Nickel är en stark, glansig, silver-vit metall som är en häftklammer i vårt dagliga liv och finns i allt från batterier som driver vår tv-fjärrkontroll till rostfritt stål som används för att göra våra kök sjunker.
Egenskaper
- Atomic Symbol: Ni
- Atomnummer: 28
- Elementkategori: Övergångsmetall
- Densitet: 8,908 g / cm3
- Smältpunkt: 1455 ° C (2651 ° F)
- Kokpunkt: 2913 ° C (5275 ° F)
- Moh's Hardness: 4.0
egenskaper
Rent nickel reagerar med syre och finns därför sällan på jordens yta, trots att det är det femte vanligaste elementet på (och i) vår planet. I kombination med järn, nickel är extremt stabilt, vilket förklarar både dess förekomst i järnhaltiga malmer och dess effektiva användning i kombination med järn för att göra rostfritt stål.
Nickel är mycket stark och motståndskraftig mot korrosion, vilket gör det utmärkt för att stärka metall legeringar. Det är också mycket mjuk och formbar, egenskaper som gör att dess många legeringar kan formas till tråd, stavar, rör och ark.
Historia
Baron Axel Fredrik Cronstedt extraherade först rent nickel 1751, men det var känt att det fanns mycket tidigare. Kinesiska dokument från omkring 1500 f.Kr. hänvisar till "vit koppar" (
Baitong), vilket mycket troligtvis var en legering av nickel och silver. Femtonhundratalet tyska gruvarbetare, som trodde att de kunde utvinna koppar från nickelmalm i Sachsen, hänvisade till metallen som kupfernickel, 'djävulens koppar', delvis på grund av deras meningslösa försök att utvinna koppar från malmen, men också troligtvis delvis på grund av de hälsoeffekter som orsakas av det höga arseninnehållet i malmen.År 1889 gjorde James Riley en presentation till Iron and Steel Institute i Storbritannien om hur införandet av nickel kunde stärka traditionella stål. Rileys presentation resulterade i en ökad medvetenhet om nickels fördelaktiga legeringsegenskaper och sammanföll med upptäckten av stora nickelavlagringar i Nya Kaledonien och Kanada.
I början av 1900-talet gjorde upptäckten av malmfyndigheter i Ryssland och Sydafrika möjliggjort storskalig produktion av nickel. Inte länge efter resulterade första världskriget och andra världskriget i en betydande ökning av stål och följaktligen efterfrågan på nickel.
Produktion
Nickel extraheras främst från nickelsulfiderna pentlandit, pyrrhotit och millerite, som innehåller cirka 1% nickelinnehåll och den järnhaltiga lateritiska malmen limonit och garnierit, som innehåller cirka 4% nickelinnehåll. Nickelmalm bryts i 23 länder, medan nickel smälts i 25 olika länder.
Separationsprocessen för nickel är mycket beroende av typen av malm. Nickelsulfider, såsom de som finns i kanadensiska skölden och Sibirien, finns i allmänhet djupt under jord, vilket gör dem arbetsintensiva och dyra att utvinna. Men separationsprocessen för dessa malmer är mycket billigare än för den lateritiska sorten, såsom de som finns i Nya Kaledonien. Dessutom har nickelsulfider ofta fördelen att innehålla föroreningar av andra värdefulla element som kan separeras ekonomiskt.
Sulfidmalmer kan separeras med skumflotation och hydrometallurgiska eller magnetiska processer för att skapa nickelmatt och nickeloxid. Dessa mellanprodukter, som vanligtvis innehåller 40-70% nickel, bearbetas sedan ytterligare, ofta med Sherritt-Gordon-processen.
Mond (eller karbonyl) -processen är den vanligaste och effektivaste metoden för att behandla nickelsulfid. I detta förfarande behandlas sulfiden med väte och matas till en förångningsugn. Här möter den kolmonoxid vid cirka 140F° (60C°) för att bilda nickelkarbonylgas. Nickelkarbonylgasen sönderdelas på ytan på förvärmda nickelpellets som strömmar genom en värmekammare tills de når önskad storlek. Vid högre temperaturer kan denna process användas för att bilda nickelpulver.
Lateritiska malmer smälts däremot vanligtvis med pyro-metalliska metoder på grund av deras höga järninnehåll. Lateritiska malmer har också en hög fuktighetshalt (35-40%) som kräver torkning i en ugn med roterande ugn. Den producerar nickeloxid, vilken sedan reduceras med hjälp av elektriska ugnar vid temperaturer mellan 2480-2930 F ° (1360-1610 ° C) och förångas för att producera klass I nickelmetall och nickelsulfat.
På grund av det naturligt förekommande järninnehållet i lateritmalmer är slutprodukten för de flesta smältverk som arbetar med sådant malm är ferronickel, som kan användas av stålproducenter efter kisel-, kol- och fosforföroreningar tog bort.
Per land var de största tillverkarna av nickel 2010 Ryssland, Kanada, Australien och Indonesien. De största tillverkare av förädlat nickel är Norilsk Nickel, Vale S.A. och Jinchuan Group Ltd. För närvarande produceras endast en liten andel nickel av återvunna material.
tillämpningar
Nickel är en av de mest använda metallerna på planeten. Enligt Nickel Institute används metallen i över 300 000 olika produkter. Oftast finns det i stål och metalllegeringar, men det används också för produktion av batterier och permanent magneter.
Rostfritt stål
Cirka 65% av allt producerat nickel går till rostfritt stål.
Austenitiska stål är icke-magnetiska rostfria stål som innehåller höga nivåer av krom och nickel och låga kolnivåer. Denna grupp av stål - klassificerad som 300-serien rostfritt - värderas för sin formbarhet och motståndskraft mot korrosion. Austenitiska stål är den mest använda kvaliteten i rostfritt stål.
Det nickelinnehållande austenitiska sortimentet av rostfritt stål definieras av deras ansiktscentrerade kubik (FCC) kristallstruktur, som har en atom vid varje hörn av kuben och en i mitten av vardera ansikte. Denna kornstruktur bildas när en tillräcklig mängd nickel läggs till legeringen (åtta till tio procent i en standard 304 rostfritt stållegering).
källor
Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjänsten av människan. 11: e upplagan (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Nickel (2011).
Källa: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nickel.
Källa: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metallprofil: Nickel