Nikkelimetalli | Ominaisuudet, historia, tuotanto ja käyttö

Nikkeli on vahva, kiiltävä, hopeanvärinen metalli, joka on katkottua jokapäiväisestä elämästämme ja joka löytyy kaikesta paristoista, jotka tarjoavat television kaukosäätimet ruostumattomalle teräkselle, jota käytetään Tee keittiöstä uppoaa.

Ominaisuudet:

• Atomic Symbol: Ni
• Atomic Number: 28
• Elementtityyppi: Transition metal
• Tiheys: 8. 908 g / cm ³
• Sulamispiste: 2651 ° F (1455 ° C)
• Kiehumispiste: 5275 ° F (2913 ° C)
• Moh: n kovuus: 4. 0

Ominaisuudet:

Puhdas nikkeli reagoi hapen kanssa ja siksi sitä esiintyy harvoin maan pinnalla huolimatta siitä, että se on viides kaikkein runsain elementti planeetallamme. Yhdessä raudan kanssa nikkeli on äärimmäisen vakaa, mikä selittää sekä sen esiintymistä rautaa sisältävissä malmissa että sen tehokasta käyttöä yhdessä raudan kanssa ruostumattoman teräksen valmistamiseksi.

Nikkeli on erittäin vahva ja korroosiota kestävä, joten se on erinomainen metalliseosten vahvistamiseksi. Se on myös erittäin pehmeä ja muokattavissa oleva ominaisuus, jonka ansiosta sen monet seokset voidaan muotoilla lanka-, sauva-, putki- ja levyiksi.

Historia:

Baron Axel Fredrik Cronstedt purki ensimmäisen nikkelin vuonna 1751, mutta sen tiedettiin olevan olemassa paljon aikaisemmin. Kiinalaiset asiakirjat noin 1500-luvulta viittaavat "valkoiseen kupariin" ( baitong ), joka oli hyvin todennäköisesti nikkelin ja hopean seos. 1500-luvulla saksalaiset kaivostyöläiset, jotka uskoivat voivansa uuttaa kuparia nikkelimalmista Sachsenissa, viittasivat metalliin kupfernickel - "paholaisen kupariksi" - osittain siitä, että he ovat kykenemättömiä ottamaan kuparia malmista, mutta myös todennäköisesti osittain malmin korkean arseenipitoisuuden aiheuttamien terveysvaikutusten vuoksi.

- 13 ->

Vuonna 1889 James Riley esitteli Ison-Britannian rauta- ja teräsinstituutille, kuinka nikkelin käyttöönotto voisi vahvistaa perinteisiä teräksiä. Riley esitteli kasvavaa tietoisuutta nikkelin hyödyllisistä lejeerinkiominaisuuksista ja samaan aikaan kun löydettiin suuria nikkelikerrostumia Uudessa-Kaledoniassa ja Kanadassa.

1900-luvun alussa malmiesiintymien löytäminen Venäjällä ja Etelä-Afrikassa teki mahdolliseksi nikkelin laajamittaisen tuotannon. Vähän kauan sitten, ensimmäisen maailmansodan ja toisen maailmansodan aikana teräksen ja näin ollen nikkelin kysynnän kasvu oli merkittävä.

Tuotanto:

Nikkeliä uutetaan pääasiassa nikkelisulfideista pentlodiitista, pyrrootista ja milleriitistä, jotka sisältävät noin 1% nikkelipitoisuutta ja rautapitoisia lateiittimalmit limonit ja garnieriitti, jotka sisältävät noin 4% nikkelipitoisuutta. Nikkelimalmit louhitaan 23 maassa, kun taas nikkeli sulatetaan 25 eri maassa.

Nikkelin erotusmenetelmä riippuu suuresti malmityypistä.Nikkelisulfidit, kuten Canadian Shieldissa ja Siperiassa, löytyvät yleisesti syvältä maanalaisina, mikä tekee niistä työvoimavaltaisia ​​ja kalliita poimia. Näiden malmien erotusmenetelmä on kuitenkin paljon halvempaa kuin myöhemmän lajikkeen osalta, kuten New Caledoniaan. Lisäksi nikkelisulfideilla on usein hyötyä muiden arvokkaiden elementtien epäpuhtauksien sisältä- miseksi, jotka voidaan taloudellisesti erottaa toisistaan.

Sulfiittimalmit voidaan erottaa vaahdottamalla ja hydrometallurgisilla tai magneettisilla prosesseilla nikkelimatot ja nikkelioksidiksi.

Nämä välituotteet, jotka sisältävät yleensä 40-70% nikkeliä, käsitellään edelleen, usein Sherritt-Gordon-prosessilla.

Mond (tai Carbonyl) -menetelmä on yleisin ja tehokkain menetelmä nikkelisulfidin hoitamiseksi. Tässä prosessissa sulfidia käsitellään vedyllä ja syötetään haihtumisuuniksi. Tässä se täyttää hiilimonoksidia noin 140F ° (60C ° ) nikkelikarbonyylikaasun muodostamiseksi. Nikkelikarbonyylikaasu hajoaa esilämmitettyjen nikkelipellettien pinnalle, jotka kulkevat lämpökammion läpi, kunnes ne saavuttavat halutun koon. Korkeammissa lämpötiloissa tätä prosessia voidaan käyttää nikkelipulverin muodostamiseen.

Lateritiittimalmit ovat sen sijaan yleensä sulatettuja pyrometallisilla menetelmillä, koska niiden rautapitoisuus on suuri. Lateritiivimalmissa on myös korkea kosteuspitoisuus (35-40%), joka vaatii kuivumista pyörivässä uunin uunissa.

Se tuottaa nikkelioksidia, jota pienennetään sähköisillä uuneilla lämpötiloissa 2480-23030 ° C (1360-1610 ° C) ja haihdutetaan tuottamaan luokan I nikkelimetalli ja nikkelisulfaatti.

Koska myöhästyneiden malmien luonnollisesti esiintyvät rautapitoisuudet johtuvat useimpien tällaisten malmien kanssa työskentelevien sulattojen lopputuotteesta, on ferronikkeli, jota teräsvalmistajat voivat käyttää piin, hiilen ja fosforin epäpuhtauksien poistamisen jälkeen.

Maittain suurimmat nikkelin tuottajat vuonna 2010 olivat Venäjä, Kanada, Australia ja Indonesia. Suurin jalostetun nikkelin tuottajat ovat Norilsk Nickel, Vale S. A. ja Jinchuan Group Ltd. Tällä hetkellä vain pieni osa nikkelistä valmistetaan kierrätetyistä materiaaleista.

Sovellukset:

Nikkeli on yksi maailman laajimmin käytetyistä metalleista. Nikkeli-instituutin mukaan metallia käytetään yli 300 000 erilaisessa tuotteessa. Useimmiten se esiintyy teräksissä ja metalliseoksissa, mutta sitä käytetään myös paristojen ja kestomagneettien valmistuksessa.

Ruostumaton teräs:
Noin 65% tuotetusta nikkelistä menee ruostumattomaan teräkseen.

Austeniittiset teräkset ovat ei-magneettisia ruostumattomia teräksiä, jotka sisältävät runsaasti kromia ja nikkeliä ja matala hiilipitoisuus. Tämä teräsryhmä - luokiteltu 300-sarjan ruostumattomaksi - arvostetaan niiden muovattavuudelle ja korroosionkestävyydelle. Austeniitit ovat yleisimmin käytetty ruostumattoman teräksen laatu.

Nikkeliä sisältävä austeniittinen ruostumattomien terästen valikoima määritellään niiden kasvojen keskipisteisellä kuutiomainen (FCC) kiderakenteella, jolla on yksi atomi kutakin kutakin kulmaa ja yksi kummankin kasvon keskelle.Tämä viljarakenne muodostuu, kun seokseen lisätään riittävä määrä nikkeliä (8 - 10 prosenttia standardissa 304 ruostumattomasta teräksestä valmistetusta metalliseoksesta).

Seuraa Terence Google+ -palvelussa

_Lähteet:

_{Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metals in the Service of Man . 11. painos (1998).
USGS. Mineraalituotteiden tiivistelmät: nikkeli (2011).
Lähde: // mineraalit. USGS. gov / mineraalit / pubit / hyödyke / nikkeli /
Encyclopedia Britannica. Nikkeli.
Lähde: // www. Britannica. com / EBchecked / topic / 414238 / nickel-Ni
Metalliprofiili: Nikkeli}