НИКЕЛЬ И ЕГО СПЛАВЫ

СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Никель (лат. Niccolum, Ni) - сравнительно мало распространен в природе, находится рудах: мышьяковистый никель NiAs (купферникель), никелевый блеск и др. Самородный никель встречается в метеоритах. Никель обладает сходством с металлом кобальтом, серебристо-белый, сильно блестящий, вальцуется в листы и тянется в проволоку, удельный вес 8,9, плавится около 1500 °С, на воздухе окисляется незначительно, на чем основано никелирование. По свойствам своим никель занимает промежуточное место между кобальтом и медью; в периодической системе никель помещен в восьмую группу элементов.

Никель находит обширное применение в сплавах с медью и цинком (никелевая монета, мельхиор), а также со сталью, причем в стали повышается предел упругости и сопротивление разрыву (при содержании никеля от 2 до 4 %).

Никель является основой большинства суперсплавов - жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок:

- монель-металл (65-67 % Ni + 30-32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;

- белое золото (например, 585 проба содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));

- нихром, сплав сопротивления (60 % Ni + 40 % Cr);

- пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;

- инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании.

Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.

Никелирование - создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля, хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12-36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома 0,3 мкм).

Никель применяется при производстве железо-никелевых, никель-кад-миевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Никель применяется в медицине при изготовлении брекет-систем (никелид титана), при протезировании.

Никель широко применяется при производстве монет во многих странах. В США монета достоинством в 5 центов носит бытовое название «никель».

Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

ПОЛУЧЕНИЕ НИКЕЛЯ

Запасы никеля в мире на январь 2011 г., по данным USGS (геологическая служба США), составили 76,1 млн тонн. Основные запасы никеля сосредоточены в Австралии, которая по итогам 2010 г. заняла первое место с показателем 31,5 % в общих итогах. На втором месте - Бразилия с показателем 11,4 % в общих итогах. Остальные страны имеют до 10 % запасов в общем количестве. Россия по запасам занимает четвертое место - 7,9 % мировых запасов никеля.

Мировая добыча никеля в 2010 году увеличилась на 11 % - до 1,5 млн тонн. Несмотря на огромные запасы никеля в Австралии, основной страной, добывающей никель из недр, является Россия, которая добывает 18 % мирового объема. Также отметим, что Россия увеличила добычу никеля в 2010 г. на 3 % - до 276,3 тыс. тонн. Наиболее заметные объемы добычи также у Индонезии – 15 %, Филиппин – 10 % и Канады – 10 %. В основном в рассматриваемых странах произошло повышение добычи никеля, внутри страны снизили добычу никеля: Австралия, Китай, Колумбия. Заметно повысила добычу Новая Каледония - на 49 % (до 138 тыс. т).

Крупнейшей мировой компанией по производству никеля в 2010 г. является российское ОАО «ГМК «Норильский Никель», занимающее в общих объемах мирового производства 20,8 %. По объему производства в 2010 г. наряду могут встать: «BHP» с долей в мировой добыче 12 %,»VALE» - с долей в мировой добыче 10,7 % и «JINCHUAN» - с долей 7,6 %.

Импортирует руды и концентраты никелевые, в основном, Китай, занимающий в объемах 75 %. Отметим, что в 2010 г. в мире было импортировано 30,5 млн т руд и концентратов никелевых, из которых - в Китай 22,8 млн тонн.

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана одним из следующих способов.

1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5-8 % Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.

2. Карбонильный способ (метод Монда). Из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением которого выделяют особо чистый металл.

3. Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al₂O₃.