A nikkel egy erős, ragyogó, ezüstfehér fém, amely a mindennapi életünk alapvető eleme, és megtalálható mindent a televíziókészülék tápegységeitől kezdve a rozsdamentes acélig, amelyet felhasználunk a gyártáshoz konyhai mosogatók.
Tulajdonságok
- Atom szimbólum: Ni
- Atomszám: 28
- Elemkategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 8,908 g / cm3
- Olvadáspont: 1455 ° C (2651 ° F).
- Forráspont: 2913 ° C (5275 ° F)
- Moh keménysége: 4.0
Jellemzők
A tiszta nikkel oxigénnel reagál, ezért ritkán található meg a föld felszínén, annak ellenére, hogy az ötödik leggazdagabb elem a bolygónkon (és azokon belül). Kombinálva valamivel Vas, a nikkel rendkívül stabil, ami megmagyarázza annak előfordulását vastartalmú ércekben és a vasal kombinációban történő rozsdamentes acél előállításához való hatékony felhasználását.
A nikkel nagyon erős és ellenálló rozsdásodás, így kiválóan alkalmas a fém erősítésére ötvözetek. Ez is nagyon rugalmas és nyújtható, tulajdonságai lehetővé teszik annak sok ötvözetének drótokká, rudakké, csövekké és lemezekké alakítását.
Történelem
Axel báró, Fredrik Cronstedt először tiszta nikkelt extrahált 1751-ben, ám arról ismert, hogy sokkal korábban létezik. Körülbelül 1500 órás sebességű kínai dokumentumok hivatkoznak a „fehér rézre” (Baitong), amely valószínűleg nikkel és ezüst ötvözete volt. A tizenötödik századi német bányászok, akik úgy gondolták, hogy a réz kinyerhetők a szász nikkelércekből, a fémre kupfernickel, „az ördög rézje”, részben a réz ércből való kinyerésére irányuló hiábavaló kísérletek miatt, hanem valószínűleg részben az érc magas arzéntartalmának az egészségre gyakorolt hatásai miatt.
1889-ben James Riley előadást tartott Nagy-Britannia Vas- és Acél Intézetének arról, hogy a nikkel bevezetése hogyan erősítheti meg a hagyományos acélokat. Riley előadása növeli a nikkel előnyös ötvözési tulajdonságainak ismertségét, és egybeesett a nagy nikkel-lerakódások felfedezésével Új-Kaledóniában és Kanadában.
A 20. század elejére az érclerakódások felfedezése Oroszországban és Dél-Afrikában lehetővé tette a nikkel nagyléptékű előállítását. Nem sokkal az első és a második világháború az acél és ennek következtében a nikkel iránti kereslet jelentős növekedését eredményezte.
Termelés
A nikkel elsősorban a pentlanditből, pirrhotitból és milleritből készült nikkel-szulfidokból nyerhető, amelyek kb. 1% nikkeltartalom, valamint a vastartalmú későbbi ércek, a limonit és a garnierit, amelyek körülbelül 4% nikkeltartalmat tartalmaznak. A nikkelércet 23 országban bányozzák fel, míg a nikkel érlelését 25 különböző országban végezzék.
A nikkel elválasztási folyamata nagymértékben függ az érc típusától. A nikkel-szulfidokat, például a kanadai pajzsban és Szibériában találhatókat, általában mélyen a föld alatt találnak, ami munkaigényes és költséges kinyerést eredményez. Ezeknek az érceknek a szétválasztási folyamata azonban sokkal olcsóbb, mint az Új-Kaledóniában található későbbi fajták esetében. Ráadásul a nikkel-szulfidoknak gyakran az az előnye, hogy más értékes elemek szennyeződéseit tartalmazzák, amelyek gazdaságilag elválaszthatók.
A szulfidércek elválaszthatók habzás közbeni flotálással és hidrometallurgiai vagy mágneses eljárásokkal, hogy nikkel-matét és nikkel-oxidot hozzanak létre. Ezeket a közbenső termékeket, amelyek általában 40-70% nikkelt tartalmaznak, ezután tovább dolgozzák fel, gyakran a Sherritt-Gordon eljárás alkalmazásával.
A nondiszulfid kezelésére a Mond (vagy karbonil) eljárás a leggyakoribb és leghatékonyabb módszer. Ebben az eljárásban a szulfidot hidrogénnel kezelik, és egy illékony kemencébe táplálják. Itt körülbelül 140F hőmérsékleten találkozik szén-monoxiddal° (60C°) nikkel-karbonil-gáz képzésére. A nikkel-karbonil-gáz az előmelegített nikkelpelletek felületén lebomlik, amelyek hőkamerán átfolynak, amíg el nem érik a kívánt méretet. Magasabb hőmérsékleten ez az eljárás felhasználható nikkel-por előállítására.
A későbbi ércek ezzel szemben általában magas fémtartalmuk miatt pirofém módszerekkel érkeznek. A laterit ércek magas nedvességtartalommal (35–40%) is szükségesek, ezért rotációs kemencében kell szárítani. Nikkel-oxidot állít elő, amelyet ezután elektromos kemencékkel redukálnak 2480-2930 F ° (1360-1610 ° C) hőmérsékleten, és illékonyítják, hogy I. osztályú nikkel-fémet és nikkel-szulfátot kapjanak.
A későbbi ércekben természetesen előforduló vastartalom miatt a legtöbb ilyen kohókkal dolgozó kohó végterméke az ércek ferronikkel, amelyet az acélgyártók szilícium-, szén- és foszfor-szennyeződések után használhatnak távolítani.
Országonként a legnagyobb nikkelgyártók 2010-ben Oroszország, Kanada, Ausztrália és Indonézia voltak. Az a finomított nikkel legnagyobb gyártói a Norilsk Nickel, a Vale S.A. és a Jinchuan Group Ltd. Jelenleg csak kis hányad nikkel termelődik újrahasznosított anyagokból.
Alkalmazások
A nikkel a bolygó egyik legszélesebb körben használt féme. A Nickel Institute szerint a fémet több mint 300 000 különféle termékben használják. Leggyakrabban a acélok és fémötvözetek, de akkumulátorok és állandó készítmények gyártására is felhasználják mágnesek.
Rozsdamentes acél
Az összes előállított nikkel kb. 65% -a rozsdamentes acélba kerül.
Austenit acélok nem mágneses rozsdamentes acélok, amelyek magas szintjét tartalmazzák króm és nikkel, valamint alacsony széntartalom. Ezt az acélcsoportot - 300 sorozatú rozsdamentes acélként osztályozva - formálhatóság és korrózióállóság szempontjából értékelik. Az austenit acélok a legszélesebb körben alkalmazott rozsdamentes acél.
A nikkeltartalmú rozsdamentes acélok austenittartományát az arc-központú köbméter határozza meg (FCC) kristályszerkezet, amelynek a kocka mindkét sarkában egy atom van, és mindegyik közepén egy atom van arc. Ez a szemcseszerkezet akkor alakul ki, amikor elegendő mennyiségű nikkel adódik az ötvözethez (nyolc-tíz százalék egy standard 304 rozsdamentes acél ötvözetben).
források
Street, Arthur. & Alexander, W. O., 1944 Fémek az ember szolgálatában. 11. kiadás (1998).
USGS. Ásványi nyersanyag-összefoglalók: Nickel (2011).
Forrás: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nikkel.
Forrás: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Fém profil: nikkel