Omadused:
- Atomic Symbol: Ni
- Atomic Number: 28
- Element Kategooria: Transition metal
- Tihedus: 8,908 g / cm3
- Sulamistemperatuur: 2651 ° F (1455 ° C)
- Keemispunkt: 5275 ° F (2913 ° C)
- Mohi kõvadus: 4.0
Omadused:
Puhas nikkel reageerib hapnikuga ja seetõttu leitakse seda maapinnal harva, kuigi see on meie planeedi viies kõige rikkalikum element (ja sellel). Raua koostises on nikkel äärmiselt stabiilne, mis selgitab nii selle esinemist rauas sisalduvates maakides kui ka roostevabast terasest roostevabast terasest roostevabast terasest koos kasutatava rauaga.
Nikkel on väga tugev ja korrosioonile vastupidav, muutes selle suurepäraseks metallisulamite tugevdamiseks. See on ka väga mitmekesine ja pleeke omadused, mis võimaldavad selle paljudel sulamit kujundada traadist, vardadest, torudest ja lehtedest.
Ajalugu:
Baroni Axel Fredrik Cronstedt sai 1751. aastal välja nikli, kuid teadaolevalt oli see palju varem olemas. Hiina dokumentides umbes 1500BC viidatakse valgele vaskele ( baitong ), mis oli väga tõenäoline nikli ja hõbedaga sulamiks. Viisteistkümnenda sajandi saksa kaevurid, kes uskusid, et nad võivad Saksa saarest vase nikli maagi välja võtta, viitas metallile kupfernickel - "kuratlik vask" - osaliselt tänu nende väidetavatele katsetele maagi kaevandada, kuid tõenäoliselt osaliselt ka seetõttu maagaasi kõrge arseenisisaldusega seotud tervisemõju.
1889. aastal tegi James Riley Suurbritannia Raua ja terase instituudi ettekande, kuidas nikli sisseviimine võiks tugevdada traditsioonilisi teraseid. Riley'i ettekanne tõi kaasa nikli kasulike legeerivate omaduste kasvava teadlikkuse ning langes kokku suurte niklihoiuste avastamisega Uus-Kaledoonias ja Kanadas.
20. sajandi alguses võimaldas Venemaal ja Lõuna-Aafrikas maakide ladestumise avastamine võimalikult ulatuslikku nikli tootmist. Mitte kaua pärast Esimese maailmasõja ja II maailmasõja tagajärjel suurenes teras ja seega ka nikli nõudlus.
Tootmine:
Niklit ekstraheeritakse peamiselt niklit sulfiidide pentlandiidi, pürrootiidi ja milleriidi, mis sisaldavad umbes 1% nikli sisaldust, ja rauda sisaldavaid lateriitide maagid limoniiti ja garnierit, mis sisaldavad umbes 4% nikli sisaldust. Nikkelt kaevandatakse 23 riigis, samas kui nikli sulatatakse 25 erinevas riigis.
Niklist eraldamise protsess sõltub suuresti maagi liigist. Nikkel sulfiidid, näiteks Canadian Shieldis ja Siberis leitavad, leitavad üldiselt sügavat maa-ala, muutes need töömahukaks ja kallimaks ekstraheerimiseks. Kuid nende maakide eraldamisprotsess on palju odavam kui lateraalse sordi puhul, näiteks New Caledonia leitud. Pealegi on nikli sulfiididel sageli kasu, mis sisaldab muude väärtuslike elementide lisandeid, mida saab majanduslikult eraldada.
Sulfaadimaagid saab eraldada, kasutades vahtplastist ja hüdrometallurgilist või magnetilisi protsesse, et luua nikeldatud matt ja nikkeloksiid.
Neid vaheprodukte, mis tavaliselt sisaldavad 40-70% niklit, töödeldakse seejärel edasi, kasutades sageli Sherritt-Gordoni protsessi.
Mond (või karbonüül) protsess on kõige tavalisem ja tõhusam meetod nikli sulfiidi töötlemiseks. Selles protsessis töödeldakse sulfiidi vesinikuga ja juhitakse lendumisahjusse. Siin vastab see süsinikmonooksiidile umbes 140 ° F (60 ° C), moodustades nikkelkarbonüüli gaasi. Nikkelkarbonüüli gaas laguneb kuumakambrisse voolava eelsoojendatud nikkelgraanuli pinnale, kuni see saavutab soovitud suuruse. Kõrgematel temperatuuridel saab seda protsessi kasutada niklipulbri moodustamiseks.
Seevastu lametriinimaagid plaastatakse tavaliselt püro-metalliliste meetoditega, kuna nende kõrge rauasisalduse tõttu. Lateriidi maagidel on ka kõrge niiskusesisaldus (35-40%), mis vajab kuivatamist pöörleva põletusahju ahjus.
See toodab nikkeloksiidi, mis seejärel vähendatakse elektriahjudes temperatuuril vahemikus 2480-2930 ° F (1360-1610 ° C) ja lenduvad, et saada I klassi nikkelmetall ja nikli sulfaat.
Looduslike maakide looduslikult esineva rauasisalduse tõttu on selliste maakidega töötavate enamate metallide lõpptooteks ferronikkel, mida terasetootjad saavad kasutada pärast räni , süsinikku ja fosfori lisandeid.
Riigi järgi olid suurimad nikli tootjad 2010. aastal Venemaal, Kanadas, Austraalias ja Indoneesias. Suurimad rafineeritud nikli tootjad on Norilsk Nickel, Vale SA ja Jinchuan Group Ltd. Praegu toodetakse ainult väikest nikli protsenti ringlussevõetud materjalidest.
Rakendused:
Nikkel on üks planeedi kõige laialdasemalt kasutatavatest metallidest. Nickel Instituudi sõnul kasutatakse seda metalli üle 300 000 erineva tootega. Enamasti on see leitud terasest ja metallisulamitest, kuid seda kasutatakse ka patareide ja püsimagnete valmistamisel .
Roostevaba teras:
Umbes 65% kogu toodetud niklist läheb roostevabast terasest .
Austeniitse teras on mittemagneetilised roostevabad terased, mis sisaldavad kroomi ja nikli kõrgeid väärtusi ja madalat süsiniku sisaldust. See teraskontserne, mis on klassifitseeritud 300-seeria roostevabast terasest, hinnatakse nende vormitavuse ja korrosioonikindluse tõttu. Austeniigid on kõige laialdasemalt kasutatav roostevaba teras .
Roostevabast terasest nikli sisaldav austeniitse vahemik on määratletud nende näokeskse tsentraalse karbi (FCC) kristallstruktuuriga, millel on üks aatom kuupmeetri igas nurgas ja üks iga näo keskel. See terasstruktuur moodustub siis, kui sulamile lisatakse piisav kogus niklit (standardne 304 roostevaba terasest sulatuses 8-10%).
Allikad:
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Meeste teenistuses olevad metallid . 11. väljaanne (1998).
USGS Mineraaltoote kokkuvõtted: Nickel (2011).
Allikas: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Britannica entsüklopeedia. Nikkel.
Allikas: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metalli profiil: nikkel