ニッケル金属プロファイル
オラフ・ルース/E+/ゲッティイメージズ
ニッケルは強くて光沢のある銀白色の金属で、私たちの日常生活に欠かせないものであり、テレビのリモコンに電力を供給するバッテリーから、キッチンのシンクを作るために使用されるステンレス鋼まで、あらゆるものに含まれています。
プロパティ
- 原子記号: はい
- 原子番号: 28
- 要素カテゴリ: 遷移金属
- 密度: 8.908 g/cm3
- 融点: 2651 °F (1455 °C)
- 沸点: 5275 °F (2913 °C)
- モース硬度：4.0
特徴
純粋なニッケルは酸素と反応するため、地球上 (および地球上) で 5 番目に豊富な元素であるにもかかわらず、地球の表面にはめったに見られません。と組み合わせて 鉄 、ニッケルは非常に安定しており、鉄を含む鉱石に含まれていることと、鉄と組み合わせてステンレス鋼を作るために効果的に使用されていることの両方を説明しています.
ニッケルは非常に強く、腐食、金属の強化に優れています。 合金 .また、非常に延性があり、 可鍛性 、その多くの合金をワイヤー、ロッド、チューブ、およびシートに成形できるようにする特性。
歴史
バロン アクセル フレドリック クロンシュテットは 1751 年に最初に純粋なニッケルを抽出しましたが、それよりずっと前から存在が知られていました。紀元前 1500 年頃の中国の文書は、「白銅」に言及しています ( ベイトン ）、ニッケルと銀の合金である可能性が非常に高い.ザクセンのニッケル鉱から銅を抽出できると信じていた 15 世紀のドイツの鉱山労働者は、この金属を クプフェルニッケル 、「悪魔の銅」は、鉱石から銅を抽出するという彼らの無益な試みによるものですが、鉱石中の高ヒ素含有量によって引き起こされる健康への影響による可能性もあります.
1889 年、ジェームス ライリーはイギリスの鉄鋼協会で、ニッケルの導入が従来の鋼をどのように強化できるかについてプレゼンテーションを行いました。ライリーの発表により、ニッケルの有益な合金特性に対する認識が高まり、ニューカレドニアとカナダでの大規模なニッケル鉱床の発見と一致しました。
20 世紀初頭までに、ロシアと南アフリカでの鉱床の発見により、ニッケルの大規模生産が可能になりました。それから間もなく、第一次世界大戦と第二次世界大戦によって鉄鋼が大幅に増加し、その結果、ニッケルの需要が大幅に増加しました。
製造
ニッケルは主に、約 1% のニッケル含有量を含むニッケル硫化物ペントランダイト、ピロータイト、およびミレライト、および約 4% のニッケル含有量を含む鉄含有ラテライト鉱石リモナイトおよびガルニエライトから抽出されます。ニッケル鉱は 23 か国で採掘され、ニッケルは 25 か国で製錬されています。
ニッケルの分離プロセスは、鉱石の種類に大きく依存します。カナダ楯状地やシベリアで見られるような硫化ニッケルは、一般に地下深くで発見されるため、抽出に手間と費用がかかります。ただし、これらの鉱石の分離プロセスは、ニューカレドニアで見られるようなラテライト種よりもはるかに安価です。さらに、硫化ニッケルは、多くの場合、経済的に分離できる他の貴重な元素の不純物を含むという利点があります。
硫化鉱は、フロス浮選および湿式冶金または磁気プロセスを使用して分離し、ニッケルマットと酸化ニッケルを生成できます。通常 40 ～ 70% のニッケルを含むこれらの中間製品は、その後、多くの場合、シェリット ゴードン プロセスを使用してさらに処理されます。
モンド (またはカルボニル) プロセスは、硫化ニッケルを処理するための最も一般的で効率的な方法です。このプロセスでは、硫化物は水素で処理され、揮発キルンに供給されます。ここでは、約 140F で一酸化炭素に遭遇します。 ° (60℃ ° ) ニッケルカルボニルガスを形成します。ニッケル カルボニル ガスは、予熱されたニッケル ペレットの表面で分解し、希望のサイズになるまで加熱チャンバーを通過します。より高い温度では、このプロセスを使用してニッケル粉末を形成できます。
対照的に、ラテライト鉱石は通常、鉄含有量が高いため、乾式金属法で製錬されます。また、ラテライト鉱石は水分含有量が高く (35 ～ 40%)、ロータリー キルン炉での乾燥が必要です。酸化ニッケルを生成し、電気炉を使用して 2480 ～ 2930 F° (1360 ～ 1610 C°) の温度で還元し、揮発させて、クラス I のニッケル金属と硫酸ニッケルを生成します。
ラテライト鉱石には自然に鉄分が含まれているため、そのような鉱石を扱うほとんどの製錬所の最終製品はフェロニッケルであり、シリコン、炭素、およびリンの不純物が除去された後、鉄鋼生産者が使用できます。
国別では、2010 年の最大のニッケル生産国は、ロシア、カナダ、オーストラリア、インドネシアでした。精製ニッケルの最大の生産者は、Norilsk Nickel、Vale S.A.、Jinchuan Group Ltd. です。現在、リサイクルされた材料から生産されるニッケルの割合はごくわずかです。
アプリケーション
ニッケルは、地球上で最も広く使用されている金属の 1 つです。ニッケル協会によると、この金属は 300,000 を超えるさまざまな製品に使用されています。ほとんどの場合、それは 鋼鉄 および金属合金ですが、バッテリーや永久電池の製造にも使用されます 磁石 .
ステンレス鋼
生産されるすべてのニッケルの約 65% がステンレス鋼に使用されます。
オーステナイト鋼 高レベルの非磁性ステンレス鋼です。 クロム およびニッケル、および低レベルの炭素。 300 シリーズ ステンレスとして分類されるこのグループの鋼は、その成形性と耐腐食性で高く評価されています。オーステナイト鋼は、ステンレス鋼の中で最も広く使用されているグレードです。
ステンレス鋼のニッケル含有オーステナイト範囲は、面心立方 (FCC) 結晶構造によって定義されます。これは、立方体の各コーナーに 1 つの原子、各面の中央に 1 つの原子を持ちます。この粒子構造は、十分な量のニッケルが合金に添加されると形成されます (標準の 304 ステンレス鋼合金では 8 ～ 10%)。
ソース
ストリート、アーサー。 & Alexander, W. O., 1944. 人間に奉仕する金属 .第 11 版 (1998 年)。
USGS。鉱物商品概要: ニッケル (2011 年)。
出典: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
百科事典ブリタニカ。ニッケル。
ソース: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
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