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Nickel ist ein starkes, glänzendes, silbrig-weißes Metall, das ein Grundbestandteil unseres täglichen Lebens ist und in allem zu finden ist, von den Batterien, die unsere Fernsehfernbedienungen antreiben, bis zum Edelstahl, der verwendet wird, um machen unsere Küchenspülen.
Eigenschaften:
- Atomsymbol: Ni
- Ordnungszahl: 28
- Element Kategorie: Übergangsmetall
- Dichte: 8. 908 g / cm 3
- Schmelzpunkt: 2651 ° F (1455 ° C)
- Siedepunkt: 5275 ° F (2913 ° C)
- Mohs Härte: 4. 0
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 extrem 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 fest und korrosionsbeständig und eignet sich hervorragend zur Verstärkung von Metalllegierungen. Es ist auch sehr duktil und formbar, Eigenschaften, die seine vielen Legierungen erlauben, in Draht, Stangen, Rohre und Blätter geformt zu werden.
Geschichte:
Reines Nickel wurde zuerst von Baron Axel Fredrik Cronstedt im Jahre 1751 extrahiert, aber es war bekannt, dass es viel früher existierte. Chinesische Dokumente aus der Zeit um 1500 v. Chr. Beziehen sich auf "Weißes Kupfer" ( Baitong ), was sehr wahrscheinlich eine Legierung aus Nickel und Silber war. Deutsche Bergleute aus dem 15. Jahrhundert, die glaubten, in Sachsen Kupfer aus Nickelerzen gewinnen zu können, bezeichneten das Metall als kupfernickel - "das Teufelskupfer" - zum Teil wegen ihrer vergeblichen Versuche, Kupfer aus dem Erz zu gewinnen, Dies ist wahrscheinlich auch auf die gesundheitlichen Auswirkungen des hohen Arsengehalts im Erz zurückzuführen.
Im Jahr 1889 hielt James Riley eine Präsentation vor dem Eisen- und Stahlinstitut von Großbritannien, wie die Einführung von Nickel traditionelle Stähle stärken könnte. Rileys Präsentation führte zu einem wachsenden Bewusstsein für die vorteilhaften legierenden Eigenschaften von Nickel und fiel mit der Entdeckung großer Nickelvorkommen in Neukaledonien und Kanada zusammen.
Im frühen 20. Jahrhundert ermöglichte die Entdeckung von Erzvorkommen in Russland und Südafrika die Nickelproduktion in großem Maßstab. Nicht lange danach führten der Erste Weltkrieg und der Zweite Weltkrieg zu einer bedeutenden Zunahme der Stahl- und damit der Nickelnachfrage.
Herstellung:
Nickel wird hauptsächlich aus den Nickelsulfiden Pentlandit, Pyrrhotit und Millerit gewonnen, die etwa 1% Nickel enthalten, sowie aus den eisenhaltigen Lateriterzen Limonit und Garnierit, die etwa 4% Nickel enthalten. Nickelerze werden in 23 Ländern abgebaut, während Nickel in 25 verschiedenen Ländern erschmolzen wird.
Das Trennverfahren für Nickel hängt stark von der Art des Erzes ab.Nickelsulfide, wie sie im kanadischen Schild und in Sibirien vorkommen, werden im Allgemeinen tief unter der Erde gefunden, was sie arbeitsintensiv und teuer zu extrahieren macht. Das Trennverfahren für diese Erze ist jedoch viel billiger als für die lateritische Sorte, wie sie in Neukaledonien vorkommt. Darüber hinaus haben Nickelsulfide oft den Vorteil, dass sie Verunreinigungen anderer wertvoller Elemente enthalten, die wirtschaftlich getrennt werden können.
Sulfiderze können durch Schaumflotation und hydrometallurgische oder magnetische Prozesse getrennt werden, um Nickelmatte und Nickeloxid zu erzeugen.
Diese Zwischenprodukte, die üblicherweise 40-70% Nickel enthalten, werden dann weiterverarbeitet, oft unter Verwendung des Sherritt-Gordon-Prozesses.
Der Mond (oder Carbonyl) -Prozess ist die häufigste und effizienteste Methode zur Behandlung von Nickelsulfid. In diesem Verfahren wird das Sulfid mit Wasserstoff behandelt und einem Verflüchtigungsofen zugeführt. Hier trifft es auf Kohlenmonoxid bei etwa 140 ° C ° C (60 ° C bis 999 ° 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 wegen ihres hohen Eisengehalts meist mit pyro-metallischen Methoden geschmolzen. Laterit-Erze haben auch einen hohen Feuchtigkeitsgehalt (35-40%), der in einem Drehrohrofen getrocknet werden muss. Es produziert Nickeloxid, das dann unter Verwendung von elektrischen Öfen bei Temperaturen zwischen 2480-2930 ° F (1360-1610 ° C) reduziert und verflüchtigt wird, um Nickelmetall der Klasse I und Nickelsulfat zu erzeugen. Aufgrund des natürlich vorkommenden Eisengehalts in lateritischen Erzen ist das Endprodukt der meisten Schmelzer, die mit solchen Erzen arbeiten, Eisen-Nickel, das von Stahlproduzenten verwendet werden kann, nachdem Silizium-, Kohlenstoff- und Phosphor-Verunreinigungen entfernt wurden.
Nach Ländern waren die größten Nickelproduzenten 2010 Russland, Kanada, Australien und Indonesien. Die größten Produzenten von raffiniertem Nickel sind Norilsk Nickel, Vale S.A. 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. Nach Angaben des Nickel Institute wird das Metall in über 300.000 verschiedenen Produkten verwendet. Am häufigsten ist es in Stählen und Metalllegierungen zu finden, aber es wird auch bei der Herstellung von Batterien und Permanentmagneten verwendet.
Rostfreier Stahl:
Etwa 65% des gesamten produzierten Nickels gehen in Edelstahl ein.
Austenitische Stähle sind nichtmagnetische Edelstähle, die einen hohen Chrom- und Nickelgehalt sowie einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisen. Diese Gruppe von Stählen - klassifiziert als Edelstahl der 300er-Reihe - wird wegen ihrer Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit geschätzt. Austenitics sind die am weitesten verbreitete Klasse von Edelstahl.
Der nickelhaltige austenitische Bereich von Edelstählen wird durch ihre kubisch-flächenzentrierte (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 gegeben wird (acht bis zehn Prozent in einer Standard-304-Edelstahllegierung).
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Quellen:
Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.
Metalle im Dienste des Menschen
. 11. Ausgabe (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Nickel (2011). Quelle: // Mineralien. Usgs. gov / Mineralien / Pubs / Waren / Nickel / Encyclopedia Britannica. Nickel.
Quelle: // www. Britannica. com / EBchecked / topic / 414238 / Nickel-Ni
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