Nikkelmetall: Det er egenskaper, historie, produksjon og bruk

Nikkel er et sterkt, skinnende, sølvhvitt metall som er en stift i hverdagen vår og kan finnes i alt fra batteriene som driver tv-fjernkontrollene til det rustfrie stålet som brukes til å lage våre kjøkkenvasker.

• Atomisk symbol: Ni
• Atomnummer: 28
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 8,908 g / cm³
• Smeltepunkt: 1455 ° C (2651 ° F)
• Kokepunkt: 2913 ° C (5275 ° F)
• Moh's Hardness: 4.0

Rent nikkel reagerer med oksygen, og blir derfor sjelden funnet på jordoverflaten, til tross for at det er det femte rikeste elementet på (og i) planeten vår. I kombinasjon med jern, nikkel er ekstremt stabilt, noe som forklarer både forekomsten i jernholdige malmer og effektiv bruk i kombinasjon med jern for å lage rustfritt stål.

Nikkel er veldig sterk og motstandsdyktig mot korrosjon, noe som gjør det utmerket for å styrke metall legeringer. Det er også veldig behagelig og form, egenskaper som gjør at de mange legeringene kan formes til ledning, stenger, rør og ark.

Baron Axel Fredrik Cronstedt hentet først ut nikkel i 1751, men det var kjent å eksistere mye tidligere. Kinesiske dokumenter fra rundt 1500 f.Kr. refererer til 'hvitt kobber' (

I 1889 holdt James Riley en presentasjon for Iron and Steel Institute i Storbritannia om hvordan innføring av nikkel kunne styrke tradisjonelle stål. Rileys presentasjon resulterte i en økende bevissthet om nikkels fordelaktige legeringsegenskaper og falt sammen med oppdagelsen av store nikkelforekomster i Ny-Caledonia og Canada.

Ved begynnelsen av 1900-tallet gjorde oppdagelsen av malmforekomster i Russland og Sør-Afrika storstilt produksjon av nikkel mulig. Ikke lenge etter resulterte første verdenskrig og andre verdenskrig i en betydelig økning i stål og følgelig nikkeletterspørsel.

Nikkel ekstraheres primært fra nikkelsulfidene pentlanditt, pyrrhotitt og milleritt, som inneholder ca. 1% nikkelinnhold, og den jernholdige lateritiske malm limonitt og garnieritt, som inneholder omtrent 4% nikkelinnhold. Nikkelmalm er utvunnet i 23 land, mens nikkel smeltes i 25 forskjellige land.

Separasjonsprosessen for nikkel er veldig avhengig av typen malm. Nikkel sulfider, slik som de som finnes i Canadian Shield og Sibir, finnes generelt dypt under jorden, noe som gjør dem arbeidskrevende og dyre å utvinne. Imidlertid er separasjonsprosessen for disse malmene mye billigere enn for den lateritiske sorten, slik som de som finnes i Ny-Caledonia. Dessuten har nikkelsulfider ofte fordelen med å inneholde urenheter av andre verdifulle elementer som kan skilles økonomisk.

Sulfidmalmer kan skilles ved bruk av skumflotasjon og hydrometallurgiske eller magnetiske prosesser for å lage nikkel matt og nikkeloksid. Disse mellomproduktene, som vanligvis inneholder 40-70% nikkel, blir deretter viderebehandlet, ofte ved bruk av Sherritt-Gordon-prosessen.

Mond (eller karbonyl) -prosessen er den vanligste og effektive metoden for å behandle nikkelsulfid. I denne prosessen blir sulfidet behandlet med hydrogen og tilført en volatiliseringsovn. Her møter den karbonmonoksid på omtrent 140F° (60C°) for å danne nikkelkarbonylgass. Nikkelkarbonylgassen dekomponeres på overflaten av forvarmede nikkelpellets som strømmer gjennom et varmekammer til de når ønsket størrelse. Ved høyere temperaturer kan denne prosessen brukes til å danne nikkelpulver.

Lateritiske malmer smeltes derimot vanligvis ved pyro-metalliske metoder på grunn av det høye jerninnholdet. Lateritiske malmer har også et høyt fuktighetsinnhold (35-40%) som krever tørking i en ovn med roterende ovn. Det produserer nikkeloksyd, som deretter reduseres ved bruk av elektriske ovner ved temperaturer mellom 1360 og 1610 ° C og flyktiggjøres for å produsere klasse I nikkelmetall og nikkelsulfat.

På grunn av det naturlig forekommende jerninnholdet i lateritiske malmer, er sluttproduktet til de fleste smelteverk som arbeider med slike malm er ferronickel, som kan brukes av stålprodusenter etter at silisium, karbon og fosfor urenheter er fjernet.

Fra land var de største produsentene av nikkel i 2010 Russland, Canada, Australia og Indonesia. De største produsenter av raffinert nikkel er Norilsk Nickel, Vale S.A., og Jinchuan Group Ltd. For tiden produseres bare en liten prosentandel av nikkel fra resirkulerte materialer.

Nikkel er en av de mest brukte metaller på planeten. I følge Nickel Institute brukes metallet i over 300 000 forskjellige produkter. Oftest finnes den i stål og metalllegeringer, men det brukes også i produksjon av batterier og permanent magneter.

Rustfritt stål
Omtrent 65% av alt produsert nikkel går i rustfritt stål.

Austenittiske stål er ikke-magnetiske rustfrie stål som inneholder høye nivåer av krom og nikkel, og lave nivåer av karbon. Denne gruppen av stål - klassifisert som rustfri 300-serien - verdsettes for sin formbarhet og motstand mot korrosjon. Austenittiske stål er den mest brukte kvaliteten i rustfritt stål.

Det nikkelholdige austenittiske spekteret av rustfritt stål er definert av deres ansiktssentrerte kubikk (FCC) krystallstruktur, som har ett atom i hvert hjørne av kuben og ett i midten av hver ansikt. Denne kornstrukturen dannes når en tilstrekkelig mengde nikkel tilsettes legeringen (åtte til ti prosent i en standard 304 rustfritt stållegering).

kilder

_{Street, Arthur. & Alexander, W. O., 1944. Metaller i tjeneste for mennesket. 11. utgave (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Nickel (2011).
Kilde: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nikkel.
Kilde: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metallprofil: Nikkel}