Никель
Последнее обновление страницы:14 May 2025
Вступление
Никель не так хорошо известен, как другие металлы, но он играет важную, хотя и незаметную роль в современной жизни. При смешивании с другими металлами никель помогает создавать удивительные сплавы, которые прочны, не ржавеют, выдерживают высокие и низкие температуры и которым легко придается форма чего угодно - от тонкой проволоки до плоских листов. Например, никель является одним из металлов, добавляемых в железо для получения нержавеющей стали - чрезвычайно полезного продукта. Магнитное поле Земли создается благодаря железу и никелю, содержащимся в ее ядре.
Свойства
Никель - твердый серебристо-белый металл с высокой температурой плавления, способный выдерживать очень низкие температуры. Никель редко встречается на земле в чистом виде; он хорошо смешивается с другими металлами, образуя множество полезных сплавов. Никель пластичен (его можно измельчать и вытягивать в проволоку) и устойчив к коррозии. Никель обладает магнитными свойствами, хотя и не такими сильными, как железо.
Свойства никеля
| Химический символ | Название никеля происходит от саксонского термина "Купферникель" или "Дьявольская медь", поскольку шахтеры 15-го века считали, что руда имеет красно-коричневый цвет, похожий на медь, и что ее слишком трудно добывать, и что она отравляет их (на самом деле это был мышьяк). |
|---|---|
| Минерал | Чаще всего в сочетании с серой и железом в пентландите, с серой в миллерите, с мышьяком в минерале никелине и с мышьяком и серой в галените. |
| Относительная плотность | 8,9 г/см3 |
| Твердость | 4 балла по шкале Мооса |
| Пластичность | Высокий |
| Пластичность | Высокий |
| Температура плавления | 1455°C |
| Точка кипения | 2730°C |
Использует
Никель-кадмиевые аккумуляторы используются для питания мобильных телефонов, радиоприемников, часов и калькуляторов.
| Воспользуйся | Описание |
|---|---|
| Сплавы | Более 80% никеля используется для изготовления сплавов, поскольку никель придает им вязкость, прочность, устойчивость к коррозии и различные другие электрические, магнитные и термостойкие свойства. Было создано не менее 3000 никелевых сплавов, включая нержавеющую сталь. Эти сплавы используются для многих целей, таких как строительство, химическая промышленность, автомобили (коленчатые валы и оси), бытовые изделия (кухонные мойки, кухонные принадлежности, стиральные машины и т.д.), карданные валы, научное и хирургическое оборудование, трубопроводы и авиационные двигатели. |
| Батареи | Никель-кадмиевые аккумуляторы используются для питания мобильных телефонов, радиоприемников, часов и калькуляторов. |
| Монеты | Никель впервые был использован для чеканки монет в Бельгии в 1860 году и с тех пор широко используется. Монеты номиналом 1 и 2 австралийских доллара содержат 2% никеля (92% меди и 6% алюминия), а наши монеты номиналом 5, 10, 20 и 50 центов содержат 25% никеля (75% меди). В Австралии 20 центов монета более серебристо-белого цвета чем на $1 монета за счет относительного количества никеля. |
| Другой |
|
История
Древние китайцы использовали никелевые сплавы (называя их "пактонг"), однако никель был впервые выделен шведским химиком Алексом Кронштедтом только в 1751 году.
В 19 веке никель был популярен для изготовления таких предметов, как столовые приборы. В 1889 году Джеймс Райли выступил с исторической речью в Институте черной металлургии Великобритании, заявив, что испытания показали, что сталь, содержащая никель, придает сплаву почти невероятную прочность. С тех пор никелевые легированные стали стали жизненно важными материалами для целого ряда применений.
Особенно большой спрос на никель был во время двух мировых войн для изготовления броневых листов для транспортных средств.
Образование
Большая часть добываемого никеля поступает из двух типов рудных месторождений, которые формируются в очень разных геологических условиях: магматических сульфидных месторождений, где основным рудным минералом является пентландит [(Ni,Fe)9S8] и латериты, где основными рудными минералами являются никельсодержащий лимонит [(Fe,Ni)O(OH)] и гарниерит (водный силикат никеля). Магматические залежи сульфида никеля образуются, когда магма, полученная из мантии Земли, поднимается в земную кору, в некоторых случаях достигая поверхности Земли, и кристаллизуется в богатые железом, магнием и никелем основные и ультраосновные породы, содержащие большое количество сульфидных минералов, богатых никелем. В некоторых месторождениях содержание никеля связано с концентрациями элементов платиновой группы (PGE) и меди, которые повышают ценность месторождений никелевой руды. Например, Норильское месторождение Ni-Cu-PGE в России оценивается примерно в 1 трлн долларов и является одним из самых ценных месторождений в мире. Большая часть австралийских запасов сульфида никеля находится в Западной Австралии, в пределах ультраосновных лавовых потоков архейского возраста. Другие страны с крупными запасами сульфида никеля включают Южную Африку, Канаду и Россию.
Залежи никеля в латеритах образуются в результате выветривания ультраосновных пород и являются приповерхностным явлением, связанным с тропическим климатом. Хотя Австралия обладает большими запасами латеритного никеля, очень крупные месторождения этого типа также находятся в Индонезии, Новой Каледонии, на Филиппинах, Кубе и в Бразилии.
Ресурсы
Взятие в 1947 году проб необычных, богатых железом пород с зелеными пятнами на берегах озера Лефрой в восточной части Золотых приисков Западной Австралии представляет собой важное событие в развитии никелевой промышленности Австралии. Последующие геологоразведочные работы привели к открытию в 1966 году первого крупного месторождения сульфида никеля в Австралии, что ознаменовало начало австралийской никеледобывающей промышленности, которая открыла пять месторождений мирового класса (с содержанием никеля более 1 млн тонн).
Западная Австралия обладает крупнейшими запасами никеля, которые составляют 96% от общего объема австралийских запасов, и содержатся в месторождениях сульфида никеля и латеритного никеля. Квинсленд является вторым по величине с 4,5% (латеритный никель), за ним следует Тасмания с 0,2%. В настоящее время весь никель доступен для добычи.
Австралийские никелевые месторождения и действующие рудники, 2022 год.
Размер депозита основан на общем объеме ресурсов (EDR + Продемонстрированные субэкономические ресурсы + Предполагаемый объем).
Для наглядности обозначены только крупные или значимые месторождения.
Добыча полезных ископаемых
Размер, сорт, морфология и глубина залегания руды определяют, добываются ли они подземным или открытым способом. Залежи латеритного никеля, как правило, добываются открытым способом из карьеров из-за небольшой глубины залегания большинства месторождений и их глинистой природы. Вскрышные породы удаляются и, как правило, укладываются в карьер, образовавшийся в результате более ранней добычи полезных ископаемых.
Подземная добыча использует множество стандартных методов добычи полезных ископаемых и может сочетаться с открытой добычей одновременно на одном и том же месторождении, чтобы получить доступ как к мелководной, так и к глубокой части месторождения.
Обработка
После добычи никелевые руды подвергаются дальнейшей переработке, чтобы повысить содержание никеля в них с 1-4%, характерных для руд, до концентратов с содержанием никеля в диапазоне 10-20%. Обогащение включает дробление руды и отделение никельсодержащих минералов от других минералов с использованием различных физических и химических методов обработки. Затем концентраты плавятся (в печи) с получением сульфидного "штейна", содержащего до 70% никеля. Заключительным этапом переработки является рафинирование, включающее пирометаллургические (нагревание) и гидрометаллургические (химические) процессы, которые по-разному используются для получения сульфидных и латеритных никелевых руд.