Никель Металл | Свойства, история, производство и использование

Никель - это сильный, блестящий серебристо-белый металл, который является основным продуктом нашей повседневной жизни и может быть найден во всем, от батарей, которые питают наши телевизионные пульты до нержавеющей стали, которая используется для сделайте наши кухонные раковины.

Свойства:

• Атомный символ: Ni
• Атомный номер: 28
• Элемент Категория: Переходный металл
• Плотность: 8. 908 г / см ³
• Точка плавления: 2651 ° F (1455 ° C)
• Точка кипения: 5275 ° F (2913 ° C)
• Твердость по Мо. 4. 0

Характеристики:

Чистый никель реагирует с кислородом и поэтому редко встречается на поверхности земли, несмотря на то, что он является пятым наиболее распространенным элементом на нашей планете. В сочетании с железом никель чрезвычайно устойчив, что объясняет как его появление в железосодержащих рудах, так и его эффективное использование в сочетании с железом для изготовления нержавеющей стали.

Никель очень прочный и устойчив к коррозии, что делает его превосходным для укрепления металлических сплавов. Он также очень пластичный и ковкий, свойства, которые позволяют его много сплавов быть сформированы в проволоку, стержни, трубы и листы.

История:

Чистый никель был впервые извлечен бароном Акселем Фредриком Кронштедтом в 1751 году, но он, как известно, существовал намного раньше. Китайские документы примерно с 1500 года до н.э. ссылаются на «белую медь» ( baitong ), что, вероятно, было сплавом никеля и серебра. Немецкие горняки XV века, считавшие, что могут извлекать медь из никелевых руд в Саксонии, называют металлом как kupfernickel - «дьявольской меди» - отчасти из-за их тщетных попыток извлечь медь из руды, но вероятно, частично из-за воздействия на здоровье, вызванного высоким содержанием мышьяка в руде.

В 1889 году Джеймс Райли выступил с докладом в Институте железной и черной металлургии Великобритании о том, как внедрение никеля может укрепить традиционные стали. Презентация Райли привела к растущему осознанию выгодных свойств легирования никелем и совпала с обнаружением крупных месторождений никеля в Новой Каледонии и Канаде.

К началу 20-го века открытие рудных месторождений в России и Южной Африке позволило производить крупномасштабное производство никеля. Вскоре после Первой мировой войны и Второй мировой войны произошло значительное увеличение количества стали и, следовательно, спроса на никель.

Производство:

Никель в первую очередь извлекается из сульфидов никеля пентландит, пирротин и мельник, которые содержат около 1% содержания никеля, и железосодержащие латеритные руды лимонита и гарньерита, которые содержат около 4% содержания никеля. Никелевые руды добываются в 23 странах, а никель выплавляется в 25 разных странах.

Процесс разделения никеля сильно зависит от типа руды.Сульфиды никеля, такие как те, которые содержатся в Канадском щите и Сибири, обычно находятся в глубоком грунте, что делает их трудоемкими и дорогими для извлечения. Однако процесс разделения этих руд намного дешевле, чем для латеритного сорта, например, найденного в Новой Каледонии. Кроме того, сульфиды никеля часто имеют преимущество в отношении содержания примесей других ценных элементов, которые могут быть экономически разделены.

Сульфидные руды могут быть разделены с использованием пенной флотации и гидрометаллургических или магнитных процессов для создания никелевого штейна и оксида никеля.

Эти промежуточные продукты, которые обычно содержат 40-70% никеля, далее обрабатываются, часто используя процесс Шерритта-Гордона.

Процесс Монд (или карбонил) является наиболее распространенным и эффективным методом лечения сульфида никеля. В этом процессе сульфид обрабатывают водородом и подают в печь для улетучивания. Здесь он соответствует монооксиду углерода при температуре 140F ° (60 ° C ° ) с образованием карбонильного газа никеля. Карбонильный газ никеля разлагается на поверхности предварительно нагретых никелевых гранул, которые протекают через тепловую камеру до тех пор, пока они не достигнут желаемого размера. При более высоких температурах этот процесс может быть использован для образования порошка никеля.

Латеритные руды, напротив, обычно плавятся пирометаллическими методами из-за их высокого содержания железа. Латеритные руды также имеют высокое содержание влаги (35-40%), что требует сушки во вращающейся печи.

Он производит оксид никеля, который затем восстанавливается с использованием электрических печей при температурах между 2480-2930 ° F (1360-1610 ° C) и улетучивается для получения никелевого металла класса I и сульфата никеля.

Из-за естественного содержания железа в латеритных рудах конечный продукт большинства плавильных заводов, работающих с такими рудами, является ферроникелем, который может быть использован производителями стали после удаления примесей кремния, углерода и фосфора.

По странам крупнейшими производителями никеля в 2010 году были Россия, Канада, Австралия и Индонезия. Крупнейшими производителями рафинированного никеля являются Норильский никель, Vale S. A. и Jinchuan Group Ltd. В настоящее время из переработанных материалов производится лишь небольшой процент никеля.

Применения:

Никель является одним из наиболее широко используемых металлов на планете. По данным Института никеля, металл используется в более чем 300 000 различных продуктов. Чаще всего он встречается в сталях и металлических сплавах, но он также используется в производстве батарей и постоянных магнитов.

Нержавеющая сталь:
Около 65% всех произведенных никелей поступает в нержавеющую сталь.

Аустенитные стали - это немагнитные нержавеющие стали, которые содержат высокие уровни хрома и никеля и низкие уровни углерода. Эта группа сталей, классифицированная как нержавеющая сталь серии 300, ценится за их формуемость и устойчивость к коррозии. Аустениты являются наиболее широко используемым классом нержавеющей стали.

Никельсодержащий аустенитный диапазон нержавеющих сталей определяется их гранецентрированной кубической (FCC) кристаллической структурой, которая имеет один атом в каждом углу куба и один посередине каждой грани.Эта структура зерна образуется при добавлении в сплав достаточного количества никеля (от 8 до 10 процентов в стандартном сплаве из нержавеющей стали 304).

Follow Terence в Google+

_{Источники:}

_{Улица, Артур. & Alexander, W. O. 1944. Металлы на службе человека . 11-е издание (1998).
USGS. Минеральные товарные сводки: Nickel (2011).
Источник: // минералы. USGS. gov / minerals / pubs / товар / никель /
Энциклопедия Britannica. Никель.
Источник: // www. Britannica. com / EBchecked / topic / 414238 / nickel-Ni
Металлический профиль: Никель}