Nikel egiluvchan kumush-oq metall bo'lib, o'ziga xos nashrida. Og'ir rangli metallarga ishora qiladi. Nikel qimmatbaho qotishma qo'shimchasidir. Nikel tabiatda sof holda topilmaydi; u odatda rudalarda uchraydi. Sof nikel (Nikel/Nikel), Nikel 200 va Nikel 201 maxsus texnologiyalar yordamida qazib olinadi.

Boshqa metallar bilan birlashganda, nikel qattiq va bardoshli nikel qotishmalarini hosil qila oladi:

• nikel-mis qotishmasi (Monel)- qotishma qo'shimchasi sifatida nikel bilan mis asosidagi qotishma. Tarkibi odatda 67% gacha nikel va 38% gacha misni o'z ichiga oladi. Ushbu qotishma guruhiga quyidagilar kiradi: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500 va boshqalar.
• nikel-xrom qotishmasi (Inconel)– ostenitik issiqlikka chidamli qotishma. Bu guruhga quyidagilar kiradi: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750 va boshqalar.
• nikel-temir-xrom qotishmasi (Inconloy/Incoloy)– qotishmaga molibden, mis, titan qo‘shish mumkin. Bu guruhga quyidagilar kiradi: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925 va boshqalar.
• nikel-molibden qotishmasi (Hastelloy / Hastelloy)- xrom, temir va uglerodning mumkin bo'lgan mavjudligi. Bu guruhga quyidagilar kiradi: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2 va boshqalar.

Nikel xususiyatlari

Nikel - ferromagnit, Kyuri nuqtasi - 358 ° S, erish nuqtasi - 1455 ° S, qaynash nuqtasi - 2730-2915 ° S. Zichlik - 8,9 g/sm 3, termal kengayish koeffitsienti -13,5∙10 -6 K -1. Havoda ixcham nikel barqaror, yuqori dispersli nikel esa piroforikdir.

Nikel quyidagi xususiyatlarga ega:

• plastiklik va egiluvchanlik;
• yuqori haroratlarda kuch;
• suv va havoda oksidlanishga qarshilik;
• qattiqlik va etarli yopishqoqlik;
• yuqori korroziyaga qarshilik;
• ferromagnit;
• yaxshi katalizator;
• yaxshi jilolaydi.

Nikel yuzasi metallni oksidlanishdan himoya qiluvchi nozik bir NiO oksidi qatlami bilan qoplangan.

Afzalliklari va kamchiliklari

Nikel va qotishmalarning asosiy afzalliklari issiqlikka chidamlilik, issiqlikka chidamlilik va mexanik quvvatni oshirish (440 MPa gacha bosim). Afzalliklar issiq konsentrlangan gidroksidi va kislotali eritmalarda ishlashni ham o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, nikel saqlab qolishi mumkin magnit xususiyatlari past haroratlarda.

Nikelning asosiy kamchiliklari tavlanishdan keyin tez sovutish paytida (600 ° C gacha) termoEMF qiymatlarining sezilarli darajada pasayishi hisoblanadi. Nikelning yana bir kamchiligi shundaki, sof nikel tabiatda uchramaydi. U qimmat texnologiyalar orqali olinadi, bu uning narxiga ta'sir qiladi.

Qo'llash doirasi

Nikelni qo'llashning asosiy sohasi metallurgiyadir. Unda u yuqori qotishma zanglamaydigan po'latlarni ishlab chiqarish bilan shug'ullanadi. Eritilgan temirga nikel qo'shib, metallurglar korroziyaga chidamliligi va yuqori haroratga chidamliligi yuqori bo'lgan kuchli va egiluvchan qotishmalarni oladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, nikel qotishmalari qayta-qayta uzoq muddatli isitishda o'z xususiyatlarini saqlab qoladi.

Ushbu xususiyatlar tufayli zanglamaydigan va issiqlikka chidamli nikel po'latdan foydalaniladi:

• oziq-ovqatda va kimyo sanoati;
• neft-kimyo sanoati va qurilishda;
• tibbiyot va farmatsevtika sohasida;
• aviatsiya va mashinasozlikda;
• suv osti kabellarini ishlab chiqarishda;
• sanoat uskunalari uchun isitish elementlarini ishlab chiqarishda;
• doimiy magnitlar ishlab chiqarishda;
• dastgohlar va maxsus jihozlar ishlab chiqarishda;
• binolarning ichki elementlarini ishlab chiqarishda;
• mebel sanoatida;
• maishiy texnika va uy anjomlari ishlab chiqarishda;

Egiluvchanligi va zarb qilish qulayligi tufayli nikel chiziqlar, chiziqlar va nikel plitalari kabi juda nozik mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Nikel sim va novdalar ishlab chiqarishda ham faol qo'llaniladi.

Nikel kashf etilishidan ancha oldin, sakson konchilari mis rudasiga o'xshash mineralni bilishgan va shisha yasashda shishani yashil rangga bo'yash uchun ishlatilgan. Undan mis olishga bo'lgan barcha urinishlar muvaffaqiyatsiz tugadi va shuning uchun u "kupfernikel" nomini oldi, bu taxminan "Mis iblis" degan ma'noni anglatadi (qarang. Nemis Nikeli - yaramas). Ushbu mineral (qizil nikel pirit NiAs) 1751 yilda shved mineralogi va kimyogari Kronstedt tomonidan o'rganilgan. U yashil oksidni va ikkinchisini kamaytirish orqali nikel deb nomlangan yangi metallni olishga muvaffaq bo'ldi.

Tabiatda bo'lish, qabul qilish:

Nikel tabiatda juda keng tarqalgan - uning tarkibi er qobig'i 0,01% (massa) ni tashkil qiladi. Temir meteoritlarida (8% gacha). O'simliklarda o'rtacha 5 * 10 -5 og'irlik foiz, dengiz hayvonlarida - 1,6 * 10 -4, quruqlik hayvonlarida - 1 * 10 -6, inson tanasida - 1 ... 2 * 10 -6.
Nikelning asosiy qismi garnierit va magnit piritlardan bir necha usul bilan olinadi:
1. Silikat rudasi aylanma trubkali pechlarda ko'mir changi bilan temir-nikel granulalari (5-8% Ni)gacha qaytariladi, so'ngra oltingugurtdan tozalanadi, kalsinlanadi va ammiak eritmasi bilan ishlanadi. Eritma kislotalangandan so'ng undan elektrolitik yo'l bilan metall olinadi.
2. Karbonil usuli (Mond usuli). Birinchidan, mis-nikel matsi sulfidli rudadan olinadi, uning ustidan CO ning ostidan o'tadi. yuqori bosim. Yuqori uchuvchi tetrakarbonilnikel termal parchalanish natijasida hosil bo'lib, ayniqsa sof metallni chiqaradi.
3. Aluminotermik usul. Nikelning oksid rudasidan alyuminiy bilan qaytarilishi: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3.

Jismoniy xususiyatlar:

Nikel metall kumush rangga ega, sarg'ish tusga ega, juda qattiq, qattiq va egiluvchan, yaxshi jilolanadi va magnit tomonidan tortiladi. Zichlik oddiy modda no. 8,902 g/sm 3, erish nuqtasi = 1726 K, qaynash nuqtasi = 3005 K.

Kimyoviy xossalari:

Oddiy haroratlarda nikel yuqori korroziyaga chidamliligi bilan ajralib turadi - u havoda, suvda, ishqorlarda va bir qator kislotalarda barqaror. bilan reaksiyaga kirishadi azot kislotasi, nikel (II) nitrat Ni(NO 3) 2 va tegishli azot oksidi hosil qiladi.
Qizdirilganda nikel ko'plab metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishadi: galogenlar, oltingugurt, fosfor, uglerod. Atmosfera kislorodi bilan 800 ° C haroratda nikel NiO oksidini hosil qiladi.
Nikel katta hajmdagi vodorodni o'zlashtirishga qodir, buning natijasida nikelda vodorodning qattiq eritmalari hosil bo'ladi.
Uglerod (II) monoksit bilan nikel osongina uchuvchi va juda zaharli karbonil Ni (CO) 4 hosil qiladi.

Eng muhim aloqalar:

Birikmalarda kobalt +3, +2, 0 oksidlanish darajasini ko'rsatadi.
Nikel (II) oksidi, NiO- och to'q yashil yoki qora ranggacha bo'lgan qattiq modda. Asosiy xususiyatlar ustunlik qiladi, u vodorod va boshqa qaytaruvchi moddalar bilan metallga qaytariladi.
Nikel(II) gidroksid, Ni(OH) 2- yashil rang, suvda va ishqorlarda ozgina eriydi, ko'p kislotalarda yaxshi, asosiy xususiyatlar ustunlik qiladi. Qizdirilganda u NiO hosil qilish uchun parchalanadi.
Nikel (II) tuzlari- odatda NiO yoki Ni(OH) 2 ni turli kislotalar bilan reaksiyaga kiritish natijasida olinadi. Suvda eriydigan nikel tuzlari odatda kristall gidratlar hosil qiladi, masalan, NiSO 4 *7H 2 O, Ni(NO 3) 2 *6H 2 O. Erimaydigan nikel birikmalariga Ni 3 (PO 4) 2 fosfat va Ni 2 SiO 4 silikat kiradi. Kristalgidratlar va eritmalar odatda yashil rangga, suvsiz tuzlar esa sariq yoki jigarrang-sariq rangga ega.
Nikel (II) kompleks birikmalari juda ko'p (raqam = 6). Ularning hosil bo'lishi, masalan, nikel oksidining ammiak eritmasida erishi bilan izohlanadi. Nikel dimetilglioksimat Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2, tiniq qizil rang beradi. kislotali muhit, sifatida ishlatiladi sifatli reaktsiya nikel (II) ionlariga.
Nikel (III) birikmalari- kamroq xarakterli. Ma'lum, masalan oksidi Ni 2 O 3 *H 2 O, qora modda, nikel (II) gidroksidni ishqoriy muhitda gipoxlorit yoki galogenlar bilan oksidlash natijasida olinadi:
2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O
Kuchli oksidlovchi vosita.
Shuningdek bor nikel (III) kompleks birikmalari, masalan, K 3.
Nikel karbonil, Ni(CO) 4. Diamagnit rangsiz suyuqlik, juda uchuvchan va zaharli. -23°C da qattiqlashadi, 180-200°S gacha qizdirilganda metall nikel va karbon oksidi (II) ga parchalanadi. Ni(CO) 4 suvda ozgina eriydi, organik erituvchilarda yaxshi eriydi, suyultirilgan kislotalar va ishqorlar bilan reaksiyaga kirishmaydi.

Ilova:

Nikel ko'plab qotishmalarning tarkibiy qismidir - issiqlikka chidamli, chidamli qotishmalar (nikrom: 60% Ni + 40% Cr), zargarlik buyumlari (oq oltin, kupronikel), tangalar.
Nikel nikel qoplamasi uchun ham ishlatiladi - boshqa metall yuzasida korroziyaga chidamli qoplama hosil qiladi. Ular, shuningdek, batareyalar, musiqa asboblarining o'rash torlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi ...
Nikel zarur mikroelementlardan biridir normal rivojlanish tirik organizmlar. Hayvonlar va o'simliklardagi fermentativ reaktsiyalarda ishtirok etishi ma'lum.
Nikel teri bilan aloqa qiladigan metallarga (zargarlik buyumlari, soatlar, denim perchinlari) allergiyaga (kontakt dermatit) olib kelishi mumkin. Evropa Ittifoqi inson terisi bilan aloqa qiladigan mahsulotlarda nikel miqdorini cheklaydi.

Rudagina Olga
HF Tyumen davlat universiteti, 581gr., 2011 yil

Manbalar: Vikipediya: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ni va boshqalar,
Kimyoviy elementlarning mashhur kutubxonasi. Nikel. http://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
nomidagi Rossiya kimyo-texnika universiteti Umumiy va noorganik kimyo kafedrasi sayti. DI. Mendeleev. Jadval D.I. Mendeleev: Nikel

(koordinatsion raqamlar qavs ichida ko'rsatilgan) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Yer qobig'idagi o'rtacha nikel miqdori massa bo'yicha 8-10 -3%, okeanlarda 0,002 mg/l. Taxminan ma'lum. 50 nikel, ulardan eng muhimlari: pentlandit (Fe, Ni) 9 S 8, millerit NiS, garnierit (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskit (puit boʻlmagan) (Ni, Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nikel NiAs, annabergit Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Nikel asosan sulfidli mis-nikeldan qazib olinadi ( Kanada, Avstraliya, Janubiy Afrika) va silikat oksidlanganlaridan (Yangi Kaledoniya, Kuba, Filippin, Indoneziya va boshqalar). Dunyoning quruqlikdagi nikel zaxiralari 70 million tonnaga baholanadi.

Xususiyatlari. Nikel-kumush-oq. Kristalli. yuzga markazlashtirilgan panjara kub, a = 0,35238 nm, z = 4, bo'sh joy. RT3t guruhi. T. pl. 1455 ° S. t 2900 ° S; sal 8,90 g/sm3; C 0 p 26.l J/( . K); DH 0 pl 17,5 kJ/, DH 0 isp 370 kJ/; S 0 298 29,9 JDmol K); qattiq nikel uchun haroratga bog'liqlik darajasi lgp(hPa) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728K), suyuq nikel uchun lgp(hPa)=11,742-20830/T+ 0,61728-3170 K); harorat koeffitsienti chiziqli kengayish 13.5. 10 -6 K -1 (273-373 K); 273 K da 94,1 Vt/(m x x K), 298 K da 90,9 Vt/(m K); g 1,74 N/m (1520 °C); r 7,5 10 -8 Ohm m, harorat koeffitsienti.

r 6,75. 10 -3 K -1 (298-398 K); , 631 K. Elastik modul 196-210 GPa; s o'sishi 280-720 MPa; bog'laydi cho'zilish 40-50%; Brinell bo'yicha (tavlangan) 700-1000 MPa. Sof nikel juda egiluvchan, sovuq va issiq sharoitda yaxshi qayta ishlanishi mumkin, o'ralishi, tortilishi va zarb qilinishi mumkin. N nikel kimyoviy faol emas, lekin nozik dispersdir, nikel birikmalari bilan olinadi. past t-rah

r 6,75. 10 -3 K -1 (298-398 K); , 631 K. Elastik modul 196-210 GPa; s o'sishi 280-720 MPa; , piroforik. Standart Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 V. Oddiy haroratlarda nikel yupqa qatlam bilan qoplanmaydi. O'zaro ta'sir emas. va namlik bilan. Isitilganda

r 6,75. 10 -3 K -1 (298-398 K); , 631 K. Elastik modul 196-210 GPa; s o'sishi 280-720 MPa; Nikel ishlab chiqarish ~ 800 °C da boshlanadi. Nikel xlorid, sulfat, fosfor va ftorik kislotalar bilan juda sekin reaksiyaga kirishadi. Sirka va boshqa org unga deyarli ta'sir qilmaydi. to-sizga, ayniqsa yo'qligida. Dil bilan yaxshi reaksiyaga kirishadi. HNO3, kons. HNO 3 passivlanadi. Eritmalar va va, shuningdek, suyuq NH 3 nikelga ta'sir qilmaydi. Suvli eritmalar. NiH 2 (0 ° C dan pastda barqaror) va undan barqaror NiH bilvosita olingan. Nikel tomonidan 1400 ° C gacha deyarli so'rilmaydi, N 2 ning pH qiymati 450 ° C da 0,07% ni tashkil qiladi.

Yilni nikel NH 3 bilan reaksiyaga kirishmaydi;

Eritilgan nikel C ni eritib, Ni 3 C karbidini hosil qiladi, u ajralib chiqishi bilan parchalanadi; Ni 3 C kulrang-qora (~ 450 ° S da parchalanadi) shaklida nikelni CO 250-400 ° S da karbürizatsiya qilish orqali olinadi. CO bilan disperslangan nikel uchuvchi Ni(CO) 4 hosil qiladi.

Si bilan qotishganda kremniy dioksidi hosil qiladi; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si va NiSi mos ravishda eriydi. 1282, 1318 va 992 ° C da, Ni 3 Si va NiSi 2 - mos ravishda mos kelmaydi. 1165 va 1125 ° S da Ni 3 Si 2 845 ° S da erimasdan parchalanadi. B bilan eritilganda u boridlarni beradi: Ni 3 B (mp 1175 ° C), Ni 2 B (1240 ° C), Ni 3 B 2 (1163 ° C), Ni 4 B 3 (1580 ° C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (1600 °C da parchalanadi).

Se bilan nikel selenidlarni hosil qiladi: NiSe (mp 980 °C), Ni 3 Se 2 va NiSe 2 (mos ravishda 800 va 850 ° C da parchalanadi), Ni 6 Se 5 va Ni 21 Se 20 (faqat qattiq holatda mavjud) . Nikel Te bilan qotishtirilganda, telluridlar olinadi: NiTe va NiTe 2 (ular orasida qattiq eritmalarning keng hududi hosil bo'ladi) va boshqalar. Arsenat Ni 3 (AsO 4) 2. 8H 2 O-yashil; p-stavkasi 0,022%; to-tami parchalanadi; 200 ° C dan yuqori suvsizlanadi, ~ 1000 ° C da parchalanadi; qattiq olish. Silikat Ni 2 SiO 4 - rombik naqshli och yashil. panjara; zich 4,85 g/sm3; 1545 ° S da erimasdan parchalanadi; erimaydigan holda; konchi K-tami qizdirilganda sekin parchalanadi. Aluminat NiAl 2 O 4 (nikel shpinel) - kubikli ko'k. panjara; m.p. 2110 ° S; zich 4,50 g/sm3;

sol emas. V ; asta-sekin to-tami parchalanadi; . Eng muhim murakkab birikmalar. nikel-a m m i n s. Naib. Xarakterli xususiyat mos ravishda geksaamminlar va aquatetraminlardir.

2+ va 2+. piro- va gidrometal-lurgiya materiallarini qayta ishlash. yo'l. Silikat bilan oksidlangan (boyitish mumkin emas) uchun ikkala reduktordan foydalaning. ferronikel ishlab chiqarish uchun eritish, keyinchalik boyitish maqsadida konvertorda tozalash yoki oltingugurt (FeS 2 yoki CaSO 4) bo'lgan mat uchun eritish.

Olingan mat Fe ni olib tashlash uchun konvertorda puflanadi, so'ngra hosil bo'lgan materialdan NiO ni kamaytirish uchun maydalanadi va kuydiriladi. Metall nikel eritish orqali olinadi. Sulfidli kontsentratlarni boyitish natijasida olingan nikel kontsentratlari oxirgi bilan mat holga keltiriladi.

konvertorda tozalash. Mis-nikel matidan sekin sovutilgandan so'ng Ni 3 S 2 kontsentrati ajratiladi, u oksidlangan matlarga o'xshab, kuydiriladi va kamayadi.Oksidlangan rudalarni gidroqayta ishlash usullaridan biri qaytarilish yoki H 2 va N 2 ning ikkinchisi bilan aralashmasidir. tozalash bilan NH 3 va CO 2 eritmasi. Eritma Co.dan tozalanadi. Eritmaning NH 3 distillashi bilan parchalanishi paytida nikel gidroksokarbonat cho'kadi, u yoki kalsinlanadi va hosil bo'lgan NiO dan qaytariladi. Nikel eritish yoki qayta eritish yo'li bilan olinadi.

NH 3 eritmasida va H 2 pulpasidan NH 3 distillangandan so'ng nikel olinadi. Dr. usuli - oksidlangan sulfat kislota. Olingan eritmadan, tozalangandan so'ng, nikel ostiga yotqiziladi va hosil bo'lgan NiS konsentrati mat kabi qayta ishlanadi.

Nikel sulfidli materiallarni (kontsentratlar, matlar) gidroprocessing avtoklavlangan oksidlanishgacha kamayadi. NH 3 eritmalari (past Co kontsentratsiyasida) yoki H 2 SO 4. Ammiak eritmalaridan CuS ajratilgandan so'ng nikel ostida cho'kma hosil bo'ladi. Ni ajratish uchun,

Shuningdek qarang:

TUZILISHI

Uning davri a = 0,35238 å nm, fazo guruhi Fm3m bo'lgan yuz markazlashtirilgan kubik panjaraga ega. Ushbu kristall struktura kamida 70 GPa bosimga chidamli. Oddiy sharoitlarda nikel b-modifikatsiya shaklida mavjud bo'lib, u yuzga markazlashtirilgan kubik panjaraga ega (a = 3,5236 å). Ammo h2 atmosferasida katodli purkalgan nikel a-modifikatsiyasini hosil qiladi, u olti burchakli yaqin qadoqlangan panjaraga ega (a = 2,65 å, c = 4,32 å), u 200 ° C dan yuqori qizdirilganda kubik panjaraga aylanadi. . Yilni kubik nikelning zichligi 8,9 g/sm3 (20 °C), atom radiusi 1,24 å

XUSUSIYATLARI

Nikel egiluvchan va egiluvchan metall bo'lib, u juda nozik choyshablar va quvurlarni tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin. Uzilish kuchi 400-500 MN/m2, elastik chegarasi 80 MN/m2, oquvchanligi 120 MN/m2; nisbiy cho'zilish 40%; normal elastiklik moduli 205 Gn/m2; Brinell qattiqligi 600-800 Mn/m2. 0 dan 631K gacha bo'lgan harorat oralig'ida (yuqori chegara Kyuri nuqtasiga to'g'ri keladi). Nikelning ferromagnitligi uning atomlarining tashqi elektron qobiqlarining strukturaviy xususiyatlariga bog'liq. Nikel termal kengayishning minimal koeffitsienti (permalloy, monel metall, invar va boshqalar) bo'lgan eng muhim magnit materiallar va qotishmalarning bir qismidir.

ZAXIRALAR VA ISHLAB CHIQARISH

Nikel tabiatda juda keng tarqalgan - uning er qobig'idagi miqdori taxminan 0,01% ni tashkil qiladi. U er qobig'ida faqat bog'langan holda topilgan temir meteoritlarda mahalliy nikel mavjud (8% gacha). Uning ultramafik jinslardagi miqdori kislotali jinslarga qaraganda taxminan 200 baravar yuqori (1,2 kg / t va 8 g / t). Ultramafik jinslarda nikelning asosiy miqdori 0,13 - 0,41% Ni ni o'z ichiga olgan olivinlar bilan bog'liq.
Oʻsimliklarda oʻrtacha 5·10−5 ogʻirlik foiz, dengiz hayvonlarida 1,6·10−4, quruqlikdagi hayvonlarda 1·10−6, odam organizmida 1...2·10 nikel bor. −6.

Nikelning asosiy qismi garnierit va magnit piritdan olinadi.
Silikat rudasi aylanma quvurli pechlarda ko'mir changi bilan temir-nikel granulalariga (5-8% Ni) qaytariladi, keyin oltingugurtdan tozalanadi, kaltsiylanadi va ammiak eritmasi bilan ishlov beriladi. Eritma kislotalangandan so'ng undan elektrolitik yo'l bilan metall olinadi.
Karbonil usuli (Mond usuli): Birinchidan, mis-nikel matli sulfid rudasidan olinadi, uning ustidan CO yuqori bosim ostida o'tkaziladi. Yuqori uchuvchi tetrakarbonilnikel hosil bo'lib, uning termal parchalanishi ayniqsa sof metallni hosil qiladi.
Nikelni oksid rudasidan olishning aluminotermik usuli: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

ASLI

Sulfidli mis-nikel rudalari konlari qadimgi qalqonlar va platformalardagi chuqur yoriqlar zonalari bilan chegaralangan qatlamli gabroidlarning lopolit yoki plastinkasimon massivlari bilan bog'liq. Xarakterli xususiyat butun dunyodagi mis-nikel konlari rudalarning izchil mineral tarkibiga ega: pirrotit, pentlandit, xalkopirit, magnetit; Ulardan tashqari rudalarda pirit, kubanit, polidimit, nikelit, millerit, violarit, platina guruhi minerallari, baʼzan xromit, nikel va kobalt arsenidlari, galen, sfalerit, bornit, makinavit, valerit, grafit, tabiiy oltin bor.

Silikat nikel rudalarining ekzogen konlari universal ravishda serpentenit nurash qobig'ining u yoki bu turi bilan bog'liq. Ob-havo paytida minerallarning bosqichma-bosqich parchalanishi, shuningdek, suv yordamida harakatlanuvchi elementlarning qobiqning yuqori qismlaridan pastki qismiga o'tishi sodir bo'ladi. U erda bu elementlar ikkilamchi minerallar shaklida cho'kadi.
Ushbu turdagi konlarda nikel zahiralari mavjud bo'lib, ular sulfidli rudalardagi zaxiralaridan 3 baravar ko'p, ba'zi konlarning zaxiralari esa 1 million tonna yoki undan ko'p nikelga etadi. Silikat rudalarining katta zahiralari Yangi Kaledoniya, Filippin, Indoneziya, Avstraliya va boshqa mamlakatlarda jamlangan. Ulardagi o'rtacha nikel miqdori 1,1-2% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, rudalarda ko'pincha kobalt mavjud.

ILOVA

Nikelning katta qismi yuqori mexanik, korroziyaga qarshi, magnit yoki elektr va termoelektrik xususiyatlarga ega bo'lgan boshqa metallar (fe, cr, cu va boshqalar) bilan qotishmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Reaktiv texnologiyaning rivojlanishi va gaz turbinali agregatlarini yaratish munosabati bilan issiqlikka chidamli va issiqqa chidamli xrom-nikel qotishmalari ayniqsa muhimdir. Nikel qotishmalari yadroviy reaktor tuzilmalarida qo'llaniladi.

Ishqoriy batareyalar va korroziyaga qarshi qoplamalar ishlab chiqarishda katta miqdorda nikel iste'mol qilinadi. Egiluvchan nikel sof shaklda choyshab, quvurlar va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shuningdek, u kimyo sanoatida maxsus kimyoviy uskunalar ishlab chiqarish uchun va ko'pchilik uchun katalizator sifatida ishlatiladi kimyoviy jarayonlar. Nikel juda kam metall bo'lib, iloji bo'lsa, boshqa, arzonroq va keng tarqalgan materiallar bilan almashtirilishi kerak.

Qavs tizimlari (titan nikelid) va protezlar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ko'pgina mamlakatlarda tanga ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Qo'shma Shtatlarda 5 sentlik tanga xalq tilida nikel deb nomlanadi. Nikel musiqa asboblarining torlarini o'rash uchun ham ishlatiladi.

Nikel - Ni

TASNIFI

Strunz (8-nashr)	1/A.08-10
Nikel-Strunz (10-nashr)	1.AA.05
Dana (7-nashr)	1.1.17.2
Dana (8-nashr)	1.1.11.5
Hey's CIM Ref	1.61

Nikel (kimyoviy element) Nikel sulfidli materiallarni (kontsentratlar, matlar) gidroprocessing avtoklavlangan oksidlanishgacha kamayadi.(lat. Niccolum), Ni, kimyoviy element birinchi triada VIII guruh davriy jadval Mendeleev, atom raqami 28, atom massasi 58,70; kumushsimon oq metall, egiluvchan va egiluvchan. Tabiiy azot beshta barqaror izotop aralashmasidan iborat: 58 Ni (67,76%), 60 Ni (26,16%), 61 Ni (1,25%), 63 Ni (3,66%), 64 Ni (1 ,16%).

Tarixiy ma'lumotlar. Metallni birinchi marta nopok holatda 1751 yilda shved kimyogari A. Kronstedt, taklif qiluvchi va element nomi. 1804 yilda nemis kimyogari I. Rixter tomonidan ancha toza metall olingan. Sarlavha "N." 17-asrda ma'lum bo'lgan kupfernikel (NiAs) mineralidan keladi. va ko'pincha konchilarni mis rudalariga tashqi o'xshashligi (nemis Kupfer - mis, Nikel - tog 'ruhi, go'yo ma'dan o'rniga konchilarga chiqindi jinslarni sirg'atib yuborgan) adashtirdi. 18-asrning oʻrtalaridan boshlab. N. faqat tashqi koʻrinishi kumushga oʻxshash qotishmalarning tarkibiy qismi sifatida ishlatilgan. 19-asr oxirida nikel sanoatining keng rivojlanishi. topish bilan bog'liq yirik konlar Yangi Kaledoniya va Kanadadagi nikel rudalari va uning po'latlarning xususiyatlariga "ennobling" ta'sirini aniqlash.

Tabiatda tarqalishi. N. — yer chuqurligining elementi (mantiyaning oʻta asosli jinslarida 0,2 % massasi). Yer yadrosi nikel temirdan iborat degan gipoteza mavjud; Shunga ko'ra, umuman tuproqdagi o'rtacha N miqdori taxminan 3% ni tashkil qiladi. H. 5,8×10—3% boʻlgan yer qobigʻida u ham chuqurroq, bazalt qobigʻi deb ataladigan tomon tortadi. Yer qobig'idagi Ni Fe va Mg ning hamrohi bo'lib, bu ularning valentligi (II) va ion radiuslarining o'xshashligi bilan izohlanadi; N izomorf aralashma sifatida ikki valentli temir va magniy minerallari tarkibiga kiradi. N.ning 53 ta foydali qazilmalari maʼlum; ularning aksariyati yuqori harorat va bosimlarda, magmaning qotishi paytida yoki issiq suvli eritmalardan hosil bo'lgan. N. konlari magma va nurash qobigʻidagi jarayonlar bilan bogʻliq. Sanoat nitrat konlari (sulfid rudalari) odatda azotli va mis minerallaridan iborat (qarang.).

Yer yuzasida, biosferada N. nisbatan kuchsiz migrant hisoblanadi. U yer usti suvlarida va tirik moddalarda nisbatan kam. Ultramafik jinslar ustun bo'lgan hududlarda tuproq va o'simliklar nikel bilan boyitilgan. Jismoniy va kimyoviy xossalari 3 . Oddiy sharoitlarda vodorod b-modifikatsiya shaklida mavjud bo'lib, u yuzga markazlashtirilgan kubik panjaraga ega (a = 3,5236). Ammo H2 atmosferasida katodli purkalgan N. a-modifikatsiyasini hosil qiladi, u 200 °C dan yuqori qizdirilganda kubga aylanadigan olti burchakli qadoqlangan panjaraga ega (a = 2,65, c = 4,32) bitta. Yilni kub N.ning zichligi 8,9 g/sm (20 °C), atom radiusi 1,24, ion radiusi: Ni2+ 0,79, Ni3+ 0,72; t pl 1453 °C; t kip taxminan 3000 ° C; 20 °C da o'ziga xos issiqlik quvvati 0,440 kJ / (kg K); harorat koeffitsienti

chiziqli kengayish 13.310-6 (0‒100 °C); 25 °C da issiqlik o'tkazuvchanligi 90,1 vml (m K); 500 °C da bir xil 60,01 vm/ (m K). 20 °C da o'ziga xos elektr qarshiligi 68,4 nom m, ya'ni 6,84 mkm sm; elektr qarshiligining harorat koeffitsienti 6,8×10-3 (0‒100 °C). 2 N. egiluvchan va choʻziluvchan metall boʻlib, undan eng yupqa choyshablar va naychalar yasalishi mumkin; Uzilish kuchi 400 – 500 MN/m 2 (ya'ni 40‒50 kgf / mm 2 , ), elastik chegara 80 MN/m 2 oqish quvvati 120 MN/m 2 ; ; nisbiy cho'zilish 40%; normal elastik modul 205 Gn/m 2 . Brinell qattiqligi 600 - 800 Mn / m 0 dan 631 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida (yuqori chegara mos keladi Kyuri nuqtasi ) N. ferromagnit. Ferromagnetizm N. atomlarining tashqi elektron qavatlarining (3d8 4s2) tuzilish xususiyatlariga bogʻliq. N, Fe (3d6 4s2) va Co (3d7 4s2), shuningdek, ferromagnitlar bilan birga, tugallanmagan 3d elektron qobig'i bo'lgan elementlarga kiradi (o'tish 3d metallar). Tugallanmagan qobiqning elektronlari kompensatsiyalanmagan spin magnit momentini hosil qiladi, uning N atomlari uchun samarali qiymati 6 mB, bu erda mB Bor magnetoni. Ijobiy qiymat almashinuv o'zaro ta'siri kristallarda azot atom magnit momentlarining parallel yo'nalishiga, ya'ni ferromagnetizmga olib keladi. Xuddi shu sababga ko'ra, qotishmalar va bir qator azotli birikmalar (oksidlar, galogenidlar va boshqalar) magnit jihatdan tartibga solinadi (ular ferro- yoki kamroq tarqalgan ferrimagnit tuzilishga ega, qarang. Magnit tuzilishi ). N. eng muhimlaridan biridir magnit materiallar va minimal termal kengayish koeffitsientiga ega qotishmalar (

Kimyoviy jihatdan Ni Fe va Co ga o'xshaydi, lekin Cu va asil metallarga ham o'xshaydi. Birikmalarda u o'zgaruvchan valentlikni ko'rsatadi (ko'pincha 2-valentin). N. - metall o'rtacha faollik, So'riladi (ayniqsa, mayda ezilgan holatda) katta miqdorda gazlar (H2, CO va boshqalar); N.ning gazlar bilan toʻyinganligi uni yomonlashtiradi mexanik xususiyatlar. Kislorod bilan o'zaro ta'sir 500 ° C da boshlanadi; mayda dispers holatda, N. piroforik - havoda oʻz-oʻzidan alangalanadi. Oksidlardan eng muhimi NiO oksidi - yashil rangli kristallar, suvda deyarli erimaydigan (mineral bunsenit). Nikel tuzlari eritmalaridan gidroksidi cho'kmaga ishqorlar qo'shilganda katta hajmli olma yashil cho'kmasi hosil bo'ladi. Qizdirilganda N galogenlar bilan birikib NiX2 ni hosil qiladi. Oltingugurt bug'ida yonib, tarkibida Ni3 S2 ga o'xshash sulfid hosil qiladi. NiS monosulfidini oltingugurt bilan NiO ni qizdirish orqali olish mumkin.

Azot yuqori haroratlarda ham (1400 °C gacha) azot bilan reaksiyaga kirishmaydi. Azotning qattiq azotda eruvchanligi og'irlik bo'yicha taxminan 0,07% ni tashkil qiladi (445 ° C da). Ni3N nitridi 445 °C da NiF2, NiBr2 yoki metall kukunlari orqali NH3 ni o'tkazish orqali tayyorlanishi mumkin. At fosfor bug'lari ta'siri ostida yuqori harorat fosfid Ni3 P2 kulrang massa shaklida hosil bo'ladi. Ni ‒ As tizimida uchta arsenidning mavjudligi aniqlangan: Ni5 As2, Ni3 As (maucherit minerali) va NiAs. Ko'pgina odamlar nikel-arsenid tipidagi tuzilishga ega (atomlar zich olti burchakli o'rash hosil qiladi, ularning barcha oktaedral bo'shliqlari Ni atomlari bilan band). metallidlar. Stabil bo'lmagan karbid Ni3C ni 300 ° C da CO atmosferasida N kukunini sekin (yuzlab soat) karburizatsiya qilish (sementlash) orqali olish mumkin. IN suyuqlik holati N. sezilarli darajada S ni eritib yuboradi, u sovutish paytida grafit shaklida cho'kadi. Grafit ajralib chiqqanda N. egiluvchanligini va bosim ostida ishlov berish qobiliyatini yoʻqotadi.

Kuchlanish qatorida Ni Fe ning o'ng tomonida (ularning normal potentsiallari mos ravishda ‒0,44 V va ‒0,24 V) va shuning uchun suyultirilgan kislotalarda Fe ga qaraganda sekinroq eriydi. N. suvga nisbatan barqaror. Organik kislotalar N.ga u bilan uzoq vaqt aloqa qilgandagina taʼsir qiladi. Oltingugurt va xlorid kislotasi N.ni asta-sekin eritib yuboring; suyultirilgan azot - juda oson; konsentrlangan HNO3 azotni passivlashtiradi, lekin temirdan kamroq darajada.

Kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda 2 valentli Ni tuzlari hosil bo'ladi. Deyarli barcha Ni(II) tuzlari va kuchli kislotalar Ular suvda yaxshi eriydi, ularning eritmalari gidroliz tufayli kislotali bo'ladi. Karbon va fosfor kislotalari kabi nisbatan kuchsiz kislotalarning tuzlari juda kam eriydi. Ko'pchilik N tuzlari kalsinlanganda (600 - 800 ° C) parchalanadi. Eng ko'p ishlatiladigan tuzlardan biri NiSO4 sulfat zumrad yashil kristallari NiSO4 × 7H2 O - nikel sulfat ko'rinishidagi eritmalardan kristallanadi. Kuchli ishqorlar N.ga taʼsir qilmaydi, lekin u eriydi ammiak eritmalari(NH4 )2 CO3 ishtirokida eruvchan hosil bo'lishi bilan ammiak, kuchli ko'k rangga bo'yalgan; Ularning aksariyati 2 + va komplekslarning mavjudligi bilan tavsiflanadi. Rudalardan ammiak olishning gidrometallurgiya usullari ammiakning tanlab hosil bo'lishiga asoslangan. NaOCI va NaOBr Ni (II) tuzlari eritmalaridan cho'kadi, Ni (OH) 3 gidroksid qora rangda. IN murakkab birikmalar Ni, Co dan farqli o'laroq, odatda 2 valentli. Murakkab ulanish Ni bilan dimetilglioksim(C4 H7 O2 N)2 Ni Ni ni analitik aniqlash uchun ishlatiladi.

At ko'tarilgan haroratlar N. azot oksidlari, SO2 va NH3 bilan oʻzaro taʼsir qiladi. CO qizdirilganda uning mayda maydalangan kukuniga ta'sir qilganda, karbonil Ni (CO) 4 hosil bo'ladi (2-rasmga qarang). Metall karbonillar).

Karbonilning termal dissotsiatsiyasi eng toza N ni hosil qiladi.

Kvitansiya. Umumiy ishlab chiqarishning 80% ga yaqini (SSSRdan tashqari) sulfidli mis-nikel rudalaridan olinadi. Flotatsiya yo‘li bilan tanlab boyitilgandan so‘ng rudadan mis, nikel va pirrotit kontsentratlari ajratiladi. Flyslar bilan aralashtirilgan nikel rudasi konsentrati chiqindi jinslarni ajratish va nikelni 10-15% Ni ni o'z ichiga olgan sulfid eritmasiga (mat) olish uchun elektr shaftalarda yoki reverber pechlarda eritiladi. Odatda, elektr eritish (SSSRda asosiy eritish usuli) qisman oksidlovchi qovurish va kontsentratning aglomeratsiyasidan oldin amalga oshiriladi. Ni bilan birga Fe, Co ning bir qismi va deyarli barcha Cu va asil metallar mat rangga kiradi. Fe oksidlanish yo‘li bilan ajratilgandan so‘ng (konvertorlarda suyuq matni puflash orqali) Cu va Ni sulfidlarining qotishmasi olinadi - mat, u asta-sekin sovutiladi, mayda maydalanadi va Cu va Ni ni ajratish uchun flotatsiyaga yuboriladi. Nikel kontsentrati NiO ga suyultirilgan qatlamda pishiriladi. Metall elektr yoy pechlarida NiO ni kamaytirish orqali olinadi. Anodlar qo'pol metalldan quyiladi va elektrolitik tarzda tozalanadi. Elektrolit N. tarkibidagi aralashmalarning miqdori (110-darajali) 0,01% ni tashkil qiladi.

Karbonil ishlab chiqarish 100-200 atm va 200-250 ° S haroratda amalga oshiriladi va uning parchalanishi atmosfera bosimi va taxminan 200 ° S haroratda havo kirishisiz amalga oshiriladi. Ni (CO) 4 ning parchalanishi nikel qoplamalarini ishlab chiqarish va turli xil mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ham qo'llaniladi (issiq matritsada parchalanish).

Zamonaviy "avtojen" jarayonlarda eritish kislorod bilan boyitilgan havo bilan sulfidlarning oksidlanishi paytida chiqarilgan issiqlik yordamida amalga oshiriladi. Bu uglerodli yoqilg'ilarni yo'q qilish, sulfat kislota yoki elementar oltingugurt ishlab chiqarish uchun mos bo'lgan SO2 ga boy gazlarni ishlab chiqarish, shuningdek, jarayon samaradorligini keskin oshirish imkonini beradi. Eng to'liq va istiqbolli - suyuq sulfidlarning oksidlanishi. Nikel konsentratlarini yuqori harorat va bosimda kislorod ishtirokida kislotalar yoki ammiak eritmalari bilan ishlov berishga asoslangan jarayonlar (avtoklav jarayonlari) tobora keng tarqalgan. Odatda N. eritmaga oʻtkaziladi, undan boy sulfidli konsentrat yoki metall kukuni (bosim ostida vodorod bilan qaytarilishi) holida ajratib olinadi.

Silikat (oksidlangan) rudalardan azot, shuningdek, eritish zaryadiga gips yoki pirit kabi oqimlarni kiritish orqali mat holda konsentratsiyalanishi mumkin. Qaytarilish-sulfidlanishli eritish odatda val pechlarida amalga oshiriladi; hosil bo'lgan mat tarkibida 16‒20% Ni, 16‒18% S, qolganlari Fe. Matdan metallni olish texnologiyasi yuqorida tavsiflanganga o'xshaydi, faqat Cu ajratish operatsiyasi ko'pincha o'tkazib yuboriladi. Oksidlangan rudalarda Co ning miqdori past bo'lsa, po'lat ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan ferronikel olish uchun ularni qaytaruvchi eritishga o'tkazish maqsadga muvofiqdir. Oksidlangan rudalardan azot olish uchun gidrometallurgiya usullari ham qo'llaniladi - oldindan qaytarilgan rudani ammiak bilan yuvish, sulfat kislotani avtoklavda yuvish va boshqalar.

Ilova. Ni ning katta qismi yuqori mexanik, korroziyaga qarshi, magnit yoki elektr va termoelektrik xususiyatlari bilan ajralib turadigan boshqa metallar (Fe, Cr, Cu va boshqalar) bilan qotishmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Reaktiv texnologiyaning rivojlanishi va gaz turbinali agregatlarini yaratish munosabati bilan issiqqa chidamli va issiqqa chidamli xrom-nikel qotishmalari ayniqsa muhimdir (qarang. Nikel qotishmalari).

Ishqoriy batareyalar va korroziyaga qarshi qoplamalar ishlab chiqarish uchun katta miqdordagi N ishlatiladi. Egiluvchan N. sof shaklda choyshab, quvurlar va boshqalar tayyorlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, u kimyo sanoatida maxsus kimyoviy uskunalar ishlab chiqarish uchun va ko'plab kimyoviy jarayonlar uchun katalizator sifatida ishlatiladi. N. juda kam metall boʻlib, iloji boʻlsa, boshqa, arzonroq va keng tarqalgan materiallar bilan almashtirilishi kerak.

N. rudalarini qayta ishlash tarkibida SO2 va koʻpincha As2 O3 boʻlgan zaharli gazlar ajralib chiqishi bilan kechadi. Karbonil usuli yordamida azotni tozalashda ishlatiladigan CO juda zaharli; juda zaharli va juda uchuvchan Ni (CO)4. Uning havo bilan aralashmasi 60 ° C da portlaydi. Nazorat choralari: uskunaning zichligi, yaxshilangan shamollatish.

A. V. Vanyukov.

Tanadagi nikel muhim ahamiyatga ega mikroelement. Uning o'simliklardagi o'rtacha miqdori xom ashyoda 5,0 × 10-5%, quruqlikdagi hayvonlarning tanasida 1,0 × 10-5%, dengiz hayvonlarida - 1,6 × 10-5%. Hayvon organizmida N. jigar, teri va ichki sekretsiya bezlarida uchraydi; keratinlashtirilgan to'qimalarda (ayniqsa, patlarda) to'planadi. N.ning fiziologik roli yetarlicha oʻrganilmagan. Aniqlanishicha, N. arginaza fermentini faollashtiradi, taʼsir qiladi oksidlanish jarayonlari; o'simliklarda bir qator ishtirok etadi fermentativ reaktsiyalar(karboksillanish, peptid bog'larning gidrolizi va boshqalar). N. bilan boyitilgan tuproqlarda uning oʻsimliklardagi miqdori 30 barobar va undan koʻproq ortishi mumkin, bu esa endemik kasalliklarga (oʻsimliklarda — xunuk shakllar, hayvonlarda — shox pardada N. toʻplanishi koʻpayishi bilan bogʻliq koʻz kasalliklari: keratit, keratokonjunktivit) yuzaga keladi. .

I. F. Gribovskaya.

Ripan R., Ceteanu I., Noorganik kimyo, 2-jild - Metallar, trans. rumdan, M., 1972, s. 581‒614; Metallurglarning rangli metallar bo'yicha qo'llanmasi, 2-jild.