Nieruchomości:
- Symbol atomowy: Ni
- Liczba atomowa: 28
- Kategoria elementu: metal przejściowy
- Gęstość: 8,908 g / cm 3
- Temperatura topnienia: 2651 ° F (1455 ° C)
- Temperatura wrzenia: 5275 ° F (2913 ° C)
- Twardość Mohsa: 4,0
Charakterystyka:
Czysty nikiel reaguje z tlenem i dlatego jest rzadko spotykany na powierzchni Ziemi, mimo że jest piątym najbardziej obfitym pierwiastkiem na (i na naszej planecie). W połączeniu z żelazem , nikiel jest wyjątkowo trwały, co tłumaczy jego występowanie w rudach zawierających żelazo i jego skuteczne wykorzystanie w połączeniu z żelazem do produkcji stali nierdzewnej.
Nikiel jest bardzo wytrzymały i odporny na korozję , dzięki czemu doskonale nadaje się do wzmacniania stopów metali. Jest również bardzo ciągliwy i plastyczny , właściwości, które umożliwiają ukształtowanie jego wielu stopów w druty, pręty, rury i arkusze.
Historia:
Czysty nikiel został po raz pierwszy wyodrębniony przez Barona Axela Fredrika Cronstedta w 1751 roku, ale wiadomo było, że istnieje znacznie wcześniej. Chińskie dokumenty z około 1500BC nawiązują do "białej miedzi" ( baitong ), która prawdopodobnie była stopem niklu i srebra. Górnicy niemieccy z XV wieku, którzy wierzyli, że mogą czerpać miedź z rudy niklu w Saksonii, odnosili się do metalu jako kupfernickel - "diabelska miedź" - częściowo z powodu daremnych prób wydobycia miedzi z rudy, ale także prawdopodobnie z powodu skutki zdrowotne spowodowane wysoką zawartością arsenu w rudzie.
W 1889 r. James Riley przedstawił Instytutowi Żelaza i Stali w Wielkiej Brytanii, w jaki sposób wprowadzenie niklu mogłoby wzmocnić tradycyjne stale. Prezentacja Riley zaowocowała rosnącą świadomością korzystnych właściwości stopowych niklu i zbiegła się z odkryciem dużych złóż niklu w Nowej Kaledonii i Kanadzie.
Na początku XX wieku odkrycie złoża rudy w Rosji i Południowej Afryce umożliwiło produkcję niklu na dużą skalę. Niedługo po I wojnie światowej i II wojnie światowej nastąpił znaczny wzrost zapotrzebowania na stal i, co za tym idzie, na popyt niklu.
Produkcja:
Nikiel jest wydobywany przede wszystkim z siarczków niklu, pentlandytu, pirotynu i millerytu, które zawierają około 1% zawartości niklu, oraz rudy laterytowej zawierającej żelazon, limonitu i garnieritu, które zawierają około 4% zawartości niklu. Rudy niklu wydobywa się w 23 krajach, a nikiel wytapia się w 25 różnych krajach.
Proces separacji niklu w dużym stopniu zależy od rodzaju rudy. Siarczki niklu, takie jak te znajdujące się w kanadyjskiej tarczy i na Syberii, są na ogół głęboko pod ziemią, co powoduje, że są pracochłonne i kosztowne w wydobyciu. Jednak proces separacji tych rud jest znacznie tańszy niż w przypadku odmian laterytowych, takich jak te znalezione w Nowej Kaledonii. Ponadto, siarczki niklu często mają tę zaletę, że zawierają zanieczyszczenia innych cennych pierwiastków, które można ekonomicznie oddzielać.
Rudy siarczków można oddzielać za pomocą flotacji pianowej i hydrometalurgicznej lub magnetycznej w celu wytworzenia niklu i tlenku niklu.
Te półprodukty, które zwykle zawierają 40-70% niklu, są następnie przetwarzane dalej, często przy użyciu procesu Sherritt-Gordona.
Proces Mond (lub karbonylowy) jest najczęstszą i najskuteczniejszą metodą obróbki siarczku niklu. W tym procesie siarczek poddaje się działaniu wodoru i wprowadza do pieca do ulatniania. Tutaj spotyka się tlenek węgla w około 140F ° (60 ° C ) z wytworzeniem niklowego karbonylowego gazu. Niklowo-karbonylowy gaz rozkłada się na powierzchni wstępnie ogrzanych peletek niklu, które przepływają przez komorę grzewczą, aż osiągną pożądany rozmiar. W wyższych temperaturach proces ten można wykorzystać do wytworzenia proszku niklowego.
Z kolei rudy lateralowe są zwykle wytapiane metodami pirometalicznymi ze względu na ich wysoką zawartość żelaza. Rudy laterytowe mają również wysoką zawartość wilgoci (35-40%), która wymaga suszenia w piecu z obrotowym piecem.
Wytwarza tlenek niklu, który jest następnie redukowany za pomocą pieców elektrycznych w temperaturach pomiędzy 2480-2930 ° F (1360-1610 ° C) i odparowywany w celu wytworzenia niklu metalu klasy I i siarczanu niklu.
Ze względu na naturalnie występującą zawartość żelaza w rudach laterytowych, końcowym produktem większości hut pracujących z takimi rudami jest żelazoniksel, który może być wykorzystywany przez producentów stali po usunięciu zanieczyszczeń krzemu , węgla i fosforu.
Według kraju największymi producentami niklu w 2010 r. Były Rosja, Kanada, Australia i Indonezja. Największymi producentami niklu rafinowanego są Norilsk Nickel, Vale SA i Jinchuan Group Ltd. Obecnie tylko niewielki procent niklu wytwarzany jest z materiałów pochodzących z recyklingu.
Aplikacje:
Nikiel jest jednym z najczęściej używanych metali na świecie. Według Nickel Institute, metal jest używany w ponad 300 000 różnych produktów. Najczęściej występuje w stalach i stopach metali, ale jest również wykorzystywany do produkcji baterii i magnesów trwałych .
Stal nierdzewna:
Około 65% całej produkcji niklu przechodzi w stal nierdzewną .
Stale austenityczne to niemagnetyczne stale nierdzewne, które zawierają wysoki poziom chromu i niklu oraz niski poziom węgla. Ta grupa stali - klasyfikowana jako stal nierdzewna serii 300 - jest ceniona ze względu na ich odkształcalność i odporność na korozję. Austenitics są najczęściej stosowanym gatunkiem stali nierdzewnej .
Stal austenityczna zawierająca nikiel jest definiowana przez ich krystaliczną strukturę skupioną na powierzchni (FCC), która ma jeden atom w każdym rogu sześcianu i jeden w środku każdej powierzchni. Ta struktura ziarna powstaje, gdy do stopu zostanie dodana dostateczna ilość niklu (osiem do dziesięciu procent w standardowym stopie stali nierdzewnej 304 ).
Źródła:
Ulica, Arturze. & Alexander, WO 1944. Metale w służbie człowieka . 11 edycja (1998).
USGS. Podsumowania dotyczące surowców mineralnych: Nickel (2011).
Źródło: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nikiel.
Źródło: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Profil metalowy: nikiel