Nickel Metal: jego właściwości, historia, produkcja i zastosowania

Nikiel jest silnym, błyszczącym, srebrzysto-białym metalem, który jest podstawowym elementem naszego codziennego życia i można go znaleźć w wszystko, od baterii, które zasilają nasze piloty telewizyjne, po stal nierdzewną, która służy do ich produkcji zlewozmywaki kuchenne.

• Symbol atomowy: Ni
• Liczba atomowa: 28
• Kategoria elementu: metal przejściowy
• Gęstość: 8,908 g / cm³
• Temperatura topnienia: 1455 ° C (2651 ° F)
• Temperatura wrzenia: 2913 ° C (5275 ° F)
• Twardość Moha: 4.0

Czysty nikiel reaguje z tlenem i dlatego rzadko znajduje się na powierzchni ziemi, mimo że jest piątym najliczniejszym pierwiastkiem na (i na) naszej planecie. W połączeniu z żelazonikiel jest wyjątkowo stabilny, co tłumaczy zarówno jego występowanie w rudach zawierających żelazo, jak i jego skuteczne wykorzystanie w połączeniu z żelazem do produkcji stali nierdzewnej.

Nikiel jest bardzo silny i odporny na korozja, dzięki czemu doskonale nadaje się do wzmacniania metalu stopy. Jest również bardzo plastyczny i

Baron Axel Fredrik Cronstedt po raz pierwszy wydobył czysty nikiel w 1751 r., Ale wiadomo było, że istnieje znacznie wcześniej. Chińskie dokumenty z około 1500 pne odnoszą się do „białej miedzi” (baitong), który najprawdopodobniej był stopem niklu i srebra. Piętnastowieczni niemieccy górnicy, którzy wierzyli, że mogą wydobywać miedź z rud niklu w Saksonii, określali metal jako kupfernickel, „diabelska miedź”, częściowo ze względu na ich daremne próby wydobycia miedzi z rudy, ale także prawdopodobnie częściowo ze względu na skutki zdrowotne spowodowane wysoką zawartością arsenu w rudzie.

W 1889 roku James Riley dokonał prezentacji w Instytucie Żelaza i Stali w Wielkiej Brytanii na temat tego, jak wprowadzenie niklu może wzmocnić tradycyjne stale. Prezentacja Riley zaowocowała rosnącą świadomością korzystnych właściwości stopu i zbiegła się z odkryciem dużych złóż niklu w Nowej Kaledonii i Kanadzie.

Na początku XX wieku odkrycie złóż rudy w Rosji i Południowej Afryce umożliwiło produkcję niklu na dużą skalę. Niedługo po I wojnie światowej i II wojnie światowej nastąpił znaczny wzrost stali, aw konsekwencji popyt na nikiel.

Nikiel jest głównie ekstrahowany z siarczków niklu, pentlandytu, pirotytu i millerytu, które zawierają około 1% zawartość niklu oraz rudy laterytowe zawierające żelazo limonit i garnieryt, które zawierają około 4% zawartości niklu. Rudy niklu wydobywane są w 23 krajach, a nikiel przetapia się w 25 różnych krajach.

Proces oddzielania niklu jest wysoce zależny od rodzaju rudy. Siarczki niklu, takie jak te znalezione w kanadyjskiej tarczy i na Syberii, zwykle znajdują się głęboko pod ziemią, co powoduje, że są one pracochłonne i kosztowne do wydobycia. Jednak proces oddzielania tych rud jest znacznie tańszy niż w przypadku odmiany lateritycznej, takiej jak w Nowej Kaledonii. Ponadto siarczki niklu często mają tę zaletę, że zawierają zanieczyszczenia innych cennych pierwiastków, które można ekonomicznie oddzielić.

Rudy siarczkowe można oddzielać za pomocą flotacji pianowej i procesów hydrometalurgicznych lub magnetycznych, aby utworzyć matowy nikiel i tlenek niklu. Te produkty pośrednie, które zwykle zawierają 40–70% niklu, są następnie poddawane dalszej obróbce, często przy użyciu procesu Sherritt-Gordon.

Proces Mond (lub karbonylowy) jest najczęstszą i najskuteczniejszą metodą obróbki siarczku niklu. W tym procesie siarczek traktuje się wodorem i wprowadza do pieca do ulatniania. Tutaj spotyka się z tlenkiem węgla w około 140F° (60 ° C°) z wytworzeniem niklowo-karbonylowego gazu. Niklowo-karbonylowy gaz rozkłada się na powierzchni wstępnie ogrzanych granulek niklu, które przepływają przez komorę cieplną, aż osiągną pożądany rozmiar. W wyższych temperaturach proces ten można wykorzystać do wytworzenia proszku niklu.

Natomiast rudy laterytowe są zwykle wytapiane metodami pirometalicznymi ze względu na ich wysoką zawartość żelaza. Rudy laterytowe mają również wysoką zawartość wilgoci (35–40%), co wymaga suszenia w piecu obrotowym. Wytwarza tlenek niklu, który jest następnie redukowany za pomocą pieców elektrycznych w temperaturach między 2480-2930 ° F (1360-1610 ° C) i ulatnia się z wytworzeniem metalu niklowego klasy I i siarczanu niklu.

Ze względu na naturalnie występującą zawartość żelaza w rudach lateryjnych produkt końcowy większości hut pracujących z takimi rudami ruda to żelazo-żel, który może być stosowany przez producentów stali po zanieczyszczeniach krzemu, węgla i fosforu oddalony.

Według kraju największymi producentami niklu w 2010 r. Były Rosja, Kanada, Australia i Indonezja. The najwięksi producenci niklu rafinowanego są Norilsk Nickel, Vale S.A. i Jinchuan Group Ltd. Obecnie tylko niewielki procent niklu jest wytwarzany z materiałów pochodzących z recyklingu.

Nikiel jest jednym z najczęściej używanych metali na świecie. Według Nickel Institute metal jest używany w ponad 300 000 różnych produktów. Najczęściej występuje w stale i stopy metali, ale jest również stosowany w produkcji baterii i na stałe magnesy.

Stal nierdzewna
Około 65% całości wyprodukowanego niklu trafia do stali nierdzewnej.

Stale austenityczne są niemagnetycznymi stalami nierdzewnymi, które zawierają wysoki poziom chrom oraz nikiel i niski poziom węgla. Ta grupa stali - sklasyfikowana jako stal nierdzewna serii 300 - jest ceniona za odkształcalność i odporność na korozję. Stale austenityczne są najczęściej stosowanym gatunkiem stali nierdzewnej.

Asortyment stali austenitycznych zawierający nikiel jest określony przez ich sześcienny środek (FCC) struktura krystaliczna, która ma jeden atom w każdym rogu sześcianu i jeden w środku każdego Twarz. Ta struktura ziaren powstaje, gdy do stopu zostanie dodana wystarczająca ilość niklu (osiem do dziesięciu procent w standardowym stopie stali nierdzewnej 304).

Źródła

_{Street, Arthur. I Alexander W. O., 1944. Metale w służbie człowiekowi. 11. wydanie (1998).
USGS. Mineral Commodity Streszczenia: Nickel (2011).
Źródło: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyklopedia Britannica. Nikiel.
Źródło: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Profil metalowy: nikiel}