eigenschappen:
- Atoom symbool: Ni
- Atoomnummer: 28
- Element Categorie: Overgangsmetaal
- Dichtheid: 8,908 g / cm3
- Smeltpunt: 2651 ° F (1455 ° C)
- Kookpunt: 5275 ° F (2913 ° C)
- Moh's hardheid: 4.0
Kenmerken:
Zuiver nikkel reageert met zuurstof en wordt daarom zelden gevonden op het aardoppervlak, ondanks dat het het vijfde meest voorkomende element is op (en in) onze planeet. In combinatie met ijzer is nikkel extreem stabiel, wat zowel het voorkomen in ijzerhoudende ertsen als het effectieve gebruik in combinatie met ijzer verklaart om roestvrij staal te maken.
Nikkel is erg sterk en bestand tegen corrosie , waardoor het uitstekend geschikt is voor het versterken van metaallegeringen . Het is ook zeer taai en kneedbaar , eigenschappen die het mogelijk maken dat vele legeringen worden gevormd tot draad, staven, buizen en vellen.
Geschiedenis:
Zuiver nikkel werd voor het eerst gewonnen door Baron Axel Fredrik Cronstedt in 1751, maar het was bekend dat het veel vroeger bestond. Chinese documenten uit rond 1500 voor Christus verwijzen naar 'wit koper' ( baitong ), wat zeer waarschijnlijk een legering van nikkel en zilver was. Vijftiende-eeuwse Duitse mijnwerkers, die geloofden dat ze in Saksen koper konden winnen uit nikkelerts, verwezen naar het metaal als kupfernickel - 'het koper van de duivel' - deels vanwege hun vergeefse pogingen om koper uit het erts te winnen , maar waarschijnlijk ook gedeeltelijk te wijten aan de gezondheidseffecten veroorzaakt door het hoge arseengehalte in het erts.
James Riley presenteerde in 1889 aan het Iron and Steel Institute of Great Britain hoe de introductie van nikkel traditionele staalsoorten kon versterken. De presentatie van Riley resulteerde in een groeiend besef van de gunstige legeringseigenschappen van nikkel en viel samen met de ontdekking van grote nikkelafzettingen in Nieuw-Caledonië en Canada.
Aan het begin van de 20e eeuw maakte de ontdekking van ertsafzettingen in Rusland en Zuid-Afrika grootschalige productie van nikkel mogelijk. Niet lang daarna resulteerden de Eerste en de Tweede Wereldoorlog in een aanzienlijke toename van staal en bijgevolg nikkelvraag.
Productie:
Nikkel wordt voornamelijk gewonnen uit de nikkelsulfiden pentlandiet, pyrrhotiet en milleriet, die ongeveer 1% nikkelgehalte bevatten, en de ijzerhoudende laterietische ertsen limoniet en garnierite, die ongeveer 4% nikkelgehalte bevatten. Nikkelerts worden gewonnen in 23 landen, terwijl nikkel in 25 verschillende landen wordt gesmolten.
Het scheidingsproces voor nikkel is sterk afhankelijk van het type erts. Nikkelsulfiden, zoals die gevonden in het Canadese schild en Siberië, worden over het algemeen diep onder de grond aangetroffen, waardoor ze arbeidsintensief en duur zijn om te extraheren. Het scheidingsproces voor deze ertsen is echter veel goedkoper dan voor de lateritische variëteit, zoals die gevonden in Nieuw-Caledonië. Bovendien hebben nikkelsulfiden vaak het voordeel dat zij onzuiverheden van andere waardevolle elementen bevatten die economisch kunnen worden gescheiden.
Sulfide-ertsen kunnen worden gescheiden met behulp van schuimflotatie en hydrometallurgische of magnetische processen om nikkelsteen en nikkeloxide te creëren.
Deze tussenproducten, die meestal 40-70% nikkel bevatten, worden vervolgens verder verwerkt, vaak met behulp van het Sherritt-Gordon-proces.
Het Mond (of Carbonyl) proces is de meest gebruikelijke en efficiënte methode om nikkelsulfide te behandelen. In dit proces wordt het sulfide behandeld met waterstof en toegevoerd aan een verdampingsoven. Hier ontmoet hij koolmonoxide bij ongeveer 140F ° (60 ° C ) om nikkelcarbonylgas te vormen. Het nikkelcarbonylgas ontleedt op het oppervlak van voorverwarmde nikkelpellets die door een warmtekamer stromen totdat ze de gewenste grootte bereiken. Bij hogere temperaturen kan dit proces worden gebruikt om nikkelpoeder te vormen.
Laterietische ertsen daarentegen worden gewoonlijk gesmolten door pyro-metallische methoden vanwege hun hoge ijzergehalte. Laterietische ertsen hebben ook een hoog vochtgehalte (35-40%) dat gedroogd moet worden in een draaioven.
Het produceert nikkeloxide, dat vervolgens wordt gereduceerd met behulp van elektrische ovens bij temperaturen tussen 2480-2930 F ° (1360-1610 ° C) en vervluchtigt om klasse I nikkelmetaal en nikkelsulfaat te produceren.
Vanwege het natuurlijk voorkomende ijzergehalte in laterieterts is het eindproduct van de meeste smelters die met dergelijke ertsen werken ferronikkel, dat door staalproducenten kan worden gebruikt nadat onzuiverheden van silicium , koolstof en fosfor zijn verwijderd.
Per land waren de grootste nikkelproducenten in 2010 Rusland, Canada, Australië en Indonesië. De grootste producenten van geraffineerd nikkel zijn Norilsk Nickel, Vale SA en Jinchuan Group Ltd. Momenteel wordt slechts een klein percentage nikkel geproduceerd uit gerecycleerde materialen.
toepassingen:
Nikkel is een van de meest gebruikte metalen ter wereld. Volgens het Nickel Institute wordt het metaal gebruikt in meer dan 300.000 verschillende producten. Meestal wordt het gevonden in staal en metaallegeringen, maar het wordt ook gebruikt voor de productie van batterijen en permanente magneten .
Roestvrij staal:
Ongeveer 65% van al het geproduceerde nikkel gaat in roestvrij staal .
Austenitische staalsoorten zijn niet-magnetische roestvrij staalsoorten die hoge niveaus van chroom en nikkel bevatten, en lage niveaus van koolstof. Deze groep staalsoorten - geclassificeerd als roestvrij staal van de 300-serie - wordt gewaardeerd vanwege de vormbaarheid en weerstand tegen corrosie. Austenitica zijn de meest gebruikte roestvaststaalsoort .
Het nikkelbevattende austenitische bereik van roestvrij staal wordt gedefinieerd door hun kubusvormige (FCC) structuur met het gezicht gecentreerd, die één atoom heeft op elke hoek van de kubus en één in het midden van elk vlak. Deze korrelstructuur vormt zich wanneer een voldoende hoeveelheid nikkel wordt toegevoegd aan de legering (acht tot tien procent in een standaard 304 roestvaststaallegering ).
bronnen:
Straat, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalen in de dienst van de mens . 11e editie (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Nickel (2011).
Bron: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedie Britannica. Nikkel.
Bron: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metaalprofiel: nikkel