Ιδιότητες:
- Ατομικό σύμβολο: Ni
- Ατομικός αριθμός: 28
- Στοιχείο Κατηγορία: μεταβατικό μέταλλο
- Πυκνότητα: 8,908 g / cm3
- Σημείο τήξης: 2651 ° F (1455 ° C)
- Σημείο ζέσης: 5275 ° F (2913 ° C)
- Hardness του Moh: 4.0
Χαρακτηριστικά:
Το καθαρό νικέλιο αντιδρά με οξυγόνο και επομένως σπάνια βρίσκεται στην επιφάνεια της γης, παρά το γεγονός ότι είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο στον (και στον) πλανήτη μας. Σε συνδυασμό με το σίδηρο , το νικέλιο είναι εξαιρετικά σταθερό, γεγονός που εξηγεί τόσο την εμφάνισή του σε μεταλλεύματα που περιέχουν σίδηρο όσο και την αποτελεσματική χρήση του σε συνδυασμό με το σίδηρο για την κατασκευή ανοξείδωτου χάλυβα.
Το νικέλιο είναι πολύ ανθεκτικό και ανθεκτικό στη διάβρωση , καθιστώντας το εξαιρετικό για την ενίσχυση των μεταλλικών κραμάτων . Είναι επίσης πολύ εύπλαστο και εύπλαστο , ιδιότητες που επιτρέπουν στα πολλά κράματα του να διαμορφώνονται σε σύρμα, ράβδους, σωλήνες και φύλλα.
Ιστορία:
Το καθαρό νικέλιο εξήχθη αρχικά από τον Baron Axel Fredrik Cronstedt το 1751, αλλά ήταν γνωστό ότι υπήρχε πολύ νωρίτερα. Τα κινεζικά έγγραφα από το 1500 π.Χ. αναφέρονται στο «λευκό χαλκό» ( baitong ), το οποίο ήταν πολύ πιθανό ένα κράμα νικελίου και αργύρου. Οι γερμανικοί ανθρακωρύχοι του περασμένου αιώνα, οι οποίοι πίστευαν ότι μπορούσαν να εξαγάγουν χαλκό από μεταλλεύματα νικελίου στη Σαξονία, αναφερόταν στο μέταλλο ως κουμπερνικέλ - «ο χαλκός του διαβόλου» - εν μέρει λόγω των μάταιων προσπαθειών τους να εξάγουν χαλκό από το μεταλλεύμα, αλλά επίσης εν μέρει λόγω τις επιπτώσεις στην υγεία που προκαλούνται από την υψηλή περιεκτικότητα σε αρσενικό στο μεταλλεύμα.
Το 1889, ο James Riley έκανε μια παρουσίαση στο Ινστιτούτο Σιδήρου και Χάλυβα της Μεγάλης Βρετανίας για το πώς η εισαγωγή του νικελίου μπορούσε να ενισχύσει τους παραδοσιακούς χάλυβες. Η παρουσίαση του Riley είχε ως αποτέλεσμα την αυξανόμενη συνειδητοποίηση των ευεργετικών ιδιότητες κραματοποίησης του νικελίου και συνέπεσε με την ανακάλυψη μεγάλων κοιτασμάτων νικελίου στη Νέα Καληδονία και τον Καναδά.
Στις αρχές του 20ου αιώνα, η ανακάλυψη των κοιτασμάτων μεταλλευμάτων στη Ρωσία και τη Νότια Αφρική κατέστησε δυνατή την παραγωγή νικελίου μεγάλης κλίμακας. Λίγο μετά, ο Παγκόσμιος Πόλεμος και ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος οδήγησαν σε σημαντική αύξηση του χάλυβα και κατά συνέπεια της ζήτησης νικελίου.
Παραγωγή:
Το νικέλιο εξάγεται κατά κύριο λόγο από τα σουλφίδια νικελίου πεντανθίτη, πυρροτίτη και μιλερίτη, τα οποία περιέχουν περίπου 1% νικέλιο και τα λαμινικά μεταλλικά λιμηρίδια και το γκαρνιρίτη που περιέχουν σίδηρο και περιέχουν περίπου 4% περιεκτικότητα σε νικέλιο. Τα μεταλλεύματα νικελίου εξορύσσονται σε 23 χώρες, ενώ το νικέλιο καίεται σε 25 διαφορετικές χώρες.
Η διαδικασία διαχωρισμού για το νικέλιο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο του μεταλλεύματος. Τα σουλφίδια του νικελίου, όπως αυτά που απαντώνται στην καναδική ασπίδα και στη Σιβηρία, γενικά βρίσκονται βαθιά υπόγεια, καθιστώντας τα έντονα εργατικά και δαπανηρά για να εξαχθούν. Ωστόσο, η διαδικασία διαχωρισμού για αυτά τα μεταλλεύματα είναι πολύ φθηνότερη από ό, τι για τη λατερίτιδα ποικιλία, όπως αυτά που απαντώνται στη Νέα Καληδονία. Επιπλέον, τα θειούχα νικέλια έχουν συχνά το πλεονέκτημα ότι περιέχουν προσμείξεις άλλων πολύτιμων στοιχείων που μπορούν να διαχωριστούν οικονομικά.
Τα θειούχα μεταλλεύματα μπορούν να διαχωριστούν με τη χρήση πηλού και υδρομεταλλουργικών ή μαγνητικών διεργασιών για τη δημιουργία ματ νικελίου και οξειδίου του νικελίου.
Αυτά τα ενδιάμεσα προϊόντα, τα οποία συνήθως περιέχουν 40-70% νικέλιο, στη συνέχεια επεξεργάζονται περαιτέρω, συχνά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Sherritt-Gordon.
Η μέθοδος Mond (ή Carbonyl) είναι η πιο κοινή και αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας του θειούχου νικελίου. Σε αυτή τη διαδικασία, το σουλφίδιο κατεργάζεται με υδρογόνο και τροφοδοτείται σε κλίβανο εξάτμισης. Εδώ συναντά το μονοξείδιο του άνθρακα περίπου στους 140 ° C (60 ° C) για να σχηματίσει αέριο καρβονύλιο νικελίου. Το αέριο καρβονύλιο νικελίου αποσυντίθεται στην επιφάνεια προθερμανθέντων δισκίων νικελίου που ρέουν διαμέσου ενός θαλάμου θερμότητας έως ότου φθάσουν στο επιθυμητό μέγεθος. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, αυτή η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχηματίσει σκόνη νικελίου.
Τα υγρά μεταλλεύματα, αντίθετα, συνήθως χυτεύονται με πυρομεταλλικές μεθόδους λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε σίδηρο. Τα λαθερτικά μεταλλεύματα έχουν επίσης υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία (35-40%) που απαιτεί ξήρανση σε περιστρεφόμενο φούρνο κλιβάνου.
Παράγει οξείδιο του νικελίου, το οποίο κατόπιν μειώνεται με ηλεκτρικούς κλιβάνους σε θερμοκρασίες μεταξύ 2480-2930 F ° (1360-1610 ° C) και εξατμίζεται για να παράγει μέταλλο νικελίου κατηγορίας Ι και θειικό νικέλιο.
Λόγω της φυσικώς απαντώμενης περιεκτικότητας σιδήρου στα λατερίτικα μεταλλεύματα, το τελικό προϊόν των περισσότερων μεταλλουργικών μονάδων που λειτουργούν με τέτοια μεταλλεύματα είναι το σιδηρονονικό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους παραγωγούς χάλυβα μετά την απομάκρυνση των προσμίξεων πυριτίου , άνθρακα και φωσφόρου.
Ανά χώρα, οι μεγαλύτεροι παραγωγοί νικελίου το 2010 ήταν η Ρωσία, ο Καναδάς, η Αυστραλία και η Ινδονησία. Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί επεξεργασμένου νικελίου είναι το Norilsk Nickel, η Vale SA και η Jinchuan Group Ltd. Σήμερα, μόνο ένα μικρό ποσοστό νικελίου παράγεται από ανακυκλωμένα υλικά.
Εφαρμογές:
Το νικέλιο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μέταλλα στον πλανήτη. Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Νικελίου, το μέταλλο χρησιμοποιείται σε πάνω από 300.000 διαφορετικά προϊόντα. Συχνά βρίσκεται σε χάλυβες και κράματα μετάλλων, αλλά χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή μπαταριών και μόνιμων μαγνητών .
Ανοξείδωτο ατσάλι:
Περίπου το 65% του συνολικού παραγόμενου νικελίου εισέρχεται σε ανοξείδωτο χάλυβα
Οι ωστενιτικοί χάλυβες είναι μη μαγνητικοί ανοξείδωτοι χάλυβες που περιέχουν υψηλά επίπεδα χρωμίου και νικελίου και χαμηλά επίπεδα άνθρακα. Αυτή η ομάδα χαλύβων - ταξινομημένη ως ανοξείδωτη σειρά 300 - αποτιμάται για τη δυνατότητα σχηματισμού τους και την αντοχή στη διάβρωση. Τα ωστενιτικά είναι η πιο διαδεδομένη ποιότητα ανοξείδωτου χάλυβα .
Το ωστενιτικό εύρος ανοξείδωτων χαλύβων που περιέχει νικέλιο ορίζεται από την κρυσταλλική δομή που έχει επικεντρωθεί στο πρόσωπο (FCC), η οποία έχει ένα άτομο σε κάθε γωνία του κύβου και ένα στη μέση κάθε πλευράς. Αυτή η δομή κόκκων σχηματίζεται όταν προστίθεται επαρκής ποσότητα νικελίου στο κράμα (οκτώ έως δέκα τοις εκατό σε ένα πρότυπο κράμα ανοξείδωτου χάλυβα 304 ).
Πηγές:
Οδός, Άρθουρ. & Αλέξανδρος, WO 1944. Μέταλλα στην υπηρεσία του ανθρώπου . 11η έκδοση (1998).
USGS. Περιλήψεις ορυκτών εμπορευμάτων: Νικέλιο (2011).
Πηγή: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Εγκυκλοπαίδεια Britannica. Νικέλιο.
Πηγή: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Μεταλλικό προφίλ: Νικέλιο