>

Nikelj (Ni): vse o mineralu in njegovi vlogi v človekovem življenju. Področja uporabe niklja Nikelj, kjer se uporablja

Odkritje je bilo dolgo sporno: sodobniki so verjeli, da nikelj- to ni samostojna kovina, ampak zlitina že znanih kovin z arzenom in žveplom. Kronstedt je vztrajal pri individualnosti niklja, pri čemer je kot "fizični dokaz" navajal zlasti zeleno barvo njegovih spojin in enostavnost interakcije te "polkovine" z žveplom. Kronstedt se je moral boriti ne le s fizikalno-kemijskimi, ampak tudi z astrološkimi argumenti svojih nasprotnikov. "Število kovin že presega število planetov, ki se nahajajo v sončnem krogu," je zapisal Kronstedt, "zato se zdaj ni treba bati množenja števila kovin."

Toda Kronstedt je leta 1765 umrl, ne da bi čakal na priznanje svojega odkritja. In celo 10 let po njegovi smrti je bilo v francoski enciklopediji, najvišjem zborniku znanja tiste dobe, natisnjeno: »Zdi se, da so potrebni še dodatni poskusi, da bi nas prepričali, ali je ta »nikelj« hrošč, ki ga je g. Kronstedt govori, obstaja, posebna polkovina oziroma bi jo morali imeti za spojino železa, arzena, bizmuta, kobalta in celo bakra z žveplom.”

Tudi leta 1775 je Kronstedtov rojak, kemik in metalurg T. Bergman objavil svojo raziskavo, ki je mnoge prepričala, da je nikelj res nova kovina. A razprava se je dokončno polegla šele na začetku 19. stoletja, ko je več uglednim kemikom uspelo prvič izolirati čisti nikelj. Med njimi je bil J. L. Proust, avtor zakona o konstantnosti sestave kemičnih spojin; Zanimivo je, da je Proust menil, da je nenavaden sladkast okus raztopine nikljevega sulfata, ki se močno razlikuje od neprijetnega okusa bakrovega sulfata, pomemben argument v prid individualnosti niklja. Drugi francoski kemik, L. J. Tenard, je končno razjasnil magnetne lastnosti niklja (na njihovo edinstvenost je opozoril že Bergman).

Polstoletna raziskovalna prizadevanja je povzel Jeremiah Richter, ki je v zgodovini kemije bolj znan kot eden od utemeljiteljev stehiometrije. Da bi pridobil čisti nikelj, je Richter po žganju bakro-niklja NiAs na zraku (da odstrani večino arzena), redukciji s premogom in raztapljanju kroglice v kislini izvedel 32 rekristalizacij nikljevega sulfata in nato pridobil čisto kovino iz teh kristalov. Nikelj, pridobljen na ta »zelo težaven način«, je opisal Richter leta 1804 v članku »O popolnoma čistem niklju, plemeniti kovini, njegovi pripravi in ​​posebnih lastnostih«.

Richterjev članek je vstopil v zgodovino elementa št. 28 kot preroški: pokazal je skoraj vse značilne lastnosti niklja, zaradi katerih je postal ena najpomembnejših kovin sodobne tehnologije - visoka odpornost proti koroziji, toplotna odpornost, visoka duktilnost in kovnost, magnetne lastnosti. Te lastnosti so določale poti, po katerih je človek usmerjal nikelj.

Kovinski nikelj...

Draguljarji so se domislili prve uporabe niklja. Miren, lahek sijaj niklja (spomnite se Majakovskega: »Na tlakovce sem zlil lunarni nikelj«) ne zbledi v zraku. Poleg tega je nikelj razmeroma enostaven za obdelavo. Zato so ga začeli uporabljati za izdelavo nakita, posode in kovancev.

Toda element št. 28 ni takoj prejel tega zelo nepomembnega področja dejavnosti, ker nikelj, ki so ga talili metalurgi, sploh ni bil podoben plemeniti kovini, ki jo je opisal Richter. Bila je krhka in praktično neprimerna za predelavo.

Kasneje se je izkazalo, da je nepomembna (po standardih izpred sto let) nečistoča žvepla - le 0,03% - dovolj, da popolnoma uniči mehanske lastnosti niklja; To se zgodi zaradi dejstva, da najtanjši film krhkega nikljevega sulfida ločuje zrna kovine in moti njegovo strukturo. Približno enak učinek na lastnosti te kovine ima kisik.

Problem pridobivanja tempranega niklja je bil rešen z enim odkritjem. Dodajanje magnezija v staljeno kovino pred ulivanjem osvobodi nikelj nečistoč: magnezij aktivno veže in »prevzame« žveplo in kisik. To odkritje je prišlo že v 70. letih prejšnjega stoletja in od takrat je povpraševanje po niklju začelo naraščati.

Kmalu je postalo jasno, da element št. 28 ni le dekorativna kovina (čeprav se nikljanje uporablja že približno sto let kot sredstvo za zaščito drugih kovin pred korozijo in v dekorativne namene). Nikelj se je izkazal za enega najbolj obetavnih materialov za proizvodnjo kemične opreme, ki mora prenesti jedko delovanje koncentriranih slanic, vročih alkalij, staljenih soli, fluora, klora, broma in drugih agresivnih okolij. Ta kovina ohranja kemično pasivnost tudi pri segrevanju; toplotna odpornost je utrla pot niklju v reaktivni tehnologiji.

Oblikovalci električnih vakuumskih naprav so v niklju videli edinstven niz lastnosti. Ni naključje, da je več kot tri četrtine vseh kovin, ki jih porabi električna vakuumska tehnologija, čisti nikelj; Iz njega izdelujejo držala za žice, puše, mreže, anode, zaslone, jedra za oksidne katode in številne druge dele.

Tu je poleg korozijske in toplotne odpornosti niklja, njegove duktilnosti in trdnosti zelo cenjen nizek parni tlak: pri delovni temperaturi približno 750 °C je prostornina elektronske cevi nasičena z nepomembno količino niklja - približno 10-12 g, ki ne krši globokega vakuuma.

Magnetne lastnosti niklja

Magnetne lastnosti niklja so v mnogih pogledih izjemne. Leta 1842 je J. P. Joule opisal povečanje dolžine jeklenih palic, ko so magnetizirane. Po 35 letih so fiziki dosegli kemična bratranca železa - kobalt in nikelj. In potem se je izkazalo, da se tudi kobaltove palice podaljšajo v magnetnem polju, vendar tega izjemnega učinka pri niklju ni. Nekaj ​​let kasneje (leta 1882) se je izkazalo, da se nikelj v magnetnem polju ne le ne podaljša, ampak se, nasprotno, celo skrajša. Pojav so poimenovali magnetostrikcijo. Njegovo bistvo je v tem, da se ob uporabi zunanjega magnetnega polja naključno nameščeni kovinski mikromagneti (domene) poravnajo v eno smer in s tem deformirajo kristalno mrežo. Učinek je reverzibilen: mehanska obremenitev kovine spremeni njene magnetne lastnosti.

Zato mehanske vibracije v feromagnetnih materialih upadajo veliko hitreje kot v neferomagnetnih materialih: energija vibracij se porabi za spreminjanje stanja magnetizacije. Razumevanje narave tega "magnetomehanskega dušenja" je omogočilo ustvarjanje zlitin, odpornih na utrujenost, za turbinske lopatice in številne druge dele, ki so izpostavljeni tresljajem.

Morda pa je še pomembnejše drugo področje uporabe magnetomehanskih pojavov: nikljeva palica v izmeničnem magnetnem polju zadostne frekvence postane vir ultrazvoka. Z nihanjem takšne palice v resonanci (za to je izbrana ustrezna dolžina) dosežemo za ultrazvočno tehnologijo ogromno amplitudo nihanj - 0,01% dolžine palice.

Nikljeve magnetostriktorje smo med drugim uporabljali za nikljanje v ultrazvočnem polju: zahvaljujoč ultrazvoku dobimo izredno goste in sijoče prevleke, hitrost njihovega nanosa pa je lahko veliko višja kot brez sonikacije. Tako si »nikelj pomaga sam«.

Nikelj so našli v železovih meteoritih. »Gmota samorodnega železa, težka 71 dunajskih funtov, ki je 26. maja 1751 ob šesti uri popoldne padla v zrak pred očmi več očividcev v bližini vasi Grashina na Hrvaškem in bila zakopana tri sežnje v zemljo. na nedavno preoranem polju.«

Ultrazvok ima veliko drugih uporab. Vendar se zdi, da nihče ni proučeval učinkov hitro spreminjajočega se magnetnega polja na reakcije, ki vključujejo kovinski nikelj: z magnetostrikcijo povzročeno površinsko pulziranje bi imelo pomemben učinek na kemijsko interakcijo, zato lahko proučevanje reakcije "sončeče" kovine razkrije nove in nepričakovanih učinkov.

Nikelj in njegove zlitine

Zdaj pa se obrnemo na nikljeve zlitine. Vendar je bolje reči, da se vrnemo nazaj: navsezadnje se je zgodovina uporabe niklja začela z zlitinami: nekatere - železo-nikelj - je človek prejel v končani obliki, druge - baker-nikelj - se je naučil taliti iz naravnih rud, ne še vedno vem, katere kovine so bile vključene v njih.

In zdaj industrija uporablja več tisoč zlitin, ki vključujejo nikelj, čeprav v našem času kombinacije železa - niklja in bakra - niklja, ki nam jih je zagotovila sama narava, ostajajo osnova za veliko večino zlitin, ki vsebujejo nikelj. Toda verjetno najpomembnejša stvar ni količina in raznolikost teh zlitin, temveč dejstvo, da je v njih človek uspel okrepiti in razviti lastnosti niklja, ki jih potrebujemo.

Znano je na primer, da so trdne raztopine močnejše in trše od svojih sestavin, vendar ohranjajo svojo plastičnost. Zato so kovinski materiali, ki so predmet obdelave s kovanjem, valjanjem, vlečenjem, žigosanjem itd., Ustvarjeni na podlagi sistemov, katerih komponente med seboj tvorijo trdne raztopine. Prav takšne so zlitine niklja in bakra: obe kovini se popolnoma mešata v vseh razmerjih, tako v tekočem stanju kot pri strjevanju taline. Od tod odlične mehanske lastnosti zlitin bakra in niklja, ki so jih poznali stari metalurgi.

Praoče številnih vrst teh zlitin je "pakt-hong" (ali "pekfong"), ki so ga talili na Kitajskem, verjetno pred našim štetjem, in je preživel do danes. Sestavljen je iz bakra, niklja (20 %) in cinka, pri čemer ima cink v bistvu enako vlogo kot magnezij pri pripravi tempranega niklja. To zlitino so začeli proizvajati v majhnih količinah v Evropi v prvi polovici 19. stoletja. pod imeni argentan, nemško srebro, nikljevo srebro (novo srebro) in množico drugih, skoraj vsa ta imena pa so poudarjala čudovit srebrn videz zlitine. Nikelj ima zanimivo »belilno sposobnost«: že 20% ga popolnoma ugasne rdečo barvo bakra.

"Novo srebro" je uspešno tekmovalo s starim in pridobilo priljubljenost med draguljarji. Uporabljali so ga tudi za kovanje kovancev. Leta 1850 je Švica izdala prve kovance iz nikljevega srebra in kmalu so temu sledile skoraj vse države. Američani svoje nikle celo imenujejo "nickels". Obseg te uporabe zlitin bakra in niklja je ogromen: stolpec kovancev iz "niklja", ki so bili izdelani na svetu v nekaj več kot 100 letih, bi dosegel Luno!

Dandanes se nikelj-srebro in njemu soroden kupronikel (nikelj-srebro ne vsebuje cinka, vsebuje pa približno 1 % mangana) ne uporabljata le in ne toliko za zamenjavo srebrnine, temveč v inženirske namene: bakrov nikelj je najbolj odporen (od vseh znanih zlitin). !) proti udarni ali curkovni koroziji. Je odličen material za pipe, ventile in predvsem kondenzatorske cevi.

Toda mlajša zlitina bakra in niklja je otrok naključja in iznajdljivosti. V začetku 20. stol. zapletlo se je pri predelavi bogatih kanadskih rud, ki so vsebovale dvakrat več niklja kot bakra; ločitev obeh kovin je bila za metalurge trd oreh. Polkovnik Ambrose Monel, takratni predsednik International Nickel Company, je prišel na drzno idejo - ne ločiti bakra in niklja, ampak ju skupaj stopiti v »naravno zlitino«. Inženirji so to idejo uresničili - in rezultat je bila znamenita kovina Monel - ena najpomembnejših zlitin v kemijskem inženirstvu. Zdaj je bilo ustvarjenih veliko vrst kovine Monel, ki se razlikujejo po naravi in ​​količini legirnih dodatkov, vendar je osnova v vseh primerih enaka - 60-70% niklja in 28-30% bakra. Zaradi visoke kemične odpornosti, briljantnih mehanskih lastnosti in primerjalne poceni (še vedno se tali brez predhodne ločitve bakra in niklja) je kovina Monel postala znana med kemiki, ladjedelci, tekstilci, naftni delavci in celo parfumerji.

Če je kovina monel "naravna zlitina" sulfidnih bakrovo-nikljevih rud, potem je feronikel naravni produkt taljenja oksidiranih nikljevih rud. Razlika je v tem, da je razmerje med nikljem in železom v tem izdelku lahko zelo različno (večji del železa se pretvori v žlindro), odvisno od pogojev taljenja. Feronikelj različnih sestav se nato uporablja kot vmesni proizvod za proizvodnjo številnih vrst jekla in drugih zlitin železa in niklja.

Widmanstätt struktura. Leta 1808 je direktor industrijskega muzeja na Dunaju Alois von Wndmanstätten od svojega prijatelja prejel vzorce železovih meteoritov, jih poliral in jedkal z dušikovo kislino. Pojavijo se elegantne jedkane črte, ki odražajo značilno strukturo zlitine

Takšnih zlitin je veliko. Strukturni nikelj in nerjavna krom-nikelj jekla so vsem dobro znani. Porabijo skoraj polovico vsega niklja, ki ga izkopajo ljudje. Inconel je »aristokratski sorodnik« nerjavnih jekel, v katerem skorajda ni več železa, je zlitina (natančneje skupina zlitin na osnovi niklja in kroma z dodatki titana in drugih elementov. Inconel je postal ena izmed Glavni material v raketni tehniki (20% Cr, 80% Ni) je najpomembnejša odporna zlitina, osnova večine električnih grelnih naprav, od domačih električnih peči do močnih industrijskih peči. Ni, 55% Fe; legirni dodatki - Cr, Mo, W), ki ohranja konstantno elastičnost pri različnih temperaturah, in platinit (49% Ni, 51% Fe) ne vsebuje platine Nadomešča ga. Tako kot platino ga je mogoče spajkati v steklo in spoj ne bo počil, saj ima koeficient toplotnega raztezanja stekla in platinita (36% Ni, 64% Fe). blizu ničle.

Poseben razred sestavljajo magnetne zlitine. Morda največja zasluga pri tem pripada permaloju FeNi 3 - zlitini s fenomenalno magnetno prepustnostjo, ki je revolucionirala tehnologijo šibkega toka. Permalloy jedra najdemo v vsakem telefonu, tanke permalloy folije pa so glavni element računalniških naprav za shranjevanje.

Motor ameriške rakete Atlas, ki deluje pri 3200 °C, vzdrži to temperaturo zahvaljujoč stotinam majhnih nikljevih cevi, debelih le 0,3 mm, ki tvorijo stene zgorevalne komore. Tekoče gorivo prehaja skozi te cevi, hladi stene in se hkrati segreva.

Nikelj- duktilna srebrno bela kovina z močnim sijajem. Z lahkoto je podvržen fizičnim udarcem in poliranju, vendar ima nizko kemično aktivnost in je podvržen oksidaciji le, če je izpostavljen temperaturi.

Snov lahko imenujemo "kozmična", ker prvi vzorci so človeštvu prišli dobesedno z neba. V starih časih so ljudje to kovino meteorita talili v orožje in talismane.

Izvor imena nosi pečat magije; domnevno je zlobni gnom "Old Nick" deloval v rudnikih na Saškem in spreminjal bakreno rudo v neuporabno. Beseda "nikelj" je izražala prezir do minerala kupfernickel ali "lažnega bakra". Pozneje se je izkazalo, da so rudarji našli nahajališča niklja, ki so ga stari Kitajci uporabljali za izdelavo luksuznih dobrin.

V starem in novem svetu so ga uporabljali za kovanje denarja, nakit in zaključna dela.

Element so v svoji čisti obliki odkrili leta 1751, kar ni bilo zelo veselo, saj Takrat je še vedno veljalo mnenje, da mora število kovin ustrezati številu planetov v sončnem sistemu.

Kovina se aktivno uporablja v vojaški industriji, strojništvu in se celo uporablja za izdelavo žice za podmorske kable. Težko bi sploh našteli vsa področja industrije, znanosti in tehnologije, kjer je njegova uporaba aktualna. Dodajajo ga celo v kozmetiko in gospodinjske kemikalije, medicina pa uporablja njegove zlitine za izdelavo vsadkov.

Znanstveniki verjamejo, da je na našem planetu veliko niklja, njegova približna vsebnost pa je približno 3% celotne zemeljske skorje.

Delovanje niklja

Učinek makrohranil na človeško telo ni bil v celoti raziskan, vendar so funkcije, pri katerih sodeluje, pomembne same po sebi:

  • sodeluje pri hematopoezi v kombinaciji z bakrom, železom in kobaltom;
  • poveča produktivnost insulina;
  • sodeluje pri nastanku in delu nosilcev genetske informacije DNA in RNA, beljakovin;
  • je dobavitelj kisika tkivnim celicam;
  • z njegovo udeležbo se aktivirajo številni encimi;
  • izboljša delovanje ledvic in hipofize;
  • spodbuja hormonsko regulacijo;
  • poveča rast mišičnega tkiva, vendar le v prisotnosti vitamina B12, sicer bo proces obrnjen;
  • znižuje krvni tlak.

Vsi ti procesi se lahko pojavijo zaradi dejstva, da se element kopiči v glavnih organih človeškega telesa: možganih, ledvicah, jetrih, pljučih, mišicah, koži, trebušni slinavki in ščitnici. Največ ga je v hipofizi in žlezah, ki so odgovorne za presnovne procese v telesu. Tu pride do sinteze bistvenih vitaminov, hormonov in drugih koristnih snovi.

Zanimivo je, da se lahko s starostjo koncentracija elementa v pljučih poveča.

Element se izloča iz telesa predvsem z blatom in precej manj z znojenjem in žolčem.

Dnevna norma

Dnevna norma makrohranila se po različnih virih giblje od 60 do 300 mcg. Naše telo ga lahko pretežni del absorbira iz hrane, zato je pomanjkanje snovi dokaj redek pojav.

Poleg tega je potreba močno odvisna od količine vnosa železa – narašča premosorazmerno in obratno. To še posebej velja za ženske med nosečnostjo.

Pomanjkanje makrohranila lahko negativno vpliva, če telo dlje časa zaužije manj kot 50 mcg na dan, kar lahko povzroči negativne posledice v obliki dermatitisa. Glede na klinične poskuse so možni tudi naslednji procesi:

  • motnje ravni glukoze in hemoglobina;
  • spremembe v kostnem tkivu, njihova rast in regeneracija;
  • motnje presnove kalcija, železa in vitamina B12;
  • sprememba celične strukture in membrane.

Prebavljivost se znatno zmanjša pri uživanju hrane, ki vsebuje askorbinsko kislino, pa tudi pri pitju kave, čaja in mleka. Ne smete sami uporabljati zdravil za povečanje niklja v telesu, ker rezultati so lahko katastrofalni. Element v hrani je popolnoma nestrupen, česar pa ne moremo reči o zdravilih.

Ne smete tvegati, da bi se izognili morebitnim mutacijskim procesom v celicah in preprečili nastanek tumorjev.

Presežek niklja in posledice zastrupitve z njim

Presežek makrohranila je veliko pogostejši kot pomanjkanje. Razlogi so gospodinjski in industrijski dejavniki, kjer se uporabljajo vodotopni nikljev klorid in sulfat.

Možno je tudi, da se v telesu nabira nikljev prah, kar je značilno za industrijsko obdelavo kovin. V vsakdanjem življenju lahko presežek elementa pridobimo z uporabo nizkokakovostnega nakita, zobnih protez in posode. Res je, v tem primeru je presežek še vedno nepomemben.Šteje se, da je toksičen odmerek večji od 40 mg na dan.

Prehrambeni izdelki ne morejo povzročiti takšnega kopičenja in črevesje ne more absorbirati vsega zaužitega elementa. Toda ljudje sami lahko poslabšajo situacijo s čezmernim kajenjem, nošenjem izdelkov nizke kakovosti in protez.

Zanimivo je, da je visokokakovostna ponikljana posoda popolnoma varna in precej pogosta, pred 100 leti pa so jo lahko uporabljali le zelo bogati ljudje, saj so jo celo kraljevi imeli za razkošno in eksotično.

Zastrupitev z nikljem povzroča negativne posledice:

Vendar pa obstajajo druge, precej nevarne bolezni, ki se lahko pojavijo kot posledica toksičnih učinkov nikljevih spojin - anemija, pljučni in možganski edem, tahikardija, alergije. Možen je celo nastanek tumorjev kože, ledvic in pljuč. Na tem ozadju je splošno prekomerno vzburjenje živčnega sistema videti kot manjša nadloga. Ampak to ne bo dodalo nič dobrega. Za ženske je preprosto nevarno delati v specializiranih panogah med nosečnostjo, ker ... plod zaradi popolne prepustnosti posteljice dobi popolno zalogo niklja, kar lahko vodi do spontanih splavov in razvojnih napak.

Najpogostejši negativni učinek niklja na telo je alergija, pripadnice nežnejšega spola so še posebej dovzetne za nošenje dodatkov in nakita, pogosto dvomljive kakovosti in proizvodnje. Izraža se v obliki kontaktnega dermatitisa - izpuščaj, rdečina, srbenje.

Kaj vsebuje ta element?

Živila, ki vsebujejo nikelj, so zelo raznolika in popolnoma dostopna. Končno se je vsaj en element usmilil in se v čokoladi nabral v velikih količinah! Z njim so bogati tudi kakavova zrna, oreščki, čaj, stročnice, žita, žita, ajda, čebula, peteršilj, korenje, gobe, marelice in črni ribez. Bodite pozorni na izvor teh izdelkov, saj so lahko rastline, ki rastejo na zemljiščih, »onesnaženih« z nikljem, prenasičene z elementom.

Element se lahko oskrbuje tudi s pitno vodo, predvsem v večjih količinah zjutraj, saj voda čez noč zastaja v vodovodu in lahko pride do povečanja koncentracije.

Čeprav se izdelki živalskega izvora ne morejo potegovati za vodstvo v bogastvu niklja, lahko morske ribe in drugi morski sadeži, meso, jetra, jajca in mlečni izdelki vseeno obogatijo našo prehrano.

Pri sestavljanju jedilnika upoštevajte dejstvo, da vitamin C, čaj, mleko in kava zmanjšujejo sposobnost telesa za absorpcijo elementa. Toda pomanjkanje kalcija in magnezija ima nasprotni učinek.

Indikacije za uporabo

Indikacije za uporabo makrohranil se pojavljajo predvsem pri zdravljenju kožnih bolezni že od 19. stoletja. Danes se zdravila, ki vsebujejo nikelj, uspešno borijo proti luskavici. Nikelj se uporablja tudi kot pomožna komponenta v primeru velikih izgub krvi za spodbujanje sinteze rdečih krvnih celic v obliki subkutanih injekcij.

Podrobnosti Kategorija: Ogledi: 4652

NIKELJ, Ni, kemični element VIII skupine periodnega sistema, ki spada v triado ti. železove kovine (Fe, Co, Ni). Atomska masa 58,69 (znana sta 2 izotopa z atomsko maso 58 in 60); zaporedna številka 28; Običajna valenca Ni je 2, redkeje 4, 6 in 8. V zemeljski skorji je niklja več kot kobalta in predstavlja približno 0,02 % teže. V prostem stanju je nikelj le v meteornem železu (včasih do 30%); v geoloških formacijah je vsebovan izključno v obliki spojin - kisika, žvepla, arzena, silikatov itd. (glej nikljeve rude).

Lastnosti niklja. Čisti nikelj je srebrno bela kovina z močnim sijajem, ki ne zbledi ob stiku z zrakom. Je trd, ognjevzdržen in enostaven za poliranje; v odsotnosti primesi (zlasti žvepla) je zelo prožna, voljna in voljna, zmožna jo je valjati v zelo tanke plošče in vlečeti v žico s premerom manj kot 0,5 mm. Kristalna oblika niklja je kocka. Specifična teža 8,9; uliti izdelki imajo specifično težo ~8,5; kotaljenje bi lahko. povečal na 9,2. Mohsova trdota ~5, Brinell 70. Končna natezna trdnost 45-50 kg/mm ​​​​2, z raztezkom 25-45%; Youngov modul E 20 = (2,0-2,2)x10 6 kg)cm 2; strižni modul 0,78 10 6 kg/cm 2 ; Poissonovo razmerje μ =0,3; stisljivost 0,52·10 -6 cm 2 /kg; tališče niklja je po zadnjih najbolj natančnih definicijah 1455°C; vrelišče je v območju 2900-3075 °C.

Linearni koeficient toplotne razteznosti 0,0000128 (pri 20°C). Toplotna kapaciteta: specifična 0,106 cal/g, atomska 6,24 cal (pri 18°C); talilna toplota 58,1 cal/g; toplotna prevodnost 0,14 cal cm/cm 2 sek. °C (pri 18 °C). Hitrost prenosa zvoka 4973,4 m/sek. Električna upornost niklja pri 20 °C je 6,9-10 -6 Ω-cm s temperaturnim koeficientom (6,2-6,7)·10 -3. Nikelj spada v skupino feromagnetnih snovi, vendar so njegove magnetne lastnosti slabše od železa in kobalta; za nikelj pri 18 ° C je meja magnetizacije J m = 479 (za železo J m = 1706); Curiejeva točka 357,6°C; magnetna prepustnost samega niklja in njegovih ferozlitin je pomembna (glej spodaj). Pri običajnih temperaturah je nikelj precej odporen na atmosferske vplive; voda in alkalije, tudi če se segrejejo, ne vplivajo nanj. Nikelj se zlahka topi v razredčeni dušikovi kislini s sproščanjem vodika, veliko težje pa se raztopi v HCl, H 2 SO 4 in koncentrirani HNO 3. Pri segrevanju na zraku nikelj oksidira s površine, vendar le do majhne globine; pri segrevanju se zlahka veže s halogenidi, žveplom, fosforjem in arzenom. Tržne stopnje kovinskega niklja so naslednje: a) navadni metalurški nikelj, pridobljen z redukcijo iz njegovih oksidov z uporabo premoga, običajno vsebuje od 1,0 do 1,5% nečistoč; b) temprani nikelj, pridobljen iz prejšnjega s pretaljevanjem z dodatkom približno 0,5% magnezija ali mangana, vsebuje primesi Mg ali Mn in skoraj ne vsebuje žvepla; c) nikelj, pripravljen po Mondovi metodi (preko nikljevega karbonila), je najčistejši produkt (99,8-99,9 % Ni). Pogoste nečistoče v metalurškem niklju so: kobalt (do 0,5%), železo, baker, ogljik, silicij, oksidi niklja, žveplo in okludirani plini. Vse te snovi, razen žvepla, malo vplivajo na tehnične lastnosti niklja, zmanjšajo le njegovo električno prevodnost in rahlo povečajo trdoto. Žveplo (prisotno v obliki nikljevega sulfida) močno zmanjša kovnost in mehansko trdnost niklja, zlasti pri povišanih temperaturah, kar je opazno tudi, če vsebuje<0,005% S. Вредное влияние серы объясняется тем, что сульфид никеля, растворяясь в металле, дает хрупкий и низкоплавкий (температура плавления около 640°С) твердый раствор, образующий прослойки между кристаллитами чистого никеля.

Uporaba niklja. Večji del metalurškega niklja se uporablja za proizvodnjo feronikla in nikljevega jekla. Velik porabnik niklja je tudi proizvodnja različnih specialnih zlitin (glej spodaj) za elektroindustrijo, strojništvo in proizvodnjo kemične opreme; To področje uporabe niklja je v zadnjih letih pokazalo naraščajoči trend. Iz tempranega niklja so pripravljeni laboratorijski aparati in posoda (lončki, skodelice), kuhinjska in namizna posoda. Velike količine niklja se uporabljajo za nikljanje izdelkov iz železa, jekla in bakra ter pri proizvodnji električnih baterij. Elektrode žarnic za radijsko opremo so izdelane iz kemično čistega niklja. Končno je reducirani čisti nikelj v obliki prahu najpogosteje uporabljen katalizator za vse vrste reakcij hidrogeniranja (in dehidrogeniranja), na primer pri hidrogeniranju maščob, aromatskih ogljikovodikov, karbonilnih spojin itd.

Nikljeve zlitine . Kvalitativna in kvantitativna sestava uporabljenih nikljevih zlitin je zelo raznolika. Tehnično pomembne so zlitine niklja z bakrom, železom in kromom (v zadnjem času tudi z aluminijem) - pogosto z dodatkom tretje kovine (cink, molibden, volfram, mangan itd.) in z določeno vsebnostjo ogljika ali silicija. . Vsebnost niklja v teh zlitinah se giblje od 1,5 do 85%.

Zlitine Ni-Cu tvori trdno raztopino pri poljubnem razmerju komponent. Odporni so na alkalije, razredčeno H 2 SO 4 in segrevanje do 800 ° C; njihove protikorozijske lastnosti se povečujejo z večanjem vsebnosti Ni. Tulci krogel so narejeni iz zlitine 85 % Cu + 15 % Ni, drobni kovanci pa iz zlitine 75 % Cu + 25 % Ni. Zlitine z 20-40% Ni se uporabljajo za izdelavo cevi v kondenzacijskih enotah; iste zlitine se uporabljajo za oblaganje miz v kuhinjah in bifejih ter za izdelavo štancanih okrasnih dekoracij. Zlitine s 30-45% Ni se uporabljajo za izdelavo reostatske žice in standardnih električnih uporov; To vključuje na primer nikelj in konstantan. Za zlitine Ni-Cu z visoko vsebnostjo Ni (do 70%) je značilna visoka kemična odpornost in se pogosto uporabljajo v aparaturah in strojništvu. Najpogosteje se uporablja kovina monel.

Zlitine Ni-Cu-Zn precej odporen na organske kisline (ocetna, vinska, mlečna); z vsebnostjo okoli 50 % bakra se s skupnim imenom imenujejo nikljevo srebro. Z bakrom bogata strojna zlitina ambarak vsebuje 20 % Ni, 75 % Cu in 5 % Zn; Kar zadeva stabilnost, je slabša od kovine Monel. Zlitine, kot sta bron ali medenina, ki vsebujejo nikelj, se včasih imenujejo tudi nikljev bron.

Zlitine Ni-Cu-Mn, ki vsebujejo 2-12% Ni, imenovane manganina, se uporabljajo za električne upore; v električnih merilnih instrumentih se uporablja zlitina 45-55% Ni, 15-40% Mn in 5-40% Cu.

Zlitine Ni-Cu-Cr odporen na alkalije in kisline, z izjemo HCl.

Zlitine Ni-Cu-W so nedavno pridobili velik pomen kot dragoceni kislinsko odporni materiali za kemično opremo; z vsebnostjo 2-10% W in ne več kot 45% Cu so dobro valjani in zelo odporni na vroč H 2 SO 4. Zlitina sestave ima najboljše lastnosti: 52% Ni, 43% Cu, 5% W; Majhna količina Fe je sprejemljiva.

Zlitine Ni-Cr. Krom se topi v niklju do 60 %, nikelj v kromu do 7 %; v zlitinah vmesne sestave so kristalne mreže obeh vrst. Te zlitine so odporne na vlažen zrak, alkalije, razredčene kisline in H 2 SO 4; z vsebnostjo 25 % Cr ali več so odporne tudi na HNO 3; dodatek ~2 % Ag omogoča enostavno valjanje. Pri 30 % niklja je zlitina Ni-Cr popolnoma brez magnetnih lastnosti. Zlitina, ki vsebuje 80-85% Ni in 15-20% Cr, je poleg visoke električne upornosti zelo odporna na oksidacijo pri visokih temperaturah (prenese segrevanje do 1200 °C); uporablja se v električnih uporovnih pečeh in gospodinjskih grelnih napravah (električni likalniki, žerjavnice, štedilniki). V ZDA so ulite cevi za visoke tlake izdelane iz Ni-Cr, ki se uporablja v opremi obratov.

Zlitine Ni-Mo Imajo visoko kislinsko odpornost (pri >15 % Mo), vendar zaradi visokih stroškov niso postali razširjeni.

Zlitine Ni-Mn(z 1,5-5,0% Mn) odporen na alkalije in vlago; njihova tehnična uporaba je omejena.

Zlitine Ni-Fe tvori neprekinjen niz trdnih raztopin; tvorijo veliko in tehnično pomembno skupino; glede na vsebnost ogljika so jeklene ali litoželezne. Konvencionalne stopnje nikljevega jekla (perlitna struktura) vsebujejo 1,5-8 % Ni in 0,05-0,50 % C. Dodatek niklja naredi jeklo zelo žilavo in znatno poveča njegovo mejo elastičnosti in upogibno odpornost proti udarcem, ne da bi vplival na duktilnost in varljivost. Kritični strojni deli so pripravljeni iz nikljevega jekla, kot so transmisijske gredi, osi, vretena, osi, zobniške sklopke itd., pa tudi številni deli topniških struktur; jeklo s 4-8% Ni in<0,15% С хорошо поддается цементации. Введение никеля в чугуны(>1,7% C) spodbuja sproščanje ogljika (grafita) in uničenje cementita; Nikelj poveča trdoto litega železa, njegovo natezno in upogibno odpornost, spodbuja enakomerno porazdelitev trdote v ulitkih, olajša strojno obdelavo, daje fino zrnatost in zmanjša nastajanje praznin v ulitkih. Nikljevo lito železo uporablja se kot na alkalije odporen material za kemično opremo; Za ta namen so najbolj primerne litine, ki vsebujejo 10-12% Ni in ~1% Si. Jeklom podobne zlitine z višjo vsebnostjo niklja (25-46% Ni pri 0,1-0,8% C) imajo avstenitno strukturo; so zelo odporni na oksidacijo, na delovanje vročih plinov, alkalij in ocetne kisline, imajo visoko električno upornost in zelo nizek koeficient raztezanja. Te zlitine so skoraj nemagnetne; ko je vsebnost Ni znotraj 25-30%, popolnoma izgubijo svoje magnetne lastnosti; njihova magnetna prepustnost (v poljih nizke jakosti) narašča z večanjem vsebnosti niklja in m.b. dodatno izboljšana s posebno toplotno obdelavo. Zlitine v tej kategoriji vključujejo: a) feronikel (25% Ni pri 0,3-0,5% C), ki se uporablja za izdelavo motornih ventilov in drugih delov strojev, ki delujejo pri povišanih temperaturah, kot tudi nemagnetne dele električnih strojev in reostatske žice ; b) invar; c) platinit (46 % Ni pri 0,15 % C) se uporablja v električnih žarnicah namesto platine za spajkanje žic v steklo. Permalojeva zlitina (78 % Ni pri 0,04 % C) ima magnetno prepustnost μ = 90000 (v polju 0,06 gaussa); meja magnetizacije I m ​​= 710. Nekatere zlitine te vrste se uporabljajo pri izdelavi podvodnih električnih kablov.

Zlitine Ni-Fe-Cr- tudi zelo pomembna tehnična skupina. Krom-nikelj jeklo, ki se uporablja v strojništvu in gradnji motorjev, običajno vsebuje 1,2-4,2% Ni, 0,3-2,0% Cr in 0,12-0,33% C. Poleg visoke viskoznosti ima tudi znatno trdoto in odpornost proti obrabi in trganju; začasna natezna trdnost, odvisno od narave toplotne obdelave, se giblje med 50 in 200 kg / mm ​​2; se uporablja za izdelavo ročičnih gredi in drugih delov motorjev z notranjim zgorevanjem, delov strojnih orodij in strojev ter topniških oklepov. Da bi povečali trdoto, se v jeklo za lopatice parnih turbin vnese velika količina kroma (od 10 do 14%). Krom-nikljeva jekla, ki vsebujejo >25 % Ni, se dobro upirajo delovanju vročih plinov in imajo minimalno fluidnost: lahko so izpostavljena znatnim silam pri visokih temperaturah (300-400 °C), ne da bi pokazala preostale deformacije; uporablja se za izdelavo ventilov za motorje, delov plinskih turbin in transporterjev za visokotemperaturne naprave (na primer peči za žarjenje stekla). Ni-Fe-Cr zlitine, ki vsebujejo >60 % Ni, se uporabljajo za izdelavo litih strojnih delov in nizkotemperaturnih delov električnih grelnih naprav. Ni-Fe-Cr zlitine imajo kot strojni material visoke protikorozijske lastnosti in so precej odporne na HNO 3. Pri gradnji kemičnih aparatov se uporablja krom-nikljevo jeklo, ki vsebuje 2,5-9,5% Ni in 14-23% Cr pri 0,1-0,4% C; je skoraj nemagneten, odporen na HNO 3, vroč amoniak in oksidacijo pri visokih temperaturah; Dodatek Mo ali Cu poveča odpornost na vroče kisle pline (SO 2 , HCl); Povečanje vsebnosti Ni poveča obdelovalnost jekla in njegovo odpornost na H2SO4, vendar zmanjša odpornost na HNO3. To vključuje Kruppova nerjavna jekla (V1M, V5M) in kislinsko odporna jekla(V2A, V2H itd.); Njihova toplotna obdelava je sestavljena iz segrevanja na ~ 1170 °C in kaljenja v vodi. Uporablja se kot material, odporen na alkalije nikelj-kromova litina(5-6 % Ni in 5-6 % Cr z vsebnostjo >1,7 % C). Nikromova zlitina, ki vsebuje 54-80% Ni, 10-22% Cr in 5-27% Fe, včasih z dodatkom Cu in Mn, je odporna proti oksidaciji pri temperaturah do 800 ° C in se uporablja v grelnih napravah (včasih z istim imenom označujemo zgoraj opisane Ni-Cr zlitine, ki ne vsebujejo Fe).

Zlitine Ni-Fe-Mo so bili ponujeni kot strojni material. Zlitina 55-60 % Ni, 20 % Fe in 20 % Mo ima največjo kislinsko odpornost in protikorozijske lastnosti, če vsebuje< 0,2% С; присадка небольшого количества V еще более повышает кислотоупорность; Мn м. б. вводим в количестве до 3%. Сплав вполне устойчив по отношению к холодным кислотам (НСl, H 2 SO 4), за исключением HNO 3 , и к щелочам, но разрушается хлором и окислителями в присутствии кислот; он имеет твердость по Бринеллю >200, dobro valjani, kovani, uliti in obdelani na strojih.

Zlitine Ni-Fe-Cu uporablja se v kemični opremi (jeklo s 6-11% Ni in 16-20% Cu).

Zlitine Ni-Fe-Si. Za izdelavo opreme, odporne na kisline, se uporabljajo jekla iz silicijevega niklja znamke Durimet, ki vsebujejo 20-25% Ni (ali Ni in Cr v razmerju 3:1) in ~ 5% Si, včasih z dodatkom Cu. Odporni so na hladne in vroče kisline (H 2 SO 4, HNO 3, CH 3 COOH) in raztopine soli, manj odporni na HCl; Primeren za vročo in hladno obdelavo.

V zlitinah Ni-AI nastane kemična spojina AINi, ki se raztopi v presežku ene od komponent zlitine.

Zlitine, ki temeljijo na sistemu, začenjajo pridobivati ​​tehnični pomen. Ni-AI-Si. Izkazalo se je, da so zelo odporni na HNO 3 ter hladno in vročo H 2 SO 4, vendar jih je skoraj nemogoče obdelati. Takšna je na primer nova kislinsko odporna zlitina za lite izdelke, ki vsebuje približno 85 % Ni, 10 % Si in 5 % Al (ali Al + Cu); njegova trdota po Brinellu je približno 360 (z žarjenjem pri 1050 °C se zmanjša na 300).

Metalurgija niklja . Glavno področje uporabe niklja je proizvodnja posebnih vrst jekla. Med vojno 1914-18. vsaj 75 % vsega niklja je bilo porabljenega v ta namen; pri normalnih pogojih ~65%. Nikelj se pogosto uporablja tudi v njegovih zlitinah z neželeznimi (neželeznimi) kovinami, Ch. prir. z bakrom (~15%). Preostala količina niklja se uporablja: za proizvodnjo nikljevih anod - 5%, tempranega niklja - 5% in različnih izdelkov - 10%.

Centri za proizvodnjo niklja so se večkrat selili iz enega območja sveta v drugega, kar je bilo razloženo s prisotnostjo zanesljivih nahajališč rude in splošne gospodarske situacije. Industrijsko taljenje niklja iz rud se je začelo leta 1825-26 v Falunu (Švedska), kjer so našli nikelj, ki je vseboval žveplov pirit. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so bila švedska nahajališča očitno skoraj izčrpana. Samo med vojno 1914-18 je Švedska zaradi povečanega povpraševanja po niklju dobavila več deset ton te kovine (največ 49 ton leta 1917). Na Norveškem se je proizvodnja začela v letih 1847-50.

Tu je bila glavna ruda pirotin s povprečno vsebnostjo 0,9-1,5 % Ni. Proizvodnja na Norveškem v majhnem obsegu (največ - približno 700 ton na leto med vojno 1914-18) se nadaljuje do danes. Sredi prejšnjega stoletja je bilo središče industrije niklja skoncentrirano v Nemčiji in Avstro-Ogrski. Sprva je tukaj temeljila izključno na arzenovih rudah Schwarzwalda in Gladbacha, od leta 1901, zlasti pa med vojno 1914-18, na oksidiranih rudah Šlezije (Frankenstein). Razvoj nahajališč nikljeve rude v Novi Kaledoniji se je začel leta 1877. Zaradi uporabe teh rud je svetovna proizvodnja niklja leta 1882 dosegla skoraj 1000 ton rude, ki je bila tukaj predelana le v omejenih količinah, vendar je bila večina poslali v Evropo. Šele v zadnjih letih je zaradi povišanih transportnih tarif hl. prir. bogate mate, ki vsebujejo 75-78% Ni, v količini niklja približno 5000 ton na leto. Trenutno je predlagano pridobivanje kovinskega niklja v Novi Kaledoniji, za ta namen Nickel Society gradi obrat za rafiniranje, ki bo uporabljal električno energijo hidroelektrarne na reki Yate. Industrija niklja v Kanadi (Severna Amerika) se je začela v poznih osemdesetih letih. prejšnje stoletje. Do nedavnega sta bili tu dve podjetji; en angleški - Mond Nickel Co. in še en ameriški - International Nickel Co. Konec leta 1928 sta se obe podjetji združili v močan globalni sklad, imenovan International Nickel Company of Canada, ki je oskrboval trg s približno 90 % svetovne proizvodnje niklja in izkoriščal nahajališča v bližini mesta Sedbury. Mond Nickel Co. tali svoje rude v obratu v Conistonu v mat, ki ga pošljejo v Anglijo za nadaljnjo predelavo v obratu v Claydachu. International Nickel Co. Mat, staljen v tovarni Conpercliffe, se pošlje v tovarno Port Colborne za proizvodnjo kovin. Svetovna proizvodnja niklja je v zadnjih letih dosegla 40.000 ton.

Predelava nikljevih rud se izvaja izključno s suhimi metodami. Hidrometalurške metode, ki so bile večkrat priporočene za predelavo rude, v praksi še niso našle uporabe. Te metode se trenutno včasih uporabljajo samo za predelavo vmesnih produktov (mate), pridobljenih kot rezultat suhe predelave rud. Za uporabo suhe poti za predelavo nikljevih rud (tako žveplovih kot oksidiranih) je značilno izvajanje istega principa postopnega koncentriranja dragocenih sestavin rude v obliki določenih produktov, ki se nato predelajo v kovine do biti izvlečen. Prva stopnja takšne koncentracije penastih komponent nikljevih rud se izvede s taljenjem rude v kamen. Pri žveplovih rudah se slednje talijo v surovem ali predžganem stanju v jaščnih ali plamenskih pečeh. Oksidirane rude se talijo v grednih pečeh z dodatkom materialov, ki vsebujejo žveplo. Roštajn za taljenje rude se izkaže za neprimernega za neposredno predelavo v dragocene kovine, ki jih vsebuje, zaradi njihove relativno nizke koncentracije v tem izdelku. Glede na to se talilni kamen podvrže nadaljnjemu koncentriranju bodisi z žganjem, ki mu sledi taljenje v jaščni peči, bodisi z oksidativnim taljenjem na dnu plamenske peči ali v konverterju. Končni cilj teh kontraktilnih ali koncentracijskih taljenj kamnine, ki se v praksi izvajajo enkrat ali večkrat, je pridobiti najčistejši najbolj koncentriran kamen (plavuti kamen), ki je sestavljen samo iz sulfidov plemenitih kovin z določeno količino slednjih v svobodna država. Končni mati, pridobljeni v praksi, so glede na sestavo dveh vrst. Pri predelavi oksidiranih novokaledonskih rud, ki ne vsebujejo dragocenih kovin razen niklja, je mat zlitina nikljevega sulfida (Ni 3 S 2) z določeno količino kovinskega niklja. Kot rezultat predelave žveplovih kanadskih rud, ki vsebujejo tako nikelj kot baker, je nastali mat zlitina bakrovih in nikljevih sulfidov z določeno količino teh kovin v prostem stanju. Glede na sestavo mate se spreminja tudi njihova predelava v čiste kovine. Najenostavnejša je obdelava mat, ki vsebuje samo nikelj; obdelava bakrovo-nikljevega mata je težja in lahko izvajajo na različne načine. Predelavo oksidiranih rud v mat z dodatki, ki vsebujejo žveplo (gips), je leta 1874 predlagal Garnieri. Predelava teh rud v Frankensteinu (Nemčija) je potekala na naslednji način. V rudno mešanico, ki je vsebovala 4,75 % Ni, smo dodali 10 % sadre ali 7 % anhidrita in 20 % apnenca; tu je bila dodana tudi določena količina fluorita. Celotna zmes je bila temeljito premešana, zmleta in nato stisnjena v opeke, ki so se po sušenju talile v gredni peči s porabo koksa 28-30% teže rude. Dnevna produktivnost jaščne peči je dosegla 25 ton rude. Prečni prerez peči na nivoju dimnika je 1,75 m2; njegova višina je 5 m, spodnji del jaška pa je imel vodne jopiče do višine 2 m. Žlindre so zelo kisle; V njih se je izgubilo 15 % Ni. Rostein sestava: 30-31% Ni; 48-50% Fe in 14-15% S. Kamenje je bilo granulirano, zdrobljeno, žgano in topljeno v kupolni peči v zmesi z 20% kremena in pri porabi koksa 12-14% teže praženega kamenja. v koncentrirano mato naslednje povprečne sestave: 65 % Ni, 15 % Fe in 20 % S. Slednjo smo pretvorili v mat: 77,75 % Ni, 21 % S, 0,25-0,30 % Fe in 0,15-0,20 % Cu. Skrbno zdrobljen kamen se žge v ognjenih pečeh (z ročnim ali mehanskim grabljenjem), dokler se žveplo popolnoma ne odstrani. Na koncu žganja se žgani masi doda določena količina NaNO 3 in Na 2 CO 3 ne le za olajšanje zgorevanja žvepla, ampak tudi za pretvorbo As in Sb, ki sta včasih prisotna v kamnu, v antimon in arzenovo kislino. soli, ki so nato izlužene vode iz žganega produkta. Pri žganju pridobljeni NiO se reducira, za kar se nikljev oksid zmeša z moko in vodo ter iz nastalega testa oblikujejo kocke, ki se nato segrejejo v lončkih ali retortah. Ob koncu redukcije se temperatura dvigne na 1250°C, kar pospeši zvarjanje posameznih reduciranih delcev Ni v trdno maso.

International Nickel Co. predeluje svoje sledi žveplove rude. prir. Taljenje rud, odvisno od njihove velikosti, se izvaja v jaščnih ali plamenskih pečeh. Grudaste rude so predhodno pražene v kupih; trajanje streljanja je od 8 do 10 mesecev. Praženo rudo talijo v mešanici z nekaj nepražene rude v jaščnih pečeh. Talila se ne dodajajo, ker je ruda samofluks. Poraba koksa je 10,5 % teže rudne mešanice. Dnevno v peči pretalijo okoli 500 ton rude. Mat za taljenje rude se pretvori v mat visoke kakovosti. Konverterska žlindra se delno vrača v konverter, delno pa gre v polnilo za taljenje rude. Sestava rud in izdelkov je podana v tabeli:

Drobna ruda se praži v Wedja pečeh do vsebnosti žvepla 10-11% in nato tali v plamenski peči. Konvertersko žlindro, ki vsebuje 79,5 % (Cu + Ni), 20 % S in 0,30 % Fe, predelamo po Orfordovem postopku, ki je sestavljen iz taljenja kamenca v prisotnosti Na 2 S. Slednji povzroči razslojevanje produktov taljenja v dve plasti: zgornji, ki predstavlja zlitino Cu 2 S + Na 2 S, in spodnji, ki vsebuje skoraj čisti nikljev sulfid. Vsaka od teh plasti je predelana v ustrezno kovino. Zgornja plast, ki vsebuje baker, potem ko je iz nje ločena Na 2 S, je izpostavljena pretvorbi, spodnja, nikljeva plast pa je izpostavljena kloriranemu praženju, izluževanju (in se osvobodi določene količine bakra, ki ga vsebuje). ), in posledično tako. Nikljev oksid se zmanjša. Določena količina bakrovo-nikljevega kamna je izpostavljena oksidacijskemu praženju in kasnejšemu redukcijskem taljenju v zlitino bakra in niklja, znano kot kovina Monel.

Mond Nickel Co. bogati svoje rude; nastali koncentrat se sintra na strojih Dwight-Lloyd, aglomerat iz katerega gre v jaškovno peč. Kamen za taljenje rude se pretvori, nastali kamen se predela po metodi Mond, za katero se kamen zdrobi, žge in izluži s H 2 SO 4, da se odstrani večina bakra v obliki CuSO 4 . Ostanek, ki vsebuje NiO z nekaj bakra, posušimo in dovajamo v aparat, kjer ga pri 300°C reduciramo z vodikom (vodni plin). Reducirani, fino zdrobljen nikelj vstopi v naslednji aparat, kjer pride v stik s CO; pri tem nastane hlapni nikljev karbonat - Ni(CO) 4, ki se prenese v tretji aparat, kjer se vzdržuje temperatura 150°C. Pri tej temperaturi Ni(CO)4 razpade na kovinski Ni in CO. Nastali kovinski nikelj vsebuje 99,80 % Ni.

Poleg zgornjih dveh metod za pridobivanje niklja iz bakrovo-nikljevega kamna obstaja še metoda Hybinette, ki omogoča pridobivanje niklja z elektrolizo. Elektrolitski nikelj vsebuje: 98,25 % Ni; 0,75 % Co; 0,03 % Cu; 0,50 % Fe; 0,10 % C in 0,20 % Pb.

Problem proizvodnje niklja v ZSSR ima stoletno zgodovino. Že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja so na Uralu poznali rude niklja; Nekoč so nahajališča nikljeve rude na Uralu, ki vsebujejo približno 2% Ni, veljala za enega glavnih virov surovin za svetovno industrijo niklja. Po odkritju nikljevih rud na Uralu so M. Danilov, P. A. Demidov in G. M. Permikin izvedli številne poskuse njihove predelave. V Revdinsku v letih 1873-77. Pridobljenih je bilo 57,3 tone kovinskega niklja. Toda nadaljnje reševanje naloge je bilo ustavljeno po odkritju bogatejših in močnejših nahajališč nikljevih rud v Novi Kaledoniji. Vprašanje domačega niklja je bilo ponovno izpostavljeno reševanju pod vplivom okoliščin, ki jih je povzročila vojna 1914-18. Poleti 1915 sta v tovarni Ufaleysky P. M. Butyrin in V. E. Vasiliev izvajala poskuse taljenja mate v plamenski peči. Istočasno so na Politehničnem inštitutu G. A. Kaščenka v Sankt Peterburgu potekali poskusi pridobivanja niklja iz ufalejskih rud pod vodstvom prof. A. A. Baikov, jeseni 1915 pa so bile izvedene testne taline v ognjeni peči v obratu. Poleti 1916 so v tovarni Revdinsky izvedli poskuse taljenja bakrovo-nikljevega mate iz nikljevih rud z nizko vsebnostjo (0,86% Ni) in piritov z nizko vsebnostjo bakra (1,5% Cu). Taljenje je potekalo v jaščni peči. Istočasno so rjavo železovo rudo Revda, ki vsebuje nikelj, talili v plavžu v nikljevo lito železo (vsa nikljeva ruda je koncentrirana v litem železu), ki je bila po pogodbi s pomorskim oddelkom dobavljena v njegove tovarne v Leningradu. Vse naštete študije zaradi vrste okoliščin takrat niso bile dokončane v obliki ustreznih tovarniških procesov. V zadnjih letih se je problem pridobivanja niklja iz uralskih rud znova pojavil pri reševanju, njegova praktična izvedba pa naj bi glede na vsebnost niklja v rudah potekala v dveh smereh. Vsebnost niklja v uralskih rudah je nizka in glede na to so rude razdeljene na dva razreda: 1. in 2. Rude stopnje 1, primerne za pirometalurško predelavo, vsebujejo povprečno okoli 3 % Ni; Ruda 2. razreda - približno 1,5% in manj. Poslednje rude ne morejo biti predelano s taljenjem brez predhodne obogatitve. Druga možnost predelave nikljevih rud nizke vsebnosti je hidrometalurška pot; on d.b. še študiral. Trenutno se na Uralu gradi obrat za predelavo rud 1. razreda.

Nikelj je duktilna srebrno bela kovina z značilnim sijajem. Nanaša se na težke neželezne kovine. Nikelj je dragocen legirni dodatek. Niklja v naravi ne najdemo v čisti obliki, običajno ga najdemo v rudah. čisti nikelj (nikelj/nikelj), Nikelj 200 in Nikelj 201, se pridobivajo s posebnimi tehnologijami.

V kombinaciji z drugimi kovinami je nikelj sposoben tvoriti trde in obstojne nikljeve zlitine:

Lastnosti niklja

Nikelj je feromagnet, Curiejeva točka - 358 ° C, tališče - 1455 ° C, vrelišče - 2730-2915 ° C. Gostota - 8,9 g / cm 3, koeficient toplotnega raztezanja -13,5∙10 −6 K −1. Na zraku je kompaktni nikelj stabilen, medtem ko je visoko dispergiran nikelj piroforen.

Nikelj ima naslednje lastnosti:

  • plastičnost in gnetljivost;
  • moč pri visokih temperaturah;
  • odpornost proti oksidaciji v vodi in zraku;
  • trdota in zadostna viskoznost;
  • visoka odpornost proti koroziji;
  • feromagnetni;
  • dober katalizator;
  • dobro polira.

Površina niklja je prevlečena s tanko plastjo NiO oksida, ki ščiti kovino pred oksidacijo.

Prednosti in slabosti

Glavne prednosti niklja in zlitin so toplotna odpornost, toplotna odpornost in povečana mehanska trdnost (tlak do 440 MPa). Prednosti vključujejo tudi delovanje v vročih koncentriranih alkalnih in kislih raztopinah. Poleg tega lahko nikelj ohrani magnetne lastnosti pri nizkih temperaturah.

Glavna pomanjkljivost niklja je znatno zmanjšanje vrednosti termoEMF med hitrim ohlajanjem po žarjenju (do 600 ° C). Druga pomanjkljivost niklja je dejstvo, da čistega niklja ni v naravi. Pridobiva se z dragimi tehnologijami, kar vpliva na njegovo ceno.

Področje uporabe

Glavno področje uporabe niklja je metalurgija. V njem se ukvarja s proizvodnjo visokolegiranih nerjavnih jekel. Z dodajanjem niklja staljenemu železu metalurgi pridobijo močne in duktilne zlitine, ki imajo povečano korozijsko odpornost in odpornost na visoke temperature. Omeniti velja, da zlitine niklja ohranijo svoje lastnosti pri ponavljajočem se dolgotrajnem segrevanju.

Zaradi teh lastnosti se uporablja nerjavno in toplotno odporno nikljevo jeklo:

  • v prehrambeni in kemični industriji;
  • v petrokemični industriji in gradbeništvu;
  • v medicini in farmaciji;
  • v letalstvu in strojništvu;
  • pri proizvodnji podmorskih kablov;
  • pri proizvodnji grelnih elementov za industrijsko opremo;
  • v proizvodnji trajnih magnetov;
  • v proizvodnji obdelovalnih strojev in posebne opreme;
  • pri izdelavi notranjih elementov stavb;
  • v pohištveni industriji;
  • v proizvodnji gospodinjskih aparatov in gospodinjskih pripomočkov;

Zaradi svoje duktilnosti in enostavnosti kovanja je nikelj mogoče uporabiti za izdelavo zelo tankih izdelkov, kot so trakovi, trakovi in ​​listi iz niklja. Nikelj se aktivno uporablja tudi pri proizvodnji žice in palic.