Nikel Metal

Nikel, günlük yaşamımızın temelini oluşturan güçlü, parlak, gümüşi beyaz bir metaldir ve televizyonumuzun uzaktan kumanda ettiği pillerden mutfak lavabolarımızı yapmak için kullanılan paslanmaz çeliğe kadar her şeyde bulunabilir.

Özellikleri

Atom Sembolü: Ni

Atom Numarası: 28

Eleman Kategorisi: Geçiş metali

Yoğunluk: 8.908 g / cm3

Erime Noktası: 1455 ° C (2651 ° F)

Kaynama Noktası: 2913 ° C

Moh’un Sertliği: 4.0

Özellikleri

Saf nikel oksijenle reaksiyona girer ve bu nedenle, gezegenimizdeki (ve içindeki) beşinci en bol element olmasına rağmen, nadiren dünya yüzeyinde bulunur. Demir ile birlikte, nikel son derece kararlıdır, bu da hem demir içeren cevherlerdeki oluşumunu hem de demir ile birlikte paslanmaz çelik yapmak için etkili kullanımını açıklar.

Nikel çok güçlü ve korozyona karşı dayanıklıdır, bu da metal alaşımlarını güçlendirmek için mükemmeldir. Aynı zamanda çok sünek ve dövülebilir, birçok alaşımının tel, çubuklar, borular ve levhalar halinde şekillendirilmesine izin veren özellikler.

Tarih

Baron Axel Fredrik Cronstedt ilk olarak 1751'de saf nikeli çıkardı, ancak çok daha önce var olduğu biliniyordu. 1500BC civarında Çin belgeleri, büyük olasılıkla nikel ve gümüş alaşımı olan 'beyaz bakır' (baitong) 'a atıfta bulunuyor. Saksonya'daki nikel cevherlerinden bakır çıkarabileceğine inanan on beşinci yüzyıl Alman madencileri, metale kupfernickel, şeytanın bakırını, kısmen cevherden bakır çıkarma girişimleri nedeniyle, ama muhtemelen kısmen nedeniyle cevherdeki yüksek arsenik içeriğinin neden olduğu sağlık etkilerine.

1889'da James Riley, Büyük Britanya Demir ve Çelik Enstitüsü'ne nikelin tanıtımının geleneksel çelikleri nasıl güçlendirebileceği hakkında bir sunum yaptı. Riley'nin sunumu nikelin faydalı alaşım özellikleri konusunda artan bir farkındalıkla sonuçlandı ve Yeni Kaledonya ve Kanada'da büyük nikel yataklarının keşfedilmesine denk geldi.

20. yüzyılın başlarında, Rusya ve Güney Afrika'daki maden yataklarının keşfi, büyük ölçekli nikel üretimini mümkün kıldı. Kısa süre sonra I. Dünya Savaşı ve II. Dünya Savaşı çelikte ve dolayısıyla nikel talebinde önemli bir artışla sonuçlandı.

Üretim

Nikel esas olarak yaklaşık% 1 nikel içeriği içeren nikel sülfitler pentlandit, piritit ve milleritten ve yaklaşık% 4 nikel içeriği içeren demir içeren lateritik cevher limonit ve garnieritten çıkarılır. Nikel cevheri 23 ülkede çıkarılırken, nikel 25 farklı ülkede eritilir.

Nikel için ayırma işlemi büyük ölçüde cevher tipine bağlıdır. Kanada Kalkanı ve Sibirya'da bulunanlar gibi nikel sülfürler genellikle yeraltında derinlerde bulunur ve bu da onları emek yoğun ve çıkarılması pahalı hale getirir. Bununla birlikte, bu cevherler için ayırma işlemi, Yeni Kaledonya'da bulunanlar gibi lateritik çeşitlilikten çok daha ucuzdur. Ayrıca, nikel sülfürler genellikle ekonomik olarak ayrılabilen diğer değerli elementlerin safsızlıklarını ihtiva etme yararına sahiptir.

Sülfür cevherleri köpük yüzdürme ve hidrometalurjik veya manyetik işlemler kullanılarak nikel mat ve nikel oksit oluşturmak için ayrılabilir. Genellikle% 40-70 nikel içeren bu ara ürünler daha sonra, genellikle Sherritt-Gordon Süreci kullanılarak işlenir.

Mond (veya Karbonil) İşlemi, nikel sülfürün tedavisinde en yaygın ve etkili yöntemdir. Bu işlemde, sülfür hidrojen ile muamele edilir ve bir buharlaşma fırınına beslenir. Burada nikel karbonil gazı oluşturmak için yaklaşık 140F ° (60 ° C) karbon monoksit ile karşılaşır. Nikel karbonil gazı, bir ısı odasından istenen boyuta ulaşana kadar akan önceden ısıtılmış nikel peletlerinin yüzeyinde ayrışır. Daha yüksek sıcaklıklarda, bu işlem nikel tozu oluşturmak için kullanılabilir.

Lateritik cevherler, aksine, yüksek demir içerikleri nedeniyle genellikle piro-metalik yöntemlerle eritilir. Lateritik cevherler ayrıca bir döner fırın fırında kurutma gerektiren yüksek bir nem içeriğine (% 35-40) sahiptir. Nikel oksit üretir; daha sonra 2480-2930 ° C (1360-1610 ° C) arasındaki sıcaklıklarda elektrikli fırınlar kullanılarak indirgenir ve Sınıf I nikel metal ve nikel sülfat üretmek üzere uçucu hale gelir.

Afteritik cevherlerdeki doğal olarak oluşan demir içeriği nedeniyle, bu tür cevherlerle çalışan çoğu eriticinin nihai ürünü, silikon, karbon ve fosfor safsızlıkları giderildikten sonra çelik üreticileri tarafından kullanılabilen ferronickel'dir.

Ülkeye göre, 2010 yılında en büyük nikel üreticileri Rusya, Kanada, Avustralya ve Endonezya idi. Rafine nikelin en büyük üreticileri Norilsk Nickel, Vale S.A. ve Jinchuan Group Ltd'dir. Şu anda geri dönüştürülmüş malzemelerden sadece küçük bir nikel üretilmektedir.

Uygulamalar

Nikel, gezegendeki en yaygın kullanılan metallerden biridir. Nikel Enstitüsü'ne göre, metal 300.000'den fazla farklı üründe kullanılmaktadır. Çoğu zaman kare çelik çubuk nedir ve metal alaşımlarında bulunur, ancak pillerin ve sabit mıknatısların üretiminde de kullanılır.

Paslanmaz çelik

Üretilen tüm nikelin yaklaşık% 65'i paslanmaz çeliktir.

Östenitik çelikler yüksek düzeyde krom ve nikel ve düşük karbon içeren manyetik olmayan paslanmaz çeliklerdir. 300 serisi paslanmaz olarak sınıflandırılan bu çelik grubu şekillendirilebilirlikleri ve korozyona karşı dirençleri ile değerlenir. Östenitik çelikler en çok kullanılan paslanmaz çelik kalitesidir.

Nikel içeren östenitik paslanmaz çelik aralığı, küpün her köşesinde bir atom ve her yüzün ortasında bir atom bulunan yüz merkezli kübik (FCC) kristal yapılarıyla tanımlanır. Bu tahıl yapısı, alaşıma yeterli miktarda nikel eklendiğinde (standart 304 paslanmaz çelik alaşımında yüzde sekiz ila on) oluşur.