Nikelis yra stiprus, blizgus, sidabriškai baltas metalas, kuris yra kasdienio mūsų gyvenimo pagrindas, kurį galima rasti Viskas nuo baterijų, kurios maitina mūsų televizorių, iki nerūdijančio plieno, kuris naudojamas mūsų televizoriui gaminti virtuvės kriauklės.
Savybės
- Atominis simbolis: Ni
- Atominis skaičius: 28
- Elemento kategorija: Pereinamasis metalas
- Tankis: 8,908 g / cm3
- Lydymosi temperatūra: 1455 ° C (2651 ° F).
- Virimo temperatūra: 2913 ° C (5275 ° F)
- Moho kietumas: 4.0
Charakteristikos
Grynas nikelis reaguoja su deguonimi ir todėl yra retai sutinkamas žemės paviršiuje, nepaisant to, kad yra penktasis gausiausias elementas mūsų planetoje (ir joje). Kartu su geležies, nikelis yra ypač stabilus, o tai paaiškina jo atsiradimą rūdose, turinčiose geležies, ir veiksmingą jos naudojimą kartu su geležimi nerūdijančio plieno gamybai.
Nikelis yra labai stiprus ir atsparus korozija, todėl jis puikiai tinka stiprinti metalą lydiniai. Tai taip pat labai lanksti ir kaliojo, savybės, leidžiančios daugelį jo lydinių formuoti į vielą, strypus, vamzdžius ir lakštus.
Istorija
Pirmą kartą gryną nikelį 1751 m. Išgavo baronas Axelis Fredrikas Cronstedtas, tačiau buvo žinoma, kad jis egzistavo daug anksčiau. Maždaug 1500BC kinų dokumentuose daroma nuoroda į „baltąjį varį“ (baitong), kuris greičiausiai buvo nikelio ir sidabro lydinys. Penkioliktojo amžiaus kalnakasiai, manantys, kad gali išgauti varį iš nikelio rūdų Saksonijoje, metalą vadino kupfernickel, „velnio varis“, iš dalies dėl jų bergždžių bandymų išgauti varį iš rūdos, bet taip pat iš dalies dėl greičio, kurį sukelia didelis arseno kiekis rūdoje, poveikis sveikatai.
1889 m. Jamesas Riley pristatė pranešimą Didžiosios Britanijos geležies ir plieno institutui apie tai, kaip nikelio įvedimas galėtų sustiprinti tradicinį plieną. Riley pristatymas leido geriau suvokti nikelio legiravimo savybes ir sutapo su didelių nikelio telkinių atradimu Naujojoje Kaledonijoje ir Kanadoje.
Iki XX amžiaus pradžios Rusijoje ir Pietų Afrikoje atradus rūdos telkinius, buvo įmanoma plataus masto nikelio gamyba. Netrukus po I ir II pasaulinių karų smarkiai išaugo plieno ir atitinkamai nikelio poreikis.
Gamyba
Nikelis daugiausia išgaunamas iš nikelio sulfidų pentlandito, pirrhotito ir millerito, kuriuose yra apie 1 proc. nikelio kiekis, o geležies turintys lateritiniai rūdai limonitas ir garnieritas, kuriuose yra apie 4% nikelio. Nikelio rūdos kasamos 23 šalyse, o nikelis yra lydomas 25 skirtingose šalyse.
Nikelio atskyrimo procesas labai priklauso nuo rūdos rūšies. Nikelio sulfidai, tokie, kokie randami Kanados skyde ir Sibire, paprastai randami giliai po žeme, todėl jų gavyba reikalauja daug darbo ir yra brangi. Tačiau šių rūdų atskyrimo procesas yra daug pigesnis nei vėlyvosios rūšies, tokios, kokia randama Naujojoje Kaledonijoje. Be to, nikelio sulfidai dažnai naudingi tuo, kad juose yra kitų vertingų elementų, kurie gali būti ekonomiškai atskirti, priemaišų.
Sulfido rūdos gali būti atskirtos naudojant flotacinį putojimą ir hidrometalurginius ar magnetinius procesus, kad būtų sukurtas nikelio matinis tirpalas ir nikelio oksidas. Šie tarpiniai produktai, kuriuose paprastai yra 40–70% nikelio, vėliau perdirbami, dažnai naudojant Sherritt-Gordon procesą.
Mond (arba karbonilo) procesas yra labiausiai paplitęs ir efektyvus būdas nikelio sulfidui apdoroti. Šiame procese sulfidas yra apdorojamas vandeniliu ir paduodamas į garų krosnį. Čia jis atitinka anglies monoksidą esant maždaug 140F° (60C°) sudaryti nikelio karbonilo dujas. Nikelio karbonilo dujos suskyla ant iš anksto pašildytų nikelio granulių, kurios teka per šilumos kamerą, paviršiaus, kol pasiekia norimą dydį. Aukštesnėje temperatūroje šis procesas gali būti naudojamas nikelio milteliams formuoti.
Vėliau, palyginti su vėlyvomis rūdomis, dėl didelio geležies kiekio jos paprastai kvepia piro-metaliniais metodais. Lateritinės rūdos taip pat turi daug drėgmės (35–40%), todėl jas reikia džiovinti rotacinėje krosnies krosnyje. Iš jo gaminamas nikelio oksidas, kuris, naudojant elektrines krosnis, redukuojamas esant 2480–230 F ° (1360–1610 ° C) ir lakinamas, kad būtų gaunamas I klasės nikelio metalas ir nikelio sulfatas.
Dėl natūraliai geležies, esančios lateritinėse rūdose, daugumos lydyklų, dirbančių su tokiomis, galutinis produktas rūdos yra feronikelis, kurį plieno gamintojai gali naudoti po to, kai yra silicio, anglies ir fosforo priemaišų pašalintas.
Pagal šalis didžiausi nikelio gamintojai 2010 m. Buvo Rusija, Kanada, Australija ir Indonezija. didžiausi rafinuoto nikelio gamintojai yra „Norilsk Nickel“, „Vale S.A.“ ir „Jinchuan Group Ltd.“ Šiuo metu tik nedidelis procentas nikelio yra pagamintas iš perdirbtų medžiagų.
Programos
Nikelis yra vienas iš plačiausiai naudojamų metalų planetoje. Nickel Institute duomenimis, metalas naudojamas daugiau nei 300 000 skirtingų gaminių. Dažniausiai jis randamas plienai ir metalų lydiniai, tačiau jis taip pat naudojamas gaminant baterijas ir nuolatinius magnetai.
Nerūdijantis plienas
Apie 65% viso pagaminto nikelio patenka į nerūdijantį plieną.
Austenitiniai plienai yra nemagnetinis nerūdijantis plienas, kuriame yra daug chromas ir nikelio, ir mažai anglies. Ši plienų grupė, klasifikuojama kaip 300 serijos nerūdijančio plieno, vertinama dėl jų formavimo ir atsparumo korozijai. Austenitinis plienas yra plačiausiai naudojamas nerūdijančio plieno rūšis.
Nerūdijančio plieno nikelio turintis austenitinis diapazonas yra apibūdinamas pagal jų veido formos kubą (FCC) kristalų struktūra, turinti po vieną atomą kiekviename kubo kampe ir po vieną kiekvieno viduryje veidas. Ši grūdelių struktūra susiformuoja, kai į lydinį pridedama pakankamai nikelio (nuo aštuonių iki dešimties procentų standartiniame 304 nerūdijančio plieno lydinyje).
Šaltiniai
Gatvė, Artūras. Ir Aleksandras, W. O., 1944 m. Metalai tarnaujant žmogui. 11-asis leidimas (1998).
USGS. Mineralinių prekių suvestinės: nikelis (2011).
Šaltinis: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Enciklopedija „Britannica“. Nikelis.
Šaltinis: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metalo profilis: nikelis