Nikelj kovina: lastnosti, zgodovina, proizvodnja in uporabe

Nikelj je močna, sijoča, srebrno-bela kovina, ki je najpomembnejša v našem vsakdanjem življenju in jo lahko najdemo v vse od baterij, ki jih napaja naša televizija, do nerjavečega jekla, ki se uporablja za izdelavo naše kuhinjska korita.

• Atomski simbol: Ni
• Atomska številka: 28
• Element Kategorija: Prehodna kovina
• Gostota: 8.908 g / cm³
• Tališče: 1455 ° C
• Vrelišče: 2913 ° C
• Trdnost Moha: 4.0

Čisti nikelj reagira s kisikom in ga zato redko najdemo na zemeljski površini, kljub temu da je peti najpogostejši element na (in na) našem planetu. V kombinaciji z železonikelj je izjemno stabilen, kar pojasnjuje tako njegovo pojavljanje v rudah, ki vsebujejo železo, kot tudi njegovo učinkovito uporabo v kombinaciji z železom za izdelavo nerjavečega jekla.

Nikelj je zelo močan in odporen na korozija, zato je odličen za krepitev kovine zlitine. Je tudi zelo duktilna in kovinsko, lastnosti, ki omogočajo oblikovanje številnih zlitin v žico, palice, cevi in ​​pločevine.

Baron Axel Fredrik Cronstedt je prvi ekstrahiral čisti nikelj leta 1751, vendar je bilo znano, da obstaja že veliko prej. Kitajski dokumenti iz približno 1500 BC omenjajo "beli baker" (

Leta 1889 je James Riley na Inštitutu za železo in jeklo Velike Britanije predstavil, kako lahko uvedba niklja okrepi tradicionalna jekla. Rileyjeva predstavitev je povzročila naraščajoče zavedanje o koristnih lastnostih zlitin niklja in sovpadala z odkritjem velikih nahajališč niklja v Novi Kaledoniji in Kanadi.

Odkritje rudnih nahajališč v Rusiji in Južni Afriki je že v začetku 20. stoletja omogočilo obsežno proizvodnjo niklja. Kmalu po prvi in ​​drugi svetovni vojni sta se močno povečala povpraševanje po jeklu in posledično po nikelu.

Nikelj se pridobiva predvsem iz nikljevih sulfidov pentlandita, pirotida in millerita, ki vsebujejo približno 1% vsebnost niklja in kasnejše rudne limonit in garnierit, ki vsebujejo železo, ki vsebujejo približno 4% vsebnosti niklja. Nikeljeve rude se rudijo v 23 državah, niklja pa se tali v 25 različnih državah.

Postopek ločevanja niklja je zelo odvisen od vrste rude. Nikelj sulfidi, kakršni so v Kanadskem ščitu in Sibiriji, so ponavadi globoko pod zemljo, zaradi česar so delovno intenzivni in drago pridobivanje. Vendar je postopek ločevanja teh rud veliko cenejši kot za kasnejšo sorto, kakršno najdemo na Novi Kaledoniji. Poleg tega imajo nikljevi sulfidi pogosto prednost, ker vsebujejo nečistoče drugih dragocenih elementov, ki jih je mogoče ekonomsko ločiti.

Sulfidne rude lahko ločimo s flotacijo pene in hidrometalurškimi ali magnetnimi postopki za ustvarjanje nikljeve mat in nikljevega oksida. Ti vmesni proizvodi, ki običajno vsebujejo 40-70% niklja, se nato nadalje predelajo, pogosto s postopkom Sherritt-Gordon.

Proces Mond (ali karbonil) je najpogostejša in najučinkovitejša metoda za zdravljenje nikljevega sulfida. Pri tem postopku se sulfid obdela z vodikom in dovaja v hlapno peč. Tu se sreča z ogljikovim monoksidom pri približno 140F° (60 ° C°) za tvorbo nikelj karbonilnega plina. Karbonilni plin niklja razpade na površini predhodno segretih nikljevih peletov, ki tečejo skozi toplotno komoro, dokler ne dosežejo želene velikosti. Pri višjih temperaturah lahko ta postopek uporabimo za tvorbo niklja v prahu.

Nasprotno pa kasnejše rude zaradi visoke vsebnosti železa navadno talijo s piro-kovinskimi metodami. Lateritne rude imajo tudi visoko vsebnost vlage (35-40%), kar zahteva sušenje v rotacijski peči. Z njo nastane nikljev oksid, ki se nato z električnimi pečmi zmanjša na temperature med 2480-2930 F (1360-1610 ° C) in hlapi, da nastane nikljeva kovina razreda in nikljevega sulfata.

Zaradi naravne vsebnosti železa v kasnejših rudah je končni produkt večine talilnic, ki delajo s takimi rude je feronikl, ki jih lahko uporabljajo proizvajalci jekla po nečistočih silicija, ogljika in fosforja odstranjen.

Po državah so bili največji proizvajalci niklja v letu 2010 Rusija, Kanada, Avstralija in Indonezija. The največji proizvajalci rafiniranega niklja so Norilsk Nickel, Vale S.A. in Jinchuan Group Ltd. Trenutno je iz recikliranih materialov proizveden le majhen odstotek niklja.

Nikelj je ena najpogosteje uporabljenih kovin na planetu. Po podatkih Nickel Institute je kovina uporabljena v več kot 300.000 različnih izdelkih. Najpogosteje ga najdemo v jekla in kovinske zlitine, vendar se uporablja tudi pri proizvodnji baterij in trajnih magneti.

Nerjaveče jeklo
Približno 65% vsega proizvedenega niklja gre v nerjavno jeklo.

Austenitna jekla so nemagnetna nerjavna jekla, ki vsebujejo visoko vsebnost krom in niklja in nizke ravni ogljika. Ta skupina jekel - razvrščena med 300 nerjaveče serije - so cenjena zaradi svoje oblikovanja in odpornosti proti koroziji. Austenitna jekla so najbolj razširjena vrsta nerjavečega jekla.

Austenitna paleta nerjavnih jekel, ki vsebujejo nikelj, je določena s kubusom, usmerjenim v obraz (FCC) kristalna struktura, ki ima en atom na vsakem vogalu kocke in enega v sredini vsake obraz. Ta struktura zrn nastane, ko se zlitini doda zadostna količina niklja (osem do deset odstotkov v standardni 304 zlitini iz nerjavečega jekla).

Viri

_{Ulica, Arthur. & Alexander, W. O., 1944. Kovine v službi človeka. 11. izdaja (1998).
USGS. Povzetek mineralnih surovin: Nikelj (2011).
Vir: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Enciklopedija Britannica. Nikelj.
Vir: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Kovinski profil: Nikelj}