خواص نیکل

نیکل خالص با اکسیژن واکنش می دهد و بنابراین به ندرت در سطح زمین یافت می شود، گرچه پنجمین عنصر فراوان در سیاره ما است. در ترکیب با آهن ، نیکل بسیار پایدار است، که هر دو رخداد آن را در سنگ های حاوی آهن و استفاده از آن در ترکیب با آهن برای ساخت فولاد ضد زنگ توضیح می دهد.

بسیار قوی و مقاوم در برابر خوردگی است ، و آن را برای تقویت آلیاژهای فلزی عالی است. این نیز خواص بسیارخوار و خوابیده است که اجازه می دهد آلیاژهای بسیاری به شکل سیم، میله ها، لوله ها و ورق ها شکل بگیرد.

ابتدا نیکل خالص توسط بارون اکسل فردریک کرونستد (Baron Axel Fredrik Cronstedt) در سال 1751 استخراج شد، اما شناخته شده بود بسیار پیشتر. اسناد چینی از حدود 1500BC به “مس سفید” ( baitong ) اشاره دارد که احتمالا آلیاژ نیکل و نقره است. معدنچیان آلمانی قرن شانزدهم که معتقد بودند که می توانند مس را از سنگ های نیکل در زاکسن استخراج کنند، به عنوان فلز کوپفنیکل ، “مس شیطانی”، به علت تلاش های بیهوده خود برای استخراج مس از سنگ معدن، به احتمال زیاد به علت اثرات بهداشتی ناشی از محتوای آرسنیک بالا در سنگ معدن.

در سال 1889، جیمز رایلی به موسسه آهن و فولاد بریتانیا درباره نحوه معرفی نیکل می تواند فولادهای سنتی را تقویت کند.ارائه رایلی منجر به افزایش آگاهی از خواص آلیاژ سودمند نیکل و همزمان با کشف ذخایر نیکل بزرگ در کالدونیای جدید و کانادا شد.

در اوایل قرن بیستم، کشف ذخایر معدنی در روسیه و آفریقای جنوبی امکان تولید نیکل در مقیاس وسیعی را فراهم کرد. مدت کوتاهی پس از جنگ جهانی اول و جنگ جهانی دوم افزایش قابل توجهی در فولاد و در نتیجه نیاز نیکل به وجود آمد.

نیکل عمدتا از سولفیدهای نیکل پنتلاند، پریوتیت و میلریت استخراج می شود که حاوی حدود 1 درصد محتوای نیکل و سنگ آهن لئونیتی و گارنیریت حاوی آهن است که حاوی حدود 4 درصد محتوای نیکل است. سنگ معدن نیکل در 23 کشور استخراج می شود، در حالی که نیکل در 25 کشور مختلف ذوب می شود.

فرایند جداسازی نیکل بسیار وابسته به نوع سنگ معدن است. سولفید های نیکل، مانند کسانی که در سپر کانادایی و سیبری یافت می شوند، عمدتا در زیر زمین یافت می شوند و باعث استخراج آنها می شود. با این وجود، فرایند جداسازی این سنگها بسیار ارزانتر از انواع تناوبی است، مانند آنچه که در کالدونیای جدید یافت می شود. علاوه بر این، سولفید های نیکل اغلب دارای مزایایی هستند که حاوی ناخالصی های دیگر عناصر ارزشمند هستند که می توانند از لحاظ اقتصادی جدا شوند.

سنگ های سولفیدی را می توان با استفاده از فلوتاسيون پلاستيک و فرآيندهای هيدرومتالورژيک و مغناطيسی برای ايجاد ماتيک نيکل و اکسيد نيکل از هم جدا کرد. این محصولات میانی، که معمولا حاوی نیکل 40-70٪ هستند، پس از آن بیشتر پردازش می شوند، اغلب با استفاده از فرآیند Sherritt-Gordon.

فرآیند Mond (یا کربنیل) رایج ترین و کارآمدترین روش برای درمان سولفید نیکل است. در این فرآیند، سولفید با هیدروژن درمان می شود و به یک کوره تخلیه داده می شود. در اینجا آن را با مونوکسید کربن در حدود 140F ° (60C ° ) برای تشکیل کربنیل نیکل گاز. گاز کربنیک نیکل بر روی سطح گرانولهای نیکل پیش گرمایش که از طریق یک اتاق گرما جریان می یابد، تجزیه می شود تا به اندازه مورد نظر برسد. در دماهای بالاتر، این فرآیند را می توان برای تشکیل پودر نیکل استفاده کرد.

در مقابل، به دلیل محتوای بالای آهن، فلزات لایتیریت معمولا توسط روش های پیل فلزی ساخته می شوند. معادن زغالسنگ نیز دارای رطوبت بالا (35-40٪) هستند که نیاز به خشک شدن در یک کوره کوره دوار دارند. این اکسید نیکل تولید می شود که سپس با استفاده از کوره های الکتریکی در دمای بین 2480-2930 درجه فارنهایت (1360-1610 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد و برای تولید فلز نیکل کلاس 1 و سولفات نیکل تخلیه می شود.

با توجه به مقدار طبیعی آهن موجود در سنگ های لاتتیک، محصول نهایی اکثر ذغال سنگ که با چنین سنگ معدن کار می کنند، فرمونیکل است که می تواند توسط تولیدکنندگان فولاد پس از حذف ناخالصی های سیلیکون ، کربن و فسفر مورد استفاده قرار گیرد.

در کشور، بزرگترین تولید کننده نیکل در سال 2010، روسیه، کانادا، استرالیا و اندونزی بود. بزرگترین تولید کننده نیکل تصفیه شده نوریل نیکل، واله SA و گروه Jinchuan Group است. در حال حاضر تنها درصد کمی از نیکل از مواد بازیافتی تولید می شود.

نیکل یکی از رایج ترین فلزات در این سیاره است. به گفته موسسه نیکل، این فلز در بیش از 300،000 محصول مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. اغلب آن در فولاد و آلیاژهای فلزی یافت می شود، اما در تولید باتری ها و آهنرباهای دائمی نیز استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ
حدود 65 درصد از کل نیکل تولید شده به فولاد ضد زنگ می رسد .

فولاد آستنیتی فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی است که حاوی سطوح بالای کروم و نیکل و سطوح پایین کربن است. این گروه از فولاد – دسته بندی شده به عنوان 300 سری ضدزنگ – برای فرمولاسیون و مقاومت در برابر خوردگی ارزش گذاری می شوند. Austenitics کلاس های به طور گسترده ای استفاده می شود از فولاد ضد زنگ .

محدوده آستنیتی نیکل از فولاد ضد زنگ توسط ساختار کریستال مکعبی (FCC) صورت خود، که دارای یک اتم در هر گوشه ای از مکعب و یکی در وسط هر صورت است، تعریف می شود. این ساختار دانه وقتی مقدار کافی نیکل به آلیاژ اضافه می شود (هشت تا ده درصد در آلیاژ فولاد ضد زنگ 304 استاندارد) شکل می گیرد.

سیلیکون