Tulajdonságok:
- Atomszimbólum: Ni
- Atomszám: 28
- Elem kategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 8,908 g / cm3
- Olvadáspont: 2651 ° F (1455 ° C)
- Forráspont: 5275 ° F (2913 ° C)
- Moh keménysége: 4,0
Jellemzők:
A tiszta nikkel oxigénnel reagál, ezért ritkán találhatók meg a Föld felszínén, annak ellenére, hogy bolygónk ötödik legelterjedtebb eleme. Vasalommal kombinálva a nikkel rendkívül stabil, ami megmagyarázza mind a vas-tartalmú ércek előfordulását, mind a vas felhasználásával való hatékony felhasználását a rozsdamentes acél előállításához.
A nikkel nagyon erős és ellenáll a korróziónak , így kiválóan alkalmas fémötvözetek erősítésére. Nagyon hajlékony és alakítható , tulajdonságai lehetővé teszik, hogy sok ötvözetet huzalba, rudakba, csövekbe és lemezekké alakítsanak.
Történelem:
A tiszta nikkelt először Baron Axel Fredrik Cronstedt 1751-ben termelte ki, de tudta, hogy sokkal korábban létezik. A kb. 1500BC körüli kínai dokumentumok a "fehér réz" ( baitong ) -re utalnak , ami nagyon valószínű, hogy nikkel és ezüst ötvözet. A tizenötödik században a német bányászok, akik úgy vélték, hogy rézből nikkelérceket nyerhetnek , a fémeket kupfernickelként említik - "az ördög rézje " - részben a réz kivonásának megkísérlésére való hiábavaló próbálkozásuk miatt. az ércben lévő magas arzéntartalmú egészségügyi hatások miatt.
1889-ben James Riley előadást tartott a Nagy-Britanniai Vas-és Acélipari Intézetnek, hogy a nikkel bevezetése hogyan erősítheti a hagyományos acélokat. Riley bemutatása a nikkel előnyös ötvöző tulajdonságainak egyre növekvő tudatosságát eredményezte, és egybeesett a nagy nikkel-betétekkel Új-Kaledónia és Kanada felfedezésével.
A XX. Század elején Oroszországban és Dél-Afrikában az ércbetétek felfedezése nagy mennyiségű nikkelgyártást eredményezett. Nem sokkal azután, az I. világháború és a második világháború jelentős növekedést eredményezett az acélban és következésképpen a nikkel iránti keresletben.
Termelés:
A nikkelt elsősorban a nikkel-szulfidok pentlanditból, a pirroititból és a milleritből nyerik ki, amelyek körülbelül 1% nikkeltartalmat tartalmaznak, és a vas-tartalmú lateitikus érc limonitot és garnieritet tartalmaznak, amelyek kb. 4% nikkeltartalmat tartalmaznak. A nikkelérceket 23 országban bányásznak, míg a nikkelt 25 országban olvasztják.
A nikkel elválasztási folyamata nagymértékben függ az érc típusától. A nikkel-szulfidokat, mint például a kanadai pajzsot és a szibériát, általában mélyen föld alatt találhatók meg, ami munkaigényes és drága lesz. Az ércek szétválasztása azonban sokkal olcsóbb, mint a lateitikus fajta, például az Új-Kaledónia esetében. Ráadásul a nikkel-szulfidok gyakran előnyösek más értékes elemek szennyeződésének gazdaságos elválasztására.
A szulfidérceket a habosodás és a hidrometallurgiai vagy mágneses eljárások alkalmazásával különíthetjük el nikkel-matt és nikkel-oxid előállítására.
Ezeket a közbülső termékeket, amelyek általában 40-70% nikkelt tartalmaznak, ezután tovább dolgoznak, gyakran a Sherritt-Gordon folyamattal.
A Mond (vagy Carbonyl) eljárás a legelterjedtebb és leghatékonyabb módszer a nikkel-szulfid kezelésére. Ebben a folyamatban a szulfidot hidrogénnel kezeljük és az illékonyító kemencébe tápláljuk be. Itt a szén-monoxid 140 ° C- os hőmérsékleten (60 ° C) megfelel nikkel-karbonil-gáz előállítására. A nikkel-karbonil-gáz bomlik az előmelegített nikkelpelletek felületén, amelyek hőcserélőn keresztül áramolnak, amíg el nem éri a kívánt méretet. Magasabb hőmérsékleten ez a folyamat nikkel por előállítására használható.
A lateritikus érceket ezzel ellentétben általában magas fémtartalmú vastartalmuk miatt pirotechnikai módszerekkel olvasztják meg. A lateritikus ércek szintén magas nedvességtartalmúak (35-40%), amelyek forgó kemence kemencében szárítják.
Nikkel-oxidot állít elő, amelyet elektromos kemencékkel 2480-23030 ° C (1360-1610 ° C) hőmérsékleten csökkentettek és I. osztályú nikkel-fém és nikkel-szulfátot állítottak elő.
A lateitikus ércek természetes eredetű vastartalmának köszönhetően az ilyen ércekhez használt legtöbb olvasztók végterméke a ferronikum, amelyet az acélgyártók használhatnak a szilícium , a szén és a foszfor szennyeződések eltávolítása után.
Ország szerint a legnagyobb nikkelgyártók 2010-ben Oroszország, Kanada, Ausztrália és Indonézia voltak. A finomított nikkel legnagyobb gyártói a Norilsk Nickel, a Vale SA és a Jinchuan Group Ltd. Jelenleg csak kis százalékban nikkelt állítanak elő újrahasznosított anyagokból.
Alkalmazások:
A nikkel az egyik legelterjedtebb fém a bolygón. A Nickel Institute szerint a fémeket több mint 300 000 termékben használják. Leggyakrabban acélokban és fémötvözetekben található, de elemek és állandó mágnesek gyártásánál is alkalmazzák.
Rozsdamentes acél:
Az összes nikkel 65% -a rozsdamentes acélból készül .
Az ausztenites acélok olyan nem mágneses rozsdamentes acélok, amelyek nagy mennyiségű krómot és nikkelt tartalmaznak, valamint alacsony szén mennyiséget tartalmaznak. A 300-as sorozatú rozsdamentesként besorolt acélcsoportot értékelik az alakíthatóságuk és a korrózióállóság szempontjából. Az ausztenitika a rozsdamentes acél legszélesebb körben használt minősége.
A rozsdamentes acélok nikkeltartalmú ausztenites tartományát az arcközpontú köbös (FCC) kristályszerkezete határozza meg, amely egy atomot tartalmaz a kocka minden sarkában és mindegyik oldal közepén. Ez a szemcseméret akkor alakul ki, amikor elegendő mennyiségű nikkelt adnak az ötvözethez (8-10% egy standard 304 rozsdamentes acélötvözetben ).
Forrás:
Utca, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metálok az ember szolgálatában . 11. kiadás (1998).
USGS. Mineral Commodity Summary: Nikkel (2011).
Forrás: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nikkel.
Forrás: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Fémprofil: Nikkel