel utilizadas para cada processo e também de acordo com o uso dessa liga na indústria. Na classe I, classificam-se os derivados de alta pureza, com no mínimo 99% de níquel contido (níquel eletrolítico 99,9% e carbonyl pellets 99,7%) tendo assim larga utilização em qualquer aplicação metalúrgica. A classe II é composta pelos seus derivados com conteúdo entre 20% e 96% de níquel (ferro-níquel, matte, óxidos e sinter de níquel), com grande utilização na fabricação de aço inoxidável e ligas de aço.
Pela composição, o níquel recebe outra classificação, porem, diferentemente da divisão por classes, estas denominações estão mais ligadas à extração e processamento do minério de níquel, eles são denominados sulfetados e leteríticos.
Os minérios sulfetados possuem em sua composição, além do níquel, sulfetos de cobre, cobalto e ferro, assim como alguns metais valiosos (platina, prata e ouro) e enxôfre, utilizado para a produção de ácido sulfúrico. Originados em camadas subterrâneas abaixo da região saprolítica, os depósitos de minério sulfetado correspondem atualmente a cerca de 20% das reservas de níquel do ocidente, sendo principalmente encontrados na Austrália e CIS, seguidos por Canadá, China, África do Sul e Zimbábue. Cerca de 55% da produção total de níquel é oriunda dos minérios sulfetados. Recentemente foi descoberto um importante novo depósito de minério sulfetado em Voisey Bay, no estado de Labrador, Canadá.
Quanto ao minério laterítico, sua ocorrência se dá numa região mais superficial, mais especificamente a saprolítica. Seus depósitos, situados principalmente no Brasil, Cuba, Austrália, Indonésia, Nova Caledônia e Filipinas, possuem teores médios de níquel em torno de 1,95% e teores de óxido de ferro acima de 24%, além da presença de cobalto e magnésio.
Vários especialistas têm apontado a necessidade de desenvolver as possibilidades de exploração das reservas de minério laterítico, visando o atendimento à demanda futura e a redução dos custos de produção do metal.

1. Processos de Obtenção
   

• Histórico dos Processos
  

Segundo estatísticas fornecidas em 1995, o minério sulfetado era o mais utilizado para a produção de níquel, numa relação de 65% do sulfetado contra 35% do minério laterítico. A crescente preocupação com a oferta de minério e a redução dos custos de extração têm motivado, entretanto, uma tendência de maior utilização do minério de níquel de origem laterítica.
O minério sulfetado apresenta uma vantagem em termos de custo energético, pois este representa 15% do custo total da produção, enquanto no laterítico esta participação atinge 45%, segundo informações fornecidas em relatório do Banco Mundial, em 1995. Entretanto, dois pontos reforçam a utilização do minério laterítico:

• As reservas de níquel sulfetado têm elevado custo de extração, dado sua localização profunda;
  
• Rendimento superior dos minérios lateríticos. Numa amostragem, referente a 28% da produção mundial de níquel primário, realizada pela Preston Resources Ltda. E apresentada no 2nd Nickel & It’s Markets Seminar, em setembro de 1999 em Bruxelas, Bélgica, foi concluído pela empresa que os teores de níquel do minério de origem laterítica são superiores aos dos sulfetados, os quais apresentam, portanto, rendimento inferior.
  

Atualmente, os minérios lateríticos são mais utilizados para a produção de ferro–níquel e níquel eletrolítico, sendo os sulfetados direcionados principalmente ao processamento de níquel eletrolítico. Cerca de 45% da produção mundial de níquel contido é proveniente de minérios lateríticos.