Metallprofil: Nickel

Nickel ist ein starkes, glänzendes, silbrig-weißes Metall, das in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle spielt und von Batterien, die unsere Fernsehfernbedienungen versorgen, bis hin zu Edelstahl , aus dem unsere Küchenspülen hergestellt werden , besteht.

Eigenschaften:

Eigenschaften:

Reines Nickel reagiert mit Sauerstoff und wird daher selten auf der Erdoberfläche gefunden, obwohl es das fünfthäufigste Element auf (und in) unserem Planeten ist. In Kombination mit Eisen ist Nickel äußerst stabil, was sowohl sein Auftreten in eisenhaltigen Erzen als auch seine effektive Verwendung in Kombination mit Eisen zur Herstellung von rostfreiem Stahl erklärt.

Nickel ist sehr stark und korrosionsbeständig , wodurch es sich hervorragend zur Festigung von Metalllegierungen eignet . Es ist auch sehr dehnbar und verformbar , Eigenschaften, die seine vielen Legierungen zu Draht, Stangen, Rohren und Platten geformt werden können.

Geschichte:

Reines Nickel wurde erstmals 1751 von Baron Axel Fredrik Cronstedt gewonnen, aber es war bekannt, dass es viel früher existierte. Chinesische Dokumente aus der Zeit um 1500 v. Chr. Beziehen sich auf "weißes Kupfer" ( Baitong ), das sehr wahrscheinlich eine Legierung aus Nickel und Silber war. Deutsche Bergleute des 15. Jahrhunderts, die glaubten, Kupfer aus Nickelerzen in Sachsen gewinnen zu können, nannten das Metall als kupfernickel - "Teufelskupfer" - teils wegen ihrer vergeblichen Versuche Kupfer aus dem Erz zu gewinnen, teils wahrscheinlich auch wegen die gesundheitlichen Auswirkungen, die durch den hohen Arsengehalt im Erz verursacht werden.

Im Jahr 1889 hielt James Riley eine Präsentation vor dem britischen Eisen- und Stahlinstitut darüber, wie die Einführung von Nickel traditionelle Stähle stärken könnte. Rileys Präsentation führte zu einem wachsenden Bewusstsein für die vorteilhaften Legierungseigenschaften von Nickel und fiel mit der Entdeckung großer Nickelvorkommen in Neukaledonien und Kanada zusammen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ermöglichte die Entdeckung von Erzvorkommen in Russland und Südafrika eine großflächige Nickelproduktion. Nicht lange danach führten der Erste Weltkrieg und der Zweite Weltkrieg zu einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach Stahl und folglich Nickel.

Produktion:

Nickel wird hauptsächlich aus den Nickelsulfiden Pentlandit, Pyrrhotit und Millerit, die etwa 1% Nickel enthalten, und den eisenhaltigen Laterit-Erzen, Limonit und Garnierit, die einen Nickelgehalt von etwa 4% aufweisen, gewonnen. Nickelerze werden in 23 Ländern abgebaut, während Nickel in 25 verschiedenen Ländern geschmolzen wird.

Der Trennprozess für Nickel hängt stark von der Art des Erzes ab. Nickelsulfide, wie sie im kanadischen Schild und in Sibirien gefunden werden, sind im Allgemeinen tief unter der Erde zu finden, wodurch sie arbeitsintensiv und teuer zu gewinnen sind. Der Abbauprozess für diese Erze ist jedoch viel billiger als für die lateritische Variante, wie sie in Neukaledonien zu finden ist. Außerdem haben Nickelsulfide oft den Vorteil, Verunreinigungen anderer wertvoller Elemente zu enthalten, die wirtschaftlich getrennt werden können.

Sulfid-Erze können unter Verwendung von Schaumflotation und hydrometallurgischen oder magnetischen Prozessen getrennt werden, um Nickel-Matt- und Nickel-Oxid zu erzeugen.

Diese Zwischenprodukte, die normalerweise 40-70% Nickel enthalten, werden dann weiterverarbeitet, oft nach dem Sherritt-Gordon-Verfahren.

Der Mond- (oder Carbonyl) -Prozess ist die gebräuchlichste und effizienteste Methode zur Behandlung von Nickelsulfid. Bei diesem Verfahren wird das Sulfid mit Wasserstoff behandelt und einem Verflüchtigungsofen zugeführt. Hier trifft es Kohlenmonoxid bei etwa 140 ° F (60 ° C), um Nickelcarbonylgas zu bilden. Das Nickelcarbonylgas zersetzt sich auf der Oberfläche von vorgewärmten Nickelpellets, die durch eine Wärmekammer strömen, bis sie die gewünschte Größe erreichen. Bei höheren Temperaturen kann dieses Verfahren zur Bildung von Nickelpulver verwendet werden.

Lateritische Erze hingegen werden üblicherweise wegen ihres hohen Eisengehalts durch pyro-metallische Verfahren erschmolzen. Lateritische Erze haben auch einen hohen Feuchtigkeitsgehalt (35-40%), der in einem Drehrohrofen getrocknet werden muss.

Es erzeugt Nickeloxid, das dann unter Verwendung elektrischer Öfen bei Temperaturen zwischen 2480 bis 2930 ° F (1360 bis 1610 ° C) reduziert und verflüchtigt wird, um Klasse-I-Nickelmetall und Nickelsulfat herzustellen.

Aufgrund des natürlich vorkommenden Eisengehalts in lateritischen Erzen ist das Endprodukt der meisten mit solchen Erzen arbeitenden Hütten Ferronickel, das von Stahlherstellern verwendet werden kann, nachdem Verunreinigungen durch Silizium , Kohlenstoff und Phosphor entfernt wurden.

Nach Ländern waren 2010 die größten Nickelproduzenten Russland, Kanada, Australien und Indonesien. Die größten Hersteller von raffiniertem Nickel sind Norilsk Nickel, Vale SA und Jinchuan Group Ltd. Derzeit wird nur ein kleiner Prozentsatz von Nickel aus recycelten Materialien hergestellt.

Anwendungen:

Nickel ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle auf dem Planeten. Laut dem Nickel Institute wird das Metall in über 300.000 verschiedenen Produkten verwendet. Meistens wird es in Stählen und Metalllegierungen gefunden, aber es wird auch in der Herstellung von Batterien und Permanentmagneten verwendet .

Rostfreier Stahl:
Etwa 65% des gesamten produzierten Nickels gehen in Edelstahl .

Austenitische Stähle sind nichtmagnetische Edelstähle, die hohe Anteile an Chrom und Nickel sowie geringe Mengen an Kohlenstoff enthalten. Diese Gruppe von Stählen - klassifiziert als rostfreie Serie 300 - wird wegen ihrer Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit geschätzt. Austenite sind die am häufigsten verwendete Sorte von rostfreiem Stahl .

Der nickelhaltige austenitische Bereich von nichtrostenden Stählen wird durch ihre kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur (FCC-Kristallstruktur) definiert, die an jeder Ecke des Würfels ein Atom und in der Mitte jeder Fläche ein Atom aufweist. Diese Kornstruktur bildet sich, wenn eine ausreichende Menge an Nickel zu der Legierung hinzugefügt wird (acht bis zehn Prozent in einer Standard- 304-Edelstahllegierung ).

Quellen:

Straße, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalle im Dienste des Menschen . 11. Ausgabe (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Nickel (2011).
Quelle: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Enzyklopädie Britannica. Nickel.
Quelle: http://www.britannica.com/EBChecked/topic/414238/nickel-Ni
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