Никель что это за металл: цена, сплавы, физические свойства, характеристика, применение

Никель — Продукция — Норникель

ОАО «Кольская ГМК»

ПНК-УТ1, УТ2, УТ3, УТ3 ПМ, УТ4, Л6,8 Порошковая металлургия Сварочные электроды Химическая промышленностьоi> ПНК-УТ3 ХП (ХПЛ) Химическая промышленность

ПНК-УТ1 3,0-3,5 ПНК-УТ2 2,51-2,99 ПНК-УТ3 1,91-2,50 ПНК-УТ3 ПМ 1,91-2,60 ПНК-УТ3 ХП 1,91-2,60 ПНК-УТЗ ХПЛ 1,60-2,60 ПНК-УТ4 1,41-1,90 ПНК-Л6 0,81-1,00 ПНК-Л8 0,45-0,60

ПНК-УТ1 5,0-10,0 <20 80% min ПНК-УТ2 3,5-9,0 <20 80% min ПНК-УТ3 3,0-6,0 <20, 80% min ПНК-УТ3-ПМ 3,0-6,0 <11,4 50% min, <120 99,99% min ПНК-УТ3-ХП 2,0-6,0 <20 50% min ПНК-УТЗ-ХПЛ 1,5-6,0 <20 50% min ПНК-УТ4 1,0-4,5<20 80% min ПНК-Л6 0,8-3,0 <20 85% min ПНК-Л8 0,6-2,5 <20 85% min

Описание: ПНК-УT1, ПНК-УТ2, ПНК-УТ3, ПНК-УТ4 в полиэтиленовых бочках Объем бочки: 48 и 65 л Вес бочки: 75-100 кг Описание: ПНК-Л6, ПНК-Л8 в полиэтиленовых бочках Объем бочки: 48 и 65 л Вес бочки: 50-75 кг

Дьявольская медь или невероятная история никелирования | Архив С.

О.К. | 2016

В ходе исторического исследования, проведенного специалистами немецкой компании PROFACTOR Armaturen GmbH, было замечено, что ещё 100 лет назад никель считался драгоценным металлом. Его добыча была слишком трудоемкой и дорогой. То малое количество никеля, которое удавалось получить, скупали европейские ювелиры, в основном, немцы. Этот драгметалл был тогда в моде. Из него изготовляли кулоны, браслеты и диадемы, которые украшали пышные волосы первых красавиц Европы.

До 90-х годов ХХ века в европейских странах была популярна никелированная сантехника из Италии, её так и называли – «итальянская», тогда как в Германии производили большей частью хромовую сантехнику – более дорогую и престижную. Последняя была более популярной! Однако времена изменились, никелированная сантехника начала применяться повсеместно, а хромовая осталась на рынке лишь в узком сегменте – для декоративных нужд.

 

Слово «никель» было ругательным

С момента обнаружения и идентификации никеля, этот металл сопровождают загадочные явления, мистические истории и череда случайностей. Загадки начинаются с названия металла, так как Nickel не имеет однозначного перевода, есть разные версии, и все они связаны с Германией.

Тщательно исследовать никель начали немецкие рудокопы, которые трудились на рудниках в Саксонии и Богемии. Они искали и добывали медную руду, однако часто наталкивались на странную породу красноватого цвета, в которой надеялись обнаружить медь. Все их попытки были тщетны, медь из руды не извлекалась. Более того, при плавлении загадочного минерала выделялись мышьяковые газы, которые отравляли плавильщиков. Поэтому «зловредную руду» прозвали Nickel – это ругательное слово на языке немецких горняков и плавильщиков означало «двуличный или лживый», «чертёнок» или «злой дух».

На старинных рудниках Саксонско- Богемских земель в обиходе у горняков существовало ещё одно название «ложной руды» — Kupfernickel (купферникель), что означало «Медь Злого духа», «Медь Дьявола» или «Дьявольская медь». В конце XVII века европейцы ещё верили в гномов – маленьких горных жителей, добытчиков и хранителей драгоценных камней и металлов.

Именно немецкие рудокопы распространили легенду о насмешливом и злом гноме Нике, который жил в горах Саксонии и любил подразнить горняков тем, что подкладывал им вместо медной руды похожий на неё минерал. Именно его рудокопы называли «купферникель», то есть «медь, принадлежащая гному Нику или Дьяволу». Эта «дьявольская руда», не содержащая медь, впоследствии стала именоваться никелевой рудой.

 

Как Рихтер очистил «дьявольскую руду»

В начале XIX века внимательно изучать «дьявольскую руду» взялся немецкий химик Иеремия Рихтер – один из основателей учения о стехиометрии. В 1792-94 годах он опубликовал научную работу «Начала стехиометрии, или способ измерения химических элементов». В 1804 году, в процессе очистки никеля, Рихтер провел 32 перекристаллизации никелевого купороса (сульфата никеля) и таким образом получил чистый металл. Рихтер написал научную статью: «Об абсолютно чистом никеле, благородном металле, его получении и свойствах». В своём труде о свойствах «дьявольской руды» немецкий учёный с большой точностью перечислил основные качества никеля: сопротивление коррозии, магнитные свойства и пластичность.

После открытия чистого никеля, благородный металл был принят учёным сообществом в качестве отдельного химического элемента. Niccolum (Ni) является 28 элементом в Периодической системе химических элементов таблицы Менделеева. В своей книге «Основы химии», изданной в Санкт-Петербурге в 1869 году, Дмитрий Иванович Менделеев писал о никеле: «…этому металлу предстоит обширное практическое применение, как в чистом состоянии, так и в форме сплавов». Русский учёный предвидел, что на территории России будут найдены огромные запасы никеля, которые позволят применять благородный металл в промышленном масштабе.

 

Никель в России

Менделеев оказался прав! На территории России обнаружено около 35% мировых запасов никеля. Крупнейшие сульфидные медно-никелевые месторождения находятся в Красноярском крае под Норильском и на территории Кольского полуострова в Ждановском. Норильские запасы составляют свыше 85% российских запасов этого металла, Мурманские месторождения содержат 10%, а остальные принадлежат силикатно-никелевым месторождениям, находящимся на Урале.

В старейшем горнозаводском центре России – на Урале силикатно-никелевые руды обнаружили в 20-х годах XIX века на Петровском руднике. Первоначально их приняли за медные руды, поэтому плавка минерала оказалась неудачной. Уральские плавильщики не смогли выделить медь из «дьявольской руды» и повторили ошибку, ранее совершенную коллегами-металлургами в Германии. В результате, уральские рудники никеля были заброшены на долгие годы. В середине XIX века неосвоенной рудой заинтересовался горный инженер М. Данилов, который идентифицировал её, как никелевую. Он инициировал разведку полезного минерала и открыл новые никелевые месторождения. Русскому инженеру удалось разработать оригинальный метод плавки силикатных никелевых руд и выплавить металлический никель. С этого исторического момента, произошедшего в 1874 году, и зародилась российская никелевая промышленность.

В конце XIX и в начале XX века на мировом рынке наступила «никелевая лихорадка»! Было обнаружено важное свойство никеля – улучшать качество стали. В этой связи, никель начали активно использовать в военных целях, в частности, в производстве корабельной брони. Именно тогда военно-морской флот Англии, Франции и России одели в усовершенствованную броню – высокопрочную легированную сталь с добавлением никеля. Военные приняли во внимание, что присутствие никеля в легированных сталях способствует увеличению прочности и улучшению структуры сплава.

В наше время сталь, легированная никелем, больше используется в мирных целях. Из неё изготовляют хирургические инструменты, химическую аппаратуру и другие изделия. Вместе с тем, широкое применение в авиационно-космической технике, в быту, в ювелирном деле, находят различные никелевые сплавы, их количество превышает 3000! Не менее популярен никель в качестве покрытия. Тонкая пленка никеля, нанесенная на железо, латунь или другой металл, позволяя сберечь его от коррозии и любого атмосферного воздействия. Именно это качество никеля широко используется при изготовлении инженерной сантехники.

 

Никелирование середины XIX века

Аналитические исследования и экспертиза никелевого рынка по итогам 2015 года выявили, что 67% потребления никеля пришлось на производство нержавеющей стали, 17% на сплавы без железа, 7% на никелирование (в том числе сантехнических изделий) и 9% на прочие применения, например, на никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd), порошковую металлургию, химические реактивы и т.д. Однако специалисты PROFACTOR Armaturen GmbH заметили, что никель-кадмиевые аккумуляторы начали безнадежно устаревать и сдавать свои позиции, им на смену приходят более эффективные литиевые аналоги. В этой связи, использование никеля в изготовлении аккумуляторов с каждым годом всё больше снижается.

В настоящее время широко распространено гальваническое никелирование, начало которому было положено в середине XIX века. Тогда для осаждения никеля брали азотно-никелевую соль, которая, как оказалось впоследствии, даёт плохие результаты. Гораздо эффективнее было осаждение никеля из двойной серно-аммиачно-никелевой соли, предложенное в 1842 году профессором Бётгером во Франкфурте. Немецкий учёный впервые указал на свойства никеля, осажденного гальваническим током. Увы, в то время никель ещё не умели качественно отделять от посторонних примесей, которые мешали гальваническим путём наносить покрытие. Поэтому европейцы не воспользовались новой технологией, долгие годы она дожидалась своего звёздного часа. Никелирование активно начали применять в Европе лишь после того, как оно прижилось и развилось в Северной Америке. С тех пор нанесение никеля на изделия из стали и сплавов (в том числе латунной сантехники) защищает от коррозии (в атмосферных условиях, в растворах щёлочей, солей и слабых органических кислот), повышает износостойкость деталей, а также служит в защитно-декоративных целях.

 

Никелирование, как предотвращение выщелачивание цинка

Производители инженерной сантехники, в том числе PROFACTOR и другие немецкие компании, никелируют латунные изделия не только для того, чтобы повысить привлекательность внешнего вида товара, но и предотвратить негативный процесс – вымывание цинка.

Дело в том, что ряд неблагоприятных факторов способствует выщелачиванию цинка из латунного оборудования, например, трещины и поры, недостаточный доступ кислорода, некачественная питьевая или техническая вода с повышенной агрессивностью. Из-за этих факторов латунные фитинги, краны или вентили, не покрытые никелем, подвергаются особому виду коррозии. Выщелачивание проявляет себя в виде поверхностной коррозии или локально ограниченного образования продуктов коррозии в виде наростов.

В неблагоприятной среде негативный процесс в латунных изделиях начинается с того, что медь и цинк переходят в раствор, более благородная медь осаждается на поверхности, образуя губчатый пористый осадок. В результате структура сплава становится пористой. Губчатые медные наросты, не содержащие цинка, нестойкие и неплотные, поэтому они активнее разрушаются. При этом, цинк остается в растворе или осаждается в виде солей на поверхности. Это процесс проходит очень быстро и проникает вглубь материала, что провоцирует его разрушение. Прочность латунного изделия, попавшего «в переделку», сильно снижается, и оно быстро приходит в негодность.

Некоторые немецкие производители изготавливают сантехническое оборудование из специальной латуни, устойчивой к вымыванию цинка, что соответствует требованиям стандартов качестве DIN EN 1254/3 (E) класс A (наивысшая категория). Однако чаще всего, чтобы предотвратить выщелачивание цинка латунные изделия никелируют – это менее дорогой, но столь же эффективный способ. Никелированная инженерная сантехника надежна и способна служить дольше, чем латунные аналоги без никелировки.

Никель – Обзор рынка металлов – Годовой отчет ПАО «ГМК «Норильский никель» за 2019 г.

Основные тенденции на рынке никеля

В 2019 году дефицит на рынке никеля сократился до 42 тыс. тонн (по сравнению с 149 тыс. тонн в 2018 году). Рост потребления в секторе нержавеющей стали в Китае при снижении в других регионах и возрастающий спрос со стороны производства аккумуляторов были полностью нивелированы рекордным увеличением производства чернового ферроникеля (ЧФН) в результате ввода новых мощностей в Индонезии и КНР.

В первом полугодии 2019 года цена на никель показывала смешанную динамику и характеризовалась повышенной волатильностью. Высокий спрос в секторе нержавеющей стали в Китае и последствия прорыва дамбы на железорудном активе Vale в Бразилии, из-за чего могло сократиться производство никеля на активах Компании, были уравновешены влиянием на рынок негативных макроэкономических факторов вследствие эскалации торговой войны между США и Китаем и низкими значениями индекса деловой активности в мировом производственном секторе.

«Норникель» — № 1 по производству высокосортного никеля % «Норникель» — № 2 по производству первичного никеля %

В начале второго полугодия произошло повышение цены на фоне слухов о повторном введении запрета на экспорт руды из Индонезии и новостей о повышении капиталоемкости потенциальных проектов по выщелачиваниюВыщелачивание — избирательное растворение одного или нескольких компонентов обрабатываемого твердого материала в органических растворителях или водных растворах неорганических веществ. Может быть кислотным (с применением кислот) или хлорным. латеритной руды. В августе правительство Индонезии официально объявило о том, что запрет на экспорт никелевой руды будет введен с 1 января 2020 года, на два года раньше запланированного, с целью увеличения переработки сырьевых ресурсов внутри страны и увеличения их добавленной стоимости. В связи с этим в начале сентября цена на никель взлетела до 18 625 долл. США / т (самый высокий уровень за последние пять лет), но затем начался период консолидации. В четвертом квартале цена снизилась на фоне значительного спада продаж электромобилей в Китае из-за уменьшения государственного субсидирования и стагнации рынка нержавеющей стали, что также сопровождалось падением рыночных премий на никель.

Потребление первичного никеля по регионам % Среднегодовые цены на никель долл. США / т

’14	’15	’16	’17	’18	’19
16 867	11 807	9 609	10 411	13 122	13 936

Источник: Лондонская биржа металлов (Cash Settlement) Цена никеля на Лондонской бирже металлов долл. США / т

1. Прорыв дамбы на железорудном активе Vale в Бразилии, вызвавший опасения о возможном снижении производства никеля
2. Значительный рост производства нержавеющей стали в Китае
3. Позитивные ожидания участников рынка от американо-китайских переговоров по разрешению торговых противоречий
4. Оптимистичные показатели индекса деловой активности в Китае
5. Получение компанией SLN разрешения на экспорт никелевой руды из Новой Каледонии
6. Повышение властями США пошлины на китайские товары стоимостью 200 млрд долл. США с 10 до 25%
7. Укрепление доллара США
8. Остановка производства ферроникеля на предприятии Onca Puma, принадлежащем Vale
9. Встреча президента Индонезии с исполнительными директорами китайских компаний Tsingshan, Huayou и Brunp
10. Новости о повышении капиталоемкости потенциальных проектов по выщелачиванию латеритной руды в Индонезии
11. Первые сообщения о возможном запрете экспорта никелевой руды из Индонезии с начала 2020 года
12. Остановка производства на предприятии Ramu в Папуа — Новой Гвинее из-за разлива промышленных отходов
13. Официальное объявление о запрете экспорта руды из Индонезии с 1 января 2020 года
14. Возобновление производства на Onca Puma
15. Отток запасов никеля со складов Лондонской биржи металлов
16. Значительный спад продаж электромобилей в Китае
17. Расторжение соглашения по продаже сульфата никеля с австралийского проекта Sconi компанией SK
18. Опасения участников рынка в связи с угрозой досрочного прекращения экспорта руды из Индонезии
19. Новость о том, что Vale спишет 1,6 млрд долл. США с балансовой стоимости никелевого актива Goro в Новой Каледонии
20. Начало поставок никеля на склады Лондонской биржи металлов
21. Одобрение Европейской комиссией планов по субсидированию производства аккумуляторных батарей в Европе на сумму 3,2 млрд евро
22. Достижение США и Китаем договоренностей об условиях заключения первой фазы торговой сделки

Баланс рынка

В 2019 году дефицит на рынке снизился до 42 тыс. тонн (по сравнению со 149 тыс. тонн в 2018 году). В первую очередь это было обусловлено ростом производства чернового ферроникеля в Индонезии и Китае (на 32%, или 228 тыс. тонн) благодаря поставкам дешевой латеритной руды с высоким содержаниемСодержание металла — отношение массы металла в сухом материале к полной сухой массе материала, выраженное в процентах или граммах на тонну. никеля. Незначительно увеличилось производство рафинированного никеля (на 1%, или 11 тыс. тонн) и его химических соединений (на 22%, или 21 тыс. тонн) — преимущественно в результате роста производства сульфата никеля в Китае, используемого для изготовления литиевых аккумуляторов. В то же время производство прочих форм низкосортного никеля снизилось на 4%, или 17 тыс. тонн.

Потребление увеличилось на 6%, или 133 тыс. тонн, в основном в результате роста спроса на никель в сегменте нержавеющей стали в Китае (на 13%, или 127 тыс. тонн). При этом потребление в прочих регионах суммарно снизилось на 5%, или 32 тыс. тонн. Потребление никеля для изготовления прекурсоров катодного материала, используемого при производстве литиевых аккумуляторов, выросло на 26%, или 38 тыс. тонн, в результате роста электрификации транспорта. Спрос со стороны спецсталей и сплавов увеличился на 2%, а потребление в гальванических покрытиях сократилось на 1%.

Совокупные запасы никеля на Лондонской бирже металлов (ЛБМ) и Шанхайской фондовой бирже (ШФБ) снизились на 16%, до 191 тыс. тонн. Наблюдавшийся на протяжении двух лет и заметно активизировавшийся в сентябре — октябре отток складских запасов прекратился в декабре, когда на склады ЛБМ было поставлено 85 тыс. тонн никеля. Ключевыми причинами оттока металла из складских запасов (117 тыс.  тонн в январе — ноябре 2019 года) стали высокие ожидания спроса со стороны батарейного сектора в 2020–2021 годах, запрет на экспорт индонезийской никелевой руды, а также задержки строительства проектов по выщелачиванию латеритной руды в Индонезии. Однако когда в четвертом квартале произошло падение цены на никель, «бумажная прибыль» спекулянтов стала снижаться, а стоимость обслуживания длинных физических позиций возросла, что спровоцировало приток металла обратно на биржу.

Баланс производства и потребления никеля тыс. т Источник: данные Компании

Потребление

Основные области потребления

Основной областью применения никеля является производство нержавеющих сталей (более 70% в 2019 году). Нержавеющая сталь выпускается в виде различных марок. Наиболее распространенной является аустенитная нержавеющая сталь (более 3/4 выпускаемой нержавеющей стали в мире), в том числе 300-й и 200-й серий.

Сталь 300-й серии имеет повышенное содержание никеля: в основном от 8 до 12%, в отдельных марках — до 20%. Добавление никеля в такой пропорции усиливает коррозионную стойкость и прочность в широком диапазоне температурного режима эксплуатации, придает стали хорошую пластичность и устойчивость в агрессивных средах, делает ее немагнитной. Данная серия является наиболее универсальной и имеет широкую область применения в строительстве, а также в пищевой, химической и транспортной промышленности, энергетике и других отраслях.

Потребление никеля по отраслям %

Сталь 200-й серии (с пониженным содержанием никеля за счет легирования марганцем) не является полноценной заменой для марок с высоким содержанием никеля. Она подвержена поверхностной (точечной) коррозии, не обладает жаростойкостью и устойчивостью к агрессивным средам, однако благодаря меньшей стоимости широко используется в производстве потребительских товаров, например бытовой техники. Более 90% выпуска стали 200-й серии сосредоточено в КНР и Индии.

Никель также используется в сталях аустенитно-ферритного класса (дуплексы), которые характеризуются высоким содержанием хрома (18–25%) и молибдена (1–4%), однако доля этих марок в мировой выплавке составляет всего 1–2%.

Ферритные и мартенситные марки нержавеющей стали (400-я серия) в основном не содержат никель и сходны по свойствам с низкоуглеродистой сталью повышенной коррозионной стойкости, уступая по механическим свойствам аустенитной нержавеющей стали. Основные области применения — производство выхлопных систем автомобилей, каркасов контейнеров для перевозки грузов, нагревателей воды, стиральных машин, столовых приборов и посуды, архитектурного декора интерьеров, бритвенных лезвий.

При производстве нержавеющей стали используются практически все типы никельсодержащего сырья (за исключением таких специфических форм, как порошок и химические соединения никеля). Поскольку качество используемого никеля практически не влияет на качество нержавеющей стали, свою потребность в нем сталелитейные предприятия удовлетворяют в первую очередь за счет дешевых видов сырья. Вследствие этого в последние годы происходит снижение доли высокосортного никеля в структуре потребления никелевых единиц при производстве нержавеющей стали.

В 2019 году общая выплавка нержавеющей стали выросла на 5%, до рекордных 53 млн тонн. Прирост был вызван прежде всего наращиванием производства в секторе нержавеющей стали в Китае, где потребление никеля увеличилось на 13%, или 127 тыс. тонн, вследствие роста спроса и ограничения экспорта нержавеющей стали из Индонезии. Производство никельсодержащей 300-й серии выросло более чем на 1,2 млн тонн, из которых более 75% пришлось на компанию Tsingshan, крупнейшего производителя нержавеющей стали в мире.

После значительного роста в 2018 году производство нержавеющей стали в Индонезии увеличилось всего на 50 тыс. тонн, или на 1 тыс. тонн никеля. Основной прирост пришелся на 200-ю серию с пониженным содержанием никеля, тогда как производство 300-й серии незначительно снизилось. Одновременно произошло перераспределение экспортных потоков нержавеющей стали из-за увеличения торговых пошлин на индонезийскую продукцию в КНР и ряде других стран. Экспорт в Китай снизился на 635 тыс.  тонн, а в Индию, Южную Корею, Италию, Тайвань и Таиланд суммарно вырос на 650 тыс. тонн.

Производство нержавеющей стали по сериям млн т Источник: данные Компании

На фоне увеличения производства в Китае, растущей доступности низкосортного никеля и дешевого индонезийского экспорта производство нержавеющей стали в других странах и регионах существенно снизилось. Особенно сильное падение было зафиксировано в странах Европы и Южной Африки, а также в Японии и на Тайване. На 7% снизилась общая выплавка нержавеющей стали в США, но потребление первичного никеля уменьшилось всего на 2%, или 1 тыс. тонн, из-за снижения производства 400-й серии, которая не содержит никеля.

В результате роста мирового выпуска стали 300-й серии на 2%, 200-й серии на 17% и незначительного снижения средней доли ломов потребление первичного никеля при производстве нержавеющей стали увеличилось на 6%, до 1,75 млн тонн. Несмотря на это, использование высокосортного никеля в производстве нержавеющей стали сократилось на 131 тыс.  тонн, что прежде всего обусловлено выросшим предложением чернового ферроникеля.

Структура потребления никеля тыс. т Источник: данные Компании

В аккумуляторной промышленности никель используется в качестве одного из основных компонентов при производстве прекурсоров катодного материала для батарейных ячеек. При этом динамика потребления никеля для различных типов аккумулятора различается.

Литиевые аккумуляторы (Li-ion). Впервые были внедрены в эксплуатацию в 1991 году и получили повсеместное распространение благодаря высокой энергоемкости и сохранению емкости батареи после относительно большого количества перезарядок.

Никель-металлгидридные аккумуляторы (Ni-MH). Были разработаны в 1989 году (для замены никель-кадмиевых аккумуляторов, чтобы избежать использования кадмия). Рынок данных аккумуляторов в настоящее время растет незначительными темпами, только за счет развития гибридных автомобилей отдельных производителей, и испытывает значительную конкуренцию со стороны литиевых аккумуляторов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd). Первые аккумуляторы, использующие никель, были разработаны в 1899 году. В настоящее время их применение ограничено из-за запрета Евросоюзом использования кадмия по причине его токсичности.

Увеличение производства литиевых аккумуляторов прежде всего обусловлено электрификацией автотранспорта. С 2016 по 2019 год среднегодовой рост выпуска электромобилей (подключаемых гибридов и автомобилей на аккумуляторных батареях) составил порядка 45%. Основными факторами роста электрификации транспорта являются государственное стимулирование, а также ужесточение экологических норм, улучшение технических характеристик аккумуляторов и удешевление производства батарейных ячеек.

Одним из центров роста производства электромобилей в последние годы оставался Китай. К 2025 году КНР планирует увеличить продажи NEV (электромобили и подключаемые гибриды) до 25% от общих продаж автомобилей. Достижению цели должно способствовать внедрение инициатив по стимулированию роста электрификации автотранспорта, включая субсидии на покупку электромобилей и введение обязательных требований для крупных автопроизводителей по производству электромобилей и подключаемых гибридов. Однако во втором полугодии 2019 года произошло значительное сокращение государственных субсидий, что впервые привело к снижению продаж NEV в стране, на 4% по сравнению с предыдущим годом.

На этом фоне центр роста аккумуляторной промышленности смещается в Европу. В ряде стран, включая Бельгию, Германию, Великобританию и Францию, покупатели получают существенные субсидии на покупку электромобилей и налоговые стимулы, а в Норвегии, где доля электромобилей уже составила 42% от общих продаж автомобилей, покупатель освобождается от уплаты налога на регистрацию автомобиля и налога на добавленную стоимость (НДС).

Доля Европы в мировых продажах NEV выросла с 23% в 2018 году до 27% в 2019 году, и прогнозируется дальнейшее увеличение до 38% к 2025 году. В марте 2019 года Европейская комиссия утвердила новые требования по выбросам парниковых газов от автомобильного транспорта, которые предполагают сокращение эмиссии CO₂ к 2030 году более чем вдвое по сравнению с 2018 годом. Данная инициатива стимулирует автопроизводителей к ускоренной электрификации под угрозой многомиллиардных штрафов. В ожидании увеличения спроса в регионе создается цепочка производства аккумуляторов: суммарные мощности (CATL, LG Chem, SK Innovation, Samsung, Northvolt) уже превышают 400 ГВт · ч, заявленные к 2025 году, что эквивалентно 300 тыс. тонн никеля.

Производство батарейных ячеек — одна из финальных стадий изготовления аккумулятора, которой предшествуют производство прекурсоров катодного материала, а затем, при добавлении лития, графита или кремния в качестве анодаАнод — черновой металл (никель или медь), полученный в процессе анодной плавки и направляемый на электролитическое рафинирование (электролиз), где он растворяется., — самого катодного материала. Центром производства прекурсоров катодного материала в 2019 году оставался Китай (61% мирового выпуска), тогда как катодный материал производился в Китае (43%), Японии (30%) и Южной Корее (26%).

Различают несколько разновидностей литиевых аккумуляторов в зависимости от используемых в катоде материалов: LCO (литий, оксидОксид — соединение химического элемента с кислородом. кобальта), LFP (литий, железо, фосфат), LMO (литий, оксид марганца), NCM (никель, кобальт, марганец) и NCA (никель, кобальт, алюминий).

Основной областью применения LCO является портативная электроника. Ввиду высокой цены на кобальт, нестабильности химических соединений и низкой мощности LCO не используются в электромобилях. Однако прочие типы катодов нашли широкое применение в данном секторе. При этом отмечается замещение LFP и LMO никельсодержащими NCM и NCA, что объясняется их более высокой гравиметрической и объемной энергоемкостью, позволяющей увеличить запас хода.

Рост потребления никеля в производстве литиевых аккумуляторов обусловлен не только увеличением доли никельсодержащих типов, но и увеличением среднего содержания никеля в катодном материале из-за стремления заместить дорогостоящие кобальтовые единицы. Если в 2016 году основную долю производства никель-магниевых соединений катодного материала занимал NCM 1:1:1 (массовая доля никеля к общей массе катода — 20%), то в 2019 году большую часть составили никель-интенсивные химические соединения NCM 6:2:2 (36%) и NCM 5:3:2 (30%). В перспективе ожидается переход на NCM 8:1:1 с содержанием никеля 48%, а некоторые компании заявляют о планах коммерческого производства LNO — катодного материала с содержанием никеля более 50%.

Дальнейшее развитие автомобильной промышленности с растущей популярностью электромобилей и гибридов, а также вектор развития технологий производства катодного материала в сторону никельсодержащих типов в долгосрочной перспективе создают предпосылки для значимого роста потребления первичного никеля в данном секторе.

Изменение спроса в других отраслях потребления было незначительным. Спрос на никель в секторе спецсталей, отличающихся улучшенными конструкционными свойствами и повышенной устойчивостью, вырос на 3%, или 4 тыс. тонн. Потребление со стороны сегмента жаропрочных сплавов с высоким содержанием никеля, входящих в число ключевых материалов в производстве авиационных двигателей, осталось неизменным. Основные производители пассажирских самолетов формируют портфель заказов на срок до 8–10 лет, что поддержит устойчивый уровень спроса на никель в данном секторе даже несмотря на временное прекращение эксплуатации Boeing 737 Max. Потребление никеля для производства стандартных сплавов упало на 1%, или 2 тыс. тонн, вследствие невысокого спроса со стороны нефтегазовой промышленности в условиях понижательной динамики цены на нефть в 2019 году.

Никель широко применяется для нанесения декоративных и защитных гальванопокрытий, обладающих высокой коррозионной устойчивостью, повышенной твердостью и декоративными свойствами, которые используются как для антикоррозионной защиты, так и в качестве альтернативы хромированию. В 2019 году потребление никеля в гальванопокрытиях несколько сократилось (на 1%, или 2 тыс. тонн) из-за уменьшения спроса в Китае и прочих странах Азии на фоне снижения доступности высокосортного никеля, традиционно использующегося в высокопремиальном сегменте гальванопокрытий.

Производство

Производимый первичный никель можно разделить на две основные группы:

• высокосортный никель (катоды, брикеты, карбонильный никель, химические соединения никеля), производимый как из сульфидного, так и из латеритного сырья. Основными производителями в 2019 году являлись «Норникель», Jinchuan, Glencore, Vale, Sherritt и BHP;
• низкосортный никель (ферроникель, черновой ферроникель и оксид никеля), производимый только из латеритного сырья. Основными производителями в 2019 году являлись предприятия, выпускающие черновой ферроникель в КНР и Индонезии, а также производители ферроникеля: Eramet, Posco, South 32, Anglo American и Pamco.

В 2019 году производство первичного никеля увеличилось на 11%, или 242 тыс. тонн, по сравнению с предыдущим годом, преимущественно за счет роста выпуска низкосортного никеля (черновой ферроникель).

Отдельно стоит отметить рост производства сульфата никеля, являющегося ключевым сырьем в производстве прекурсоров катодного материала для литиевых аккумуляторов. Помимо интегрированного производства сульфата никеля, использующего штейн, основными источниками сырья для производства сульфата остаются полупродукты гидрометаллургии (смешанный гидроксидный остаток и смешанный сульфидный остаток) и неочищенный сульфат никеля, являющийся попутным продуктом производства меди и металлов платиновой группы. Основным сырьем для производства сульфата в 2019 году стали полупродукты гидрометаллургии, а также никелевые брикеты и порошки, которые растворяют при дефиците прочих источников сырья.

Производство первичного никеля млн т Источник: данные Компании

В 2019 году выпуск высокосортного никеля увеличился на 3%, или 32 тыс. тонн. Несмотря на незначительное снижение производства у Vale и BHP, рост выплавки рафинированного металла был достигнут в результате повышения производства у «Норникеля» и Jinchuan.

Производство низкосортного никеля увеличилось на 17%, или 211 тыс. тонн, вследствие существенного увеличения выпуска чернового ферроникеля.

Ключевым фактором наращивания производства чернового ферроникеля в Китае (на 24%, до 584 тыс. тонн) в 2019 году стал рекордный уровень выплавки нержавеющей стали в стране при устойчивом росте импорта руды. В Индонезии запуск нового производства компании Jinchuan и наращивание производственных мощностей на уже существующих предприятиях, ориентирующихся на местные ресурсы руды с высоким содержанием никеля, привели к увеличению выпуска чернового ферроникеля на 46%, или 114 тыс.  тонн.

Производство чернового ферроникеля тыс. т Импорт никелевой руды в КНР млн т

ICMM • What are minerals and metals?

Считается, что существует более 4000 различных полезных ископаемых, многие из которых содержат металлы.

Руды представляют собой твердые, природные неорганические вещества, которые залегают в земной коре. Они образовались без вмешательства человека и имеют определенный химический состав и кристаллическую структуру.

Металлы представляют собой простые вещества (например, золото, серебро и медь), которые имеют кристаллическую структуру в твердом состоянии и содержатся в рудах. Для них часто характерны такие свойства, как хорошая электропроводность и теплопроводность, внешний блеск и ковкость. Металлы, которые мы видим в нашей повседневной жизни, производятся путем переработки металлических руд. Для этого, в большинстве случаев, требуются химические вещества и особые технологии.

Распространенные группы металлов

Металлы обычно делят на группы по свойствам или назначению. Названия этих групп не являются точными или научными, однако отражают общее назначение или свойства металлов:

Благородные металлы включают в себя золото, серебро и платину. Около 90 процентов всего золота добывается на золотых приисках. Остальные 10 процентов добываются как побочный продукт при добыче других металлов, таких как медь и никель. Благородные металлы обращаются на мировых рынках и имеют различное назначение — от ювелирных изделий и электронных компонентов до каталитических конвертеров в автомобилях.

Неблагородные металлы включают в себя менее дорогостоящие металлы, главным образом медь, свинец и цинк. В очищенном виде эти металлы обычно обращаются на мировых рынках в различных стандартных формах и размерах. Они представляют собой основные строительные материалы и используются повсюду в мире.

Черные металлы включают в себя металлы с высоким содержанием железа, которое входит во все виды стали. Железо на латыни имеет название ferrum, под которым этот металл известен нам из периодической таблицы Менделеева. К этой группе обычно относят такие металлы, как хром, кобальт, марганец и молибден, поскольку они преимущественно используются для улучшения свойств стали.

Цветные металлы включают в себя алюминий, медь, свинец, магний, никель, олово и цинк, и их основное назначение не связано с выплавкой стали. Обратите внимание, что некоторые из неблагородных металлов также относятся к этой группе, и поэтому выбор группы для классификации металлов зависит от контекста.

Редкоземельные металлы не настолько редко встречаются в земной коре, однако их добыча связана с определенными сложностями. К ним относятся скандий, иттрий, лантан и 14 элементов, следующих за лантаном в периодической таблице (лантанидов). Они повсеместно используются, хотя и в небольших объемах, в производстве стекла, керамики, глазури, магнитов, лазеров и телевизионных трубок, а также в переработке нефти.

Сплавы производятся путем смешивания двух или более металлов для получения нового уникального вещества, химические и физические свойства которого отличаются от свойств составляющих его компонентов. Свыше 90 процентов металлов на сегодняшний используются в сплавах.

Легирующие элементы обычно добавляются к чистым металлам для повышения их прочности или улучшения определенных свойств, таких как коррозионная стойкость, износостойкость и легкость в обработке. Растущие промышленные требования, такие как высокая тугоплавкость, повышенная прочность для использования в системах под давлением, усталостная прочность, легкий вес и упругость, а нередко их комбинации, лежат в основе разработки самых разнообразных сплавов.

Наиболее распространенные сплавы в широком смысле относятся к сталям, В эти изначально прочные сплавы железа и углерода добавляются другие вещества, которые дополнительно усиливают их долговечность и другие характеристики.  Например, в автомобиле встречается более 10 различных стальных сплавов: в кузове, зубчатых передачах, тягах, коленчатых валах и клапанах и так далее.

Эксперты прогнозируют, что спрос на более энергоэффективные системы, информационные технологии и космические исследования станет основным движущим фактором разработки новых сплавов в этом столетии.

Какие отрасли формируют спрос на металлы

Чтобы лучше понимать взаимосвязь между макроэкономическими событиями, ценами на металлы и перспективами акций их производителей полезно знать, кто формирует спрос на конкретный металл. Так понимание структуры потребления палладия могло подсказать инвестору торговую возможность заработать на ралли этого металла в 2019 – начале 2020 гг.

Ключевым драйвером для большинства цветных металлов выступает Китай, который формирует существенную долю спроса. При этом разные металлы находят применение в разных отраслях промышленности, что делает их ценообразование зависимым от ситуации в этих отраслях. Если производство в них растет, то растет и потребление металла, что позитивно сказывается на его стоимости и стоимости акций его производителей. Если же отрасли-потребители металла стагнируют, то спрос на него может расти медленнее предложения или даже сокращаться, что станет причиной профицита и снижения цен.

Приводим краткий справочник структуры потребления металлов, которые производят российские компании.

Палладий

Львиную долю спроса на палладий предъявляет автомобильная промышленность, где этот металл используется для производства каталитических элементов, очищающих выхлопные газы. По мере принятия все более строгих экологических стандартов количество металла в элементах растет, что способствует росту спроса при стабильном уровне предложения. Прогнозы до 2024 г. предполагают сохранение структурного дефицита на рынке этого металла.

Читайте также: Американские горки – как палладий стал дороже золота

По оценке российского производителя палладия ГМК Норильский Никель, лидерами в промышленном потреблении палладия являются: США — с долей 28% в мировом потреблении, затем с небольшим отрывом следуют Китай (24%) и Европа (21%).

Платина

Платина также, как и палладий, широко применяется в автокатализаторах. Металл используется по большей части для автомобилей с дизельными двигателями, а общемировой тренд предполагает рост доли более экологичной техники — бензиновой и гибридной. В других отраслях промышленности платина, в качестве катализатора, используется на некоторых этапах нефтепереработки, при производстве азотных удобрений и силиконов.

В отличие от палладия, платина является полноценным драгоценным металлом и широко применима в ювелирных изделиях. Также металл используется в оборудовании для производства стекла, в электронных устройствах, а также в биомедицине.

Цены на платину стабильно снижаются с 2011 г. В 2020 г. на фоне распродаж, связанных с эпидемией коронавируса, котировки обновили минимумы с 2004 г. Низкие цены на металл могут способствовать более широкой сфере его применения, в частности автопроизводители могут рассмотреть замену палладия на платину там, где это экономически целесообразно.

В России платину производит ГМК Норильский никель, который в 2017 г. занимал четвертое место в мире по производству этого металла с долей рынка 11%.

Никель

Потребителей никеля можно разделить на первичных и конечных. Первичные потребители формируют спрос на сам никель, в то время как конечные потребители — на никелесодержащие изделия и сплавы. Крупнейшими первичными потребителями никеля являются производители нержавеющей стали. На их долю приходится около 2/3 всего потребления. Ключевым регионом по потреблению является Китай, на который приходится 55% всего спроса. На прочие азиатские страны приходится еще 20%.

Ключевой отраслью, спрос со стороны которой уверенно растет, является производство аккумуляторных батарей. Основным драйвером является тренд на увеличение доли гибридного и электрического автотранспорта, который может быть актуальным и в долгосрочной перспективе.

Медь

Благодаря сочетанию пластичности, хорошей электропроводимости и высокой теплоемкости металл незаменим во многих отраслях промышленности, среди которых наибольшую долю в потреблении имеют электроэнергетика, строительство и коммунальное хозяйство. Также высока доля потребления со стороны производителей бытовой электротехники. Более 40% всего спроса на медь формируется в Китае.

Читайте также: Какие перспективы для инвестора предлагает рынок меди

Первичное потребление меди, по данным Wood Mackenzie, на 74% обеспечено производством медной катанки, 12% составляет прокат и около 10% медные трубы.

Среди российских компаний, акции которых торгуются на Московской бирже, крупным производителем меди является ГМК Норильский никель.

Алюминий

Алюминий занимает второе место по объемам потребления в мире, уступая лишь стали. Половина всего мирового производства и потребления алюминия приходится на Китай, который задает тренды на рынке алюминия. На втором и третьем местах по объему потребления — рынки Европы и США.

Среди отраслей более половины всего потребления приходится на транспортный и строительный сектора. Широкое применение металл нашел в авиастроении, благодаря сочетанию легкости и устойчивости к коррозии.

Одним из крупнейших производителей алюминия является российская компания ОК РУСАЛ, на долю которой приходится более 6% мирового производства.

Золото

Половина мирового спроса на золото формируется со стороны производства ювелирных изделий, около 40% — это, по сути, инвестиционный спрос. Мировые центробанки покупают золото в целях хранения резервов, а международные инвесторы активно используют золото для спекуляций. В частности, значительно возрастает спрос на золото в периоды высокой волатильности, когда инвесторы спешат защитить свои средства, традиционно рассматривая золото, как один из самых надежных активов для сохранения стоимости.

Промышленный спрос на золото составляет около 10%, из которых большая часть приходится использование в электронике.

Читайте также: Что нужно знать о золоте, или как купить спокойствие

Доля, приходящаяся на ювелирную продукцию, в динамике постепенно снижается. Одновременно растут запасы мировых центральных банков и частных инвесторов. Именно поэтому, значимым фактором, влияющим на стоимость золота, является сентимент на мировых финансовых рынках. Золото как металл, необходимый в производстве, с 2000 г. ослабил свои позиции почти на 15%.

Перспективы золота в качестве промышленного металла не радужные, однако сложившийся стереотип, что золото является лучшим активом для сохранения капитала, может еще долго поддерживать высокий спрос на этот металл.

Среди наиболее крупных российских золотодобытчиков можно отметить компании Полюс и Polymetal.

Титан

При одинаковой прочности титановые конструкции легче стальных на 45%, что стало одним из определяющих факторов его использования в виде сплавов в аэрокосмической промышленности, на которую приходится более 50% потребления, по данным Roskill.

Российская компания ВСМПО-Ависма является одним из крупнейших поставщиков титановой продукции. Около 70% выручки составляет экспорт, отраслевая структура которого представлена на диаграмме.

Читайте также: ВСМПО-АВИСМА. Разбор эмитента

Из-за общемирового карантина, призванного сдерживать эпидемию коронавируса, отрасль авиационного производства может оказаться в стагнации. Восстановление может начаться не ранее второй половины 2021 г. Спрос со стороны индустриального применения также оказался под давлением, ведь значительная доля приходится на строительство буровых и нефтедобывающих платформ.

В долгосрочной перспективе — прогнозы восстановления и дальнейший рост спроса со стороны авиационной отрасли, а также активное расширение применения титана в медицине, например, в качестве имплантов.

Читайте также: Рынок стали. Что нужно знать о секторе

Следите за материалами БКС Экспресс в Telegram

НАЧАТЬ ИНВЕСТИРОВАТЬ

БКС Брокер

: Металлургия: образование, работа, бизнес :: MarkMet.ru

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ НИКЕЛЯ

Никель (Ni) — металл серебристо-белого цвета, достаточно твердый и вязкий, имеющий широкое применение и важное значение в технике. Он был открыт в 1751 г. Название элемента происходит от второй части названия минерала «купферникель»— фальшивая медь.

Никель состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 58, 60, 61, 62, 64. Кроме того, получено шесть искусственных радиоактивных изотопов никеля с массовыми числами 56, 57, 59, 63, 66, 66. Ряд радиоактивных изотопов никеля находит практическое применение. Кристаллическая структура никеля — гранецентрированная. Физические и механические свойства никеля характеризуются следующими данными:

 

Атомная масса	58,71
Плотность при 20°С, г/см3	8,9
Температура, °С
плавления	1455
кипения	3000
Скрытая теплота, кал/г:
плавления	73
испарения	1450
Коэффициент линейного расширения при 20—100°С, 1/град	0,00001с
Теплопроводность при 0—100°С, кал/(см·сек·град)	0,142
Удельное электросопротивление, ом· мм2/м	0,068
Модуль нормальной упругости, кГ/мм2	20000
Модуль сдвига, кГ/мм2	7300
Предел упругости отожженного никеля, кГ/мм2	8
Предел текучести никеля, кГ/мм2:
отожженного	12
деформированного	70
Временное сопротивление никеля, кГ/мм2:
отожженного	40—50
деформированного	70-90
Относительное удлинение никеля, %:
отожженного	35—40
деформированного . . · · .	2-4
Твердость НВ никеля, кГ/мм2:
литого	60—70
отожженного	70—90
деформированного	200
Ударная вязкость отожженного никеля. кГ/мм2 .	18
Предел усталости никеля на базе 107 циклов. кГ/мм2:
отожженного	16,6
деформированного	29

 

 

Никель обладает ценными химическими и механическими свойствами. Хорошая пластичность позволяет получать из него различные изделия методом деформации в холодном и горячем состоянии.

Никель является одним из самых активных катализаторов среди металлов.

Добавки никеля к другим металлам существенным образом изменяют их свойства и создают возможности для получения широкого ассортимента различных очень ценных материалов. Поэтому главной областью применения никеля являются различные сплавы. Известно более 3000 сплавов, в состав которых входит никель. Получение никелевых сплавов основано на различною рода взаимодействиях, в которые вступает никель с другими элементами.

Непрерывные твердые растворы с никелем дают марганец, железо, кобальт, медь, палладий, родий, иридий, платина. Ограниченные твердые растворы с никелем образуют бериллий, бор, углерод, магний, алюминий, кремний, фосфор, титан, ванадий, хром, цинк, галлий, германий, мышьяк, цирконий, ниобий, молибден, рутений, индий, олово, сурьма, лантан, тантал, вольфрам, рений, осмий, висмут и уран.

Различные соединения образуют с никелем водород, азот, кислород, сера, селен, теллур, фтор, хлор, бром и иод. Не взаимодействуют с никелем гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций, кальций, стронций, барий и иридий.

Никель в чистом виде применяют в качестве антикоррозионных защитных покрытий, наносимых методом плакирования и гальванопластикой. Плакирование никелем применяют для предохранения от коррозии железа и нелегированных сталей путем получения двух- и трехслойного металла. Это значительно удешевляет стоимость изделий, изготовленных из такого металла взамен изделий из чистого никеля. Электролитические покрытия никелем наносят на алюминий, магний, цинк и чугун.

Из чистого никеля изготовляют также различные аппараты, приборы, котлы и тигли с высокой коррозионной стойкостью и постоянством физических свойств, а из никелевых материалов — резервуары и цистерны для хранения в них пищевых продуктов, химических реагентов, эфирных масел, для транспортирования щелочей и других химических и пищевых продуктов, для плавления едких щелочей.

Никелевые трубы применяют для изготовления конденсаторов в производстве водорода, для перекачки щелочей в химическом производстве. Никелевые химически стойкие инструменты широко используют в медицине и научно-исследовательской работе. Никель применяется для приборов радиолокации, телевидения, дистанционного управления процессами в атомной технике. Никелевые пластинки применяют в механических прерывателях нейтронного пучка для получения нейтронных импульсов с большой энергией.

Порошкообразный никель используют в каталитических процессах, в реакциях гидрогенизации непредельных углеводородов, циклических альдегидов, спиртов, ароматических углеводородов. Каталитические свойства никеля аналогичны таким же свойствам платины и палладия. Поэтому никель, как более дешевый материал, широко применяется взамен этих металлов в качестве катализатора при гидрогенизационных процессах.

На основе порошков чистого никеля изготовляют пористые фильтры для фильтрования газов, топлива и других продуктов в химической промышленности. Порошкообразный никель потребляют также в производстве никелевых сплавов и в качестве связки при изготовлении твердых и сверхтвердых материалов.

Никель применяют в качестве аккумуляторных электродов в щелочных аккумуляторах.

В сплавах никель участвует главным образом в сочетании с железом и кобальтом. Он является легирующим элементом в различных конструкционных сталях, а также в магнитных и немагнитных сплавах, сплавах с особыми физическими свойствами, нержавеющих и жаропрочных сталях. Значительно распространены сплавы на никелевой основе в сочетании с хромом, молибденом, алюминием, титаном, бериллием.

Большую группу сплавов представляют сплавы никеля на медной основе — типа монель, нейзильбер, латуни и бронзы. Широко применяетеся никель в чугунах.

Медноникелевый сплав монель, содержащий 68—70% Ni и 28—30% Сu, обладает весьма высокой коррозионной стойкостью в кислотах и щелочах, во влажной и морской атмосфере и поэтому используется в химической и электротехнической промышленности, в морском оборудовании, при производстве и хранении пищевых продуктов и в медицине. Его применяют также для (плакирования железа и стали.

Никель и сплавы на никелевой основе играют важную роль в конструкциях некоторых типов мощных атомных реакторов. Никелевые сплавы применяются з атомных реакторах в качестве защитных высокотемпературных оболочек для предохранения от коррозии урановых стержней.

Большое значение имеют сплавы типа инвар с низким коэффициентом расширения, а также сплавы типа инвар с добавкой кобальта (ковар). Никелевые литые жаропрочные сплавы находят применение в конструкциях стационарных газовых турбин и реактивных двигателей самолетов.

 

НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы на никелевой основе применяют для электротехнических целей, а также в качестве кислотостойких, жаростойких и жаропрочных материалов.

Для электротехнических целей используют проволоку из марганцовистого никеля марок НМц2,5 и НМц5 для свечей автомобильных, авиационных и тракторных двигателей; из сплавов алюмель и хромель Т для термопар; из сплава хромель К для компенсационных проводов.

 

Кислотостойкие никелевые сплавы. Материалы этой группы представляют собой сплавы на никелевой основе, легированные хромом, вольфрамом, молибденом, медью и другими элементами. Никелевые сплавы, легированные хромом и вольфрамом, являются стойкими в агрессивных окислительных средах, а cплавы, не содержащие хрома (никель — медь и никель — молибден), являются стойкими в агрессивных неокислительных средах. Для повышения коррозионной стойкости никелевые сплавы легируются кремнием, алюминием и другими элементами.

Сплав  монель. Этот сплав относится к кислотостойким сплавам на никелевой основе, содержащим в качестве основного легирующего элемента медь. Он обладает очень высокой коррозионной стойкостью, высоким временным сопротивлением и хорошей пластичностью в холодном и горячем состояниях. Монель-металл практически не подвергается коррозии в сухом воздухе и дистиллированной воде, стоек против действия разбавленной серной кислоты, крепких щелочей, большинства органических кислот, сухих газов яри обычной температуре и морской воды. Химический состав его по ГОСТ 49(2—52 указан в табл. 350 и 351. Монель-металл находит широкое применение для изготовления изделий, от которых требуется высокая коррозионная стойкость и механическая прочность—в химической, судостроительной, медицинской, нефтяной, текстильной и других отраслях машине- и аппаратостроения.

Из монель-металла марки НМЖМц 28-2,5-11,5 изготовляют листы, полосы, ленты, прутки, проволоку, трубы.

Монель К представляет собой обычный монель-металл, легированный алюминием и упрочненный термической обработкой. Его применяют в тех случаях, когда требуется более высокая прочность, чем у обычного Монель-металл а:           для клапанов насосов,

пружин и других деталей высокой прочности и высокой коррозионной стойкости. Не рекомендуется применять этот сплав для работы при температурах выше 315°С в средах, содержащих сернистые соединения. Из сплава изготовляют поковки, прутки, ленты, трубы.

Монель S по сравнению с обычным  монель-металлом содержит повышенное количество кремния (3—5%). Его применяют для отливки деталей, от которых требуется высокая прочность, гидравлическая плотность, высокая химическая стойкость и хорошая сопротивляемость истиранию: седла клапанов, трущиеся детали газовых турбин и других машин.

Инконель — никелевый сплав, содержащий в качестве основных легирующих элементов хром и железо, применяется для деталей, работающих в окислительных средах и при высоких температурах. Не рекомендуется применять этот сплав для деталей, работающих при температурах выше 815°С в средах, содержащих сернистые соединения.

Большую группу кислотостойких никелевых сплавов составляют сплавы, в состав, которых в качестве одного из основных легирующих элехментов входит молибден.

Хастелой А (ЭИ460). Основными легирующими элементами в сплаве являются молибден и железо. Его применяют для деталей оборудования, работающих в соляной кислоте при температуре до 70°С, в разбавленной (до 50%) серной кислоте вплоть до кипения. Наилучшее сочетание коррозионной стойкости и вязкости сплава достигается после закалки с 1150—1175°С в воде или на воздухе. Не рекомендуется применять сплав в окислительных средах.

Хастелой В (ЭИ461). Этот сплав обладает более высоким содержанием молибдена, чем хастелой А. Кроме того, в его состав входит ванадий. Сплав применяют для изготовления деталей, работающих в соляной кислоте всех концентраций, нагретой вплоть до температуры кипения, а также в других неокислительных кислотах и на воздухе при температурах до 760°С. Оптимальное сочетание свойств сплава достигается после закалки в воде или <на воздухе.

Хастелой С (ЭП375) — сплав на никелевой основе, в котором основными легирующими компонентами являются молибден, Хром, вольфрам и железо. Этот сплав предназначен для изготовления деталей оборудования, работающих при средних температурах в следующих окислительных средах: влажный хлор, гипохлориты, хлорное железо и хлорная медь, азотная и фосфорная кислоты, смеси соляной кислоты с серной кислотой при окислительных условиях, морская вода, уксусная и муравьиная кислоты и их соли. При работе на воздухе сплав может быть использован до 1090ЧС. Сплав не рекомендуется для работы ;в азотной кислоте при температуре выше ЖС.

Хастелой D — сплав на никелевой основе; в качестве главных легирующих элементов он содержит кремний и медь. Его применяют для получения деталей путем литья в землю или в кокиль, работающих с горячими растворами серной кислоты всех концентраций с температурой до 70°С. Не рекомендуется применять этот сплав для работы в окислительных  средах. Из-за высокой твердости сплав с большим трудом обрабатывается резанием. Для улучшения обрабатываемости сплав подвергают отжигу при температурах 1050-1080 °С а затем медленно охлаждают

Ха стелой F — сплав, основными компонентами которого являются никель, железо, хром, молибден, таллий и ниобий. Из него изготовляют детали, которые работают в контакте с кислотами и щелочами в окислительно – восстановительных условиях. Он хорошо сопротивляется коррозии под напряжением в растворах хлоридов. Полуфабрикаты из этого сплава поставляют в виде листов, прутков и отливок.

Нионель — никелевый сплав, в котором основными компонентами являются никель, молибден, хром, железо, медь и титан. Сплав применяют для изготовления емкостей под хранение фосфорной и серной кислот, а также горячих растворов каустической соды.

Иллиум G — сплав никеля с хромом, легированный аллюминием, молибденом, железом, вольфрамом, медью. Сплав хорошо сопротивляется воздействию серной, фосфорной, азотной и органических кислот, смесей минеральных кислот и солей, а так- же морской воды, фтористых и сернистых соединений. Сплав используют в химическом машиностроении для высокопрочных литых деталей — для насосов и для оборудования вискозного производства. Не рекомендуется применять сплав для деталей, работающих в контакте с галогенами и их кислотами.

 

Жаропрочные никелевые сплавы

Сплавы никеля с хромом с присадкой других легирующих элементов — титана, алюминия, молибдена, вольфрама, ниобия, стронция и др. — широко используются в качестве жаропрочных деформируемых материалов. Эти сплавы применяются для изготовления наиболее напряженных деталей газотурбинных двигателей и других силовых установок. Свойства никелевых жаропрочных сплавов в сильной степени зависят от режима термической обработки.

Никелевые литейные жаропрочные сплавы имеют более высокие пределы длительной прочности, чем аналогичные сплавы в деформированном состоянии. Это связано с особенностями кристаллизации сплавов, сопровождающейся образованием карбидных и боридных фаз по границам зерен, затрудняющих развитие трещин по этим границам. Литейные сплавы подвергаются легированию в большей степени, чем деформируемые сплавы, так как в последних оно ограничено необходимостью применения горячей пластической деформации, которая весьма затрудняется при сильном легировании. Литейные сплавы обладают также большей технологичностью, чем деформируемые сплавы, особенно при изготовлении изделий сложной формы. Однако литейные сплавы имеют более низкую ударную вязкость, чем деформируемые сплавы. За счет улучшения качества слитка и применения прогрессивных методов горячей механической обработки разрыв между возможным температурным уровнем работоспособности жаропрочных сплавов в литом и деформированном состояниях значительно сокращен.

Сплавы марок ХН717ТЮ и ХН77ТЮР применяют для изготовления рабочих лопаток и дисков газовых турбин. В состаренном состоянии эти сплавы имеют более высокую прочность и твердость, но (пониженную пластичность и ударную вязкость. Они обладают высокими характеристиками жаропрочности до 750°С. При более высоких температурах надежная работа их сохраняется при пониженных нагрузках.

Сплавы ХН77ТЮ и ХН77ТЮР обладают высоким сопротивлением усталости и окислению и незначительным сопротивлением надрезу. При длительном нагревании перед закалкой поверхностные слои сплавов обедняю гея хромом, титаном и алюминием, поэтому при изготовлении из них лопаток газовых турбин обедненный слой необходимо удалять. Для обеспечения высоких жаропрочных и эксплуатационных свойств необходимо добиваться получения путем ковки и штамповки равномерных зерен металла диаметром 0,5—,1,0 мм.

Из сплавов марок ХН70ВМТЮ и ХН70МВТЮБ изготовляют рабочие лопатки газотурбинных двигателей, работающих при 800—850°С. После механической обработки детали подвергают термической обработке. (Нагревают детали в атмосфере аргона, а дополнительное старение проводят в обычной воздушной среде. После такой обработки детали становятся нечувствительными к надрезу.

Сплав ХН67МВТЮ предназначен для рабочих лопаток газовых турбин, работающих при температурах 770—850°С.

Жаростойкие деформируемые никелевые сплавы превосходят никель по сопротивлению окислению при высоких температурах. Они обладают высокой технологической пластичностью и хорошей свариваемостью. Жаростойкость никеля обычно повышается за счет добавок хрома. Никелевые сплавы с хромом (нихромы) содержат от 15 до 30% Сr. Кроме того, в состав никелевых жаростойких сплавов для повышения жаростойкости вводятся алюминий и другие легирующие элементы.

Никелевые деформируемые жаростойкие сплавы применяют для изготовления деталей, работающих при температурах 700—1100°C.

В качестве конструкционных жаростойких материалов применяются нихромы, которые наряду с высокой жаростойкостью обладают повышенной жаропрочностью. Жаропрочность этих сплавов повышают легированием тугоплавкими элементами, образующими стойкие карбиды или карбонитриды (ниобий, титан).

Деформируемые жаростойкие никелевые сплавы, обладающие удовлетворительной способностью к холодной деформации, пригодны для изготовления деталей из листа методом глубокой вытяжки и гибки.

Применение сплавов:

ХН78Т — жаровые трубы камер сгорания газовых турбин, работающих при 700— 900°С;

ХН75МБТЮ — жаровые трубы камер сгорания газовых турбин, форсажных камер реактивных двигателей, работающих пои 700—900°С;

ΧΗ60В — жаровые трубы камер сгорания турбин, форсажных камер, створок форсажных камер двигателей, работающих при 850—1000°С;

ХН70Ю и ХН60Ю—карманы смесителей жаровых труб, требующих жаростойкости до 1100°C.

Никель, поставка от производителя «НКМ Норд»

ООО «НКМ Норд», выступая прямым представителем крупного холдинга по производству и поставке цветных металлов и сплавов, которые используются с целью легирования сталей, представляет на рынке Санкт-Петербурга и Москвы никель и его сплавы по доступным ценам.

Оглавление

Никель – элемент, который широко применяется в производстве конструкционных материалов. Он жаропрочен, невосприимчив к коррозионным воздействиям, демонстрирует хорошую устойчивость к интенсивным механическим нагрузкам в условиях высоких температур. Поговорим об этих и других характеристиках никеля более подробно.

Краткая информация о никеле

Никель (Ni) – элемент, определенное количество которого содержится в морской воде, а также в земной коре. Очень много Ni присутствует в составе расплавленного ядра нашей планеты. По сути – это достаточно распространенный металл, обладающий превосходной ковкостью и пластичностью. В жидкое состояние он переходит при температуре 1453°С. Находясь в твердом состоянии, никель демонстрирует выраженные ферромагнитные характеристики, которые пропадают при температуре 358°С. В периодическую систему элемент внесен под номером 28.

При контакте с воздухом поверхность металла покрывается тонкой оксидной пленкой, которая делает материал стабильным в воздушной среде и защищает его от глубокого окисления.

История открытия никеля

Чистый никель был выделен в 1804 году в процессе химической реакции, направленной на восстановление его сульфата. Сделал это химик из Германии по имени Иеремия Рихтер. До той поры присутствие Ni в составе некоторых химических соединений уже ни у кого не вызывало сомнений. Однако в научных кругах никто не осмеливался полностью причислить элемент к категории металлов, ведь дополнительно элемент демонстрировал свойства, которые для металлов совершенно нехарактерны.

Физические свойства никеля

Свойство	Никель
Атомный номер	28
Атомная масса, а.е.м	58,69
Атомный диаметр, пм	248
Плотность, г/см³	8,902
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль)	0,443
Теплопроводность, Вт/(м·K)	90,9
Температура плавления, °С	1453
Температура кипения, °С	2730-2915
Теплота плавления, кДж/моль	17,61
Теплота испарения, кДж/моль	378,6
Молярный объем, см³/моль	6,6
Группа металлов	Тяжелый металл

Химические свойства никеля

Свойство	Никель
Ковалентный радиус, пм	115
Радиус иона, пм	(+2e) 69
Электроотрицательность (по Полингу):	1,91
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	3, 2, 0

Сплавы из никеля и марки никелевых сталей

Марки сплавов, в состав которых входит Ni, поражают своим многообразием:

• катодные листы, пластины и полосы из никеля марок Н0 и Н1 – содержат смесь кобальта и никеля, производятся путем электролиза;
• полосы, катодные листы, гранулы, обрезы и прочая продукция из никеля марок Н2, Н3, Н4 – содержат смесь кобальта и никеля, производятся путем электролиза, прессования отходов, температурного рафинирования, а также путем переплавки.
• проволока, листы, прутки, ленты и полосы – полуфабрикаты марок НП1, НП2, НП3, НП4, которые содержат смесь кобальта и никеля;
• стержни и листы полуфабрикатного анодного никеля марок НПА1 и НПА2 – содержат смесь никеля с кобальтом;
• стержни и листы непассивирующегося анодного никеля марки НПАН – полуфабрикатный Ni, дополненный присадками на основе кобальта;
• кремнистый никель марки НКО,2 с присадками на основе кобальта – поступает на рынок в виде проволоки;
• марганцевый никель с присадками на основе кобальта (марки НМц1, НМц2, НМц2,5 и НМц5) – содержит смесь Ni и кобальта, поступает на рынок в виде проволоки.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• жаропрочность и  устойчивость к воздействию высоких температур;
• устойчивость против коррозионных воздействий, стабильность, которую Ni демонстрирует во многих агрессивных средах.

Выраженный недостаток у никеля только один: заключается он в высокой стоимости материала.

Области применения

Чаще всего никель входит в состав конструкционных сплавов. В обязательном порядке Ni содержат нержавеющие стали, ведь благодаря данному элементу химическая стойкость материалов существенно возрастает.

Хорошая пластичность, которая сочетается с достаточно высокой вязкостью, делает никель востребованным в производстве защитной брони. Что касается приборостроения: в данной сфере востребовано такое качество никеля, как низкий коэффициент расширения при нагреве. Благодаря ему сплавы на основе никеля и железа ложатся в основу многих деталей, входящих в состав измерительного оборудования.

Сердечники электромагнитов, которые также изготавливаются из сплавов никеля и железа, находят в наше время все более широкое применение. Аналогичные сплавы применяются для изготовления монет. Они содержат от 40% до 80% никеля. Благодаря высокой магнитной проницаемости их еще называют «пермаллои». Сегодня в промышленности используется более тысячи таких сплавов. Они отличаются как по характеристикам, так и по сфере своего применения.

Очень популярны в наше время никелированные покрытия. Тонкий слой никеля, нанесенный на поверхность другого металла, защищает изделие от коррозионных процессов и повышает его эстетическую привлекательность.

Также никель нашел широкое применение в приборостроении и в кораблестроении. На его основе изготавливается разнообразное оборудование, используемое в химических лабораториях. Без специального дисперсного никеля не обойтись в некоторых отраслях химической промышленности, где данный элемент применяется в качестве эффективного катализатора. Он широко используется в электротехнике (например, в производстве современных элементов питания), а также при изготовлении ферритных материалов (пигменты для декорирования стекла, глазурь для покрытия керамической продукции и т. д.).

Разновидности продукции

Никельсодержащие полуфабрикаты изготавливаются в виде проволоки, нитей, прутков, листов, разнообразных профилей, а также в виде порошка. Аноды из никеля используются в гальванотехнике. Также для никелирования изделий из других материалов широко используется Ni, поставляемый на рынок в виде порошка.

Его свойства, история, производство и использование

Никель — это прочный, блестящий, серебристо-белый металл, который является основным элементом нашей повседневной жизни, и его можно найти во всем: от батарей, которые питают наши телевизионные пульты, до нержавеющей стали, из которой изготавливают наши кухонные раковины.

Недвижимость

• Атомный символ: Ni
• Атомный номер: 28
• Категория элемента: Переходный металл
• Плотность: 8,908 г / см ³
• Точка плавления: 2651 ° F (1455 ° C)
• Точка кипения: 5275 ° F (2913 ° C)
• Твердость по Моосу: 4.0

Характеристики

Чистый никель вступает в реакцию с кислородом и поэтому редко встречается на поверхности Земли, несмотря на то, что он является пятым по распространенности элементом на нашей планете (и на ней). В сочетании с железом никель чрезвычайно стабилен, что объясняет как его присутствие в железосодержащих рудах, так и его эффективное использование в сочетании с железом для производства нержавеющей стали.

Никель очень прочен и устойчив к коррозии, поэтому отлично подходит для упрочнения металлических сплавов.Он также очень пластичный и ковкий, свойства, которые позволяют из многих его сплавов формовать проволоку, прутки, трубы и листы.

История

Барон Аксель Фредрик Кронштедт впервые добыл чистый никель в 1751 году, но было известно, что он существовал намного раньше. В китайских документах примерно 1500 г. до н.э. упоминается «белая медь» ( baitong ), которая, скорее всего, была сплавом никеля и серебра. Немецкие горняки пятнадцатого века, которые считали, что могут добывать медь из никелевых руд в Саксонии, называли этот металл купферникель , «дьявольская медь», частично из-за их тщетных попыток извлечь медь из руды, но также, вероятно, в частично из-за последствий для здоровья, вызванных высоким содержанием мышьяка в руде.

В 1889 году Джеймс Райли представил Институту черной металлургии Великобритании презентацию о том, как внедрение никеля может укрепить традиционные стали. Презентация Райли привела к росту осведомленности о полезных легирующих свойствах никеля и совпала с открытием крупных залежей никеля в Новой Каледонии и Канаде.

К началу 20 века открытие рудных месторождений в России и Южной Африке сделало возможным крупномасштабное производство никеля.Вскоре после этого Первая и Вторая мировые войны привели к значительному увеличению спроса на сталь и, как следствие, на никель.

Производство

Никель в основном извлекается из сульфидов никеля пентландита, пирротина и миллерита, которые содержат около 1% никеля, и железосодержащих латеритных руд лимонита и гарниерита, которые содержат около 4% никеля. Никелевые руды добываются в 23 странах, а никель выплавляется в 25 странах.

Процесс разделения никеля сильно зависит от типа руды.Сульфиды никеля, такие как те, что обнаружены на Канадском щите и в Сибири, обычно находятся глубоко под землей, что делает их трудоемкими и дорогостоящими для добычи. Однако процесс разделения этих руд намного дешевле, чем для латеритных разновидностей, таких как те, что встречаются в Новой Каледонии. Кроме того, сульфиды никеля часто имеют то преимущество, что они содержат примеси других ценных элементов, которые можно экономично отделить.

Сульфидные руды можно разделить с помощью пенной флотации и гидрометаллургических или магнитных процессов для создания никелевого штейна и оксида никеля.Эти промежуточные продукты, которые обычно содержат 40-70% никеля, затем подвергаются дальнейшей переработке, часто с использованием процесса Шерритта-Гордона.

Мондовский (или карбонильный) процесс — наиболее распространенный и эффективный метод обработки сульфида никеля. В этом процессе сульфид обрабатывают водородом и подают в печь для улетучивания. Здесь он встречается с монооксидом углерода при температуре около 140F ° (60C ° ) с образованием газообразного карбонила никеля. Газообразный карбонил никеля разлагается на поверхности предварительно нагретых никелевых гранул, которые проходят через тепловую камеру, пока не достигнут желаемого размера. При более высоких температурах этот процесс можно использовать для получения никелевого порошка.

Напротив, латеритные руды обычно выплавляют пирометаллическими методами из-за высокого содержания в них железа. Латеритные руды также имеют высокое содержание влаги (35-40%), что требует сушки во вращающейся печи. Он производит оксид никеля, который затем восстанавливается в электрических печах при температуре 2480–2930 F ° (1360–1610 ° C) и улетучивается для получения металлического никеля I класса и сульфата никеля.

Из-за естественного содержания железа в латеритных рудах конечным продуктом большинства плавильных печей, работающих с такими рудами, является ферроникель, который производители стали могут использовать после удаления примесей кремния, углерода и фосфора.

По странам крупнейшими производителями никеля в 2010 г. были Россия, Канада, Австралия и Индонезия. Крупнейшими производителями рафинированного никеля являются Norilsk Nickel, Vale S.A. и Jinchuan Group Ltd. В настоящее время лишь небольшой процент никеля производится из вторичного сырья.

Приложения

Никель — один из наиболее широко используемых металлов на планете. По данным Института никеля, металл используется в более чем 300 000 различных продуктов. Чаще всего он встречается в сталях и металлических сплавах, но также используется при производстве батарей и постоянных магнитов.

Нержавеющая сталь
Около 65% всего производимого никеля идет на нержавеющую сталь.

Аустенитные стали — это немагнитные нержавеющие стали с высоким содержанием хрома и никеля и низким содержанием углерода. Эта группа сталей, классифицируемая как нержавеющая серия 300, ценится за их формуемость и устойчивость к коррозии. Аустенитные стали являются наиболее широко используемой маркой нержавеющей стали.

Никельсодержащий аустенитный диапазон нержавеющих сталей определяется их гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической структурой, которая имеет по одному атому в каждом углу куба и по одному в середине каждой грани. Эта зернистая структура формируется, когда в сплав добавляется достаточное количество никеля (от восьми до десяти процентов в стандартном сплаве из нержавеющей стали 304).

Источники

_{-стрит, Артур. И Александр, В. О., 1944. Металлы на службе у человека . 11-е издание (1998 г.).
USGS. Обзор минерального сырья: никель (2011 г.).
Источник: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Никель.
Источник: http: // www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Металлический профиль: Никель}

Никель — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: никель

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Meera Senthilingam

На этой неделе даже художественные галереи могут зажечь обсуждения химических или элементарных элементов. Андреа Селла.

Андреа Селла

Несколько лет назад я пошел с другом на небольшую выставку в Лондонской национальной галерее. Это была редкая возможность увидеть шедевры из галереи Doria Pamphilii в Риме. Центральным элементом был знаменитый портрет Папы Иннокентия X работы Веласкеса, захватывающий снимок одного из самых влиятельных людей своего времени, сурового персонажа на позолоченном троне с аккуратной бородкой и жестоким и бескомпромиссным блеском в глазах. .

Напротив него висели тревожные «Три кричащих папы» Фрэнсиса Бэкона, кошмарные варианты на тему Веласкеса. Снимки были такими уродливыми и жестокими, что я инстинктивно моргнул и посмотрел в сторону, вверх. Неожиданно мой взгляд упал на набор золотых букв в верхней части дверного проема. Я хихикнула, и мой друг сказал мне: «Что смешного? Эти фотографии просто ужасны ».

«Монд», — ответил я, — «представь, найду его здесь».

‘Кто?’ — спросила она озадаченно.

«Монд», — ответил я. «Эту галерею создал Людвиг Монд, химик, сделавший никель доступным для всего мира». Я полностью ожидал, что она закатит глаза и одарит меня тем жалостливым взглядом, который женщины оставляют для того момента, когда наконец раскроется настоящий ботаник в мужчине.

Но этого не было.

«Я никогда о нем не слышала», — сказала она. — Он это обнаружил?

‘No. Он этого не сделал. Никель был известен задолго до этого — его использовали в Китае и Перу для производства стали.Но только в 19 веке два шведских химика, Кронштедт и Бергманн, установили, что это элемент. Он был назван никелем в честь одной из руд, красноватого материала, который немецкие горняки называли купферникелем — медью Святого Николая ».

‘Но разве никель не противен? Не было ли проблем с никелевыми украшениями? — спросил мой друг.

‘Да. Никель уже давно используется в сплавах и для покрытия других металлов — никель обеспечивает прочное и блестящее покрытие, которое защищает объект от коррозии.»

» О, вы имеете в виду, что немного похоже на хромирование «.

‘Да, немного похоже на хром, но менее вульгарно — хром дает блестящий блеск. Никель более сдержанный ».

«Вы имеете в виду классно».

‘Думаю, да. Но проблема в том, что при контакте с кожей, как и в украшениях, крошечных количеств никеля, растворяющихся в поту владельца, было достаточно, чтобы вызвать кожные реакции у некоторых людей, и использование никеля оказалось не лучшим вариантом. ‘

— А как насчет Монд?

‘Ага.Правильно.’ Я ответил. Монд был немецким химиком, переехавшим в Великобританию. И у него была проблема — он пропускал угарный газ через никелевые клапаны, и они постоянно выходили из строя и протекали. То, что Монд и его помощник Лангер обнаружили, было удивительным: его клапаны корродировали из-за того, что металл вступил в реакцию с оксидом углерода, образуя соединение, называемое карбонилом никеля ».

«И что?»

‘Карбонил никеля оказался очень летучей бесцветной жидкостью, которая кипит чуть ниже комнатной температуры.«

» Хммм. — Немного мерзко звучит, — с сомнением сказала она.

‘О да. Очень. Поскольку он очень летучий, вам нужно быть очень осторожным, когда вы обращаетесь с ним, так как если вы его вдохнете, он разложится с выделением ядовитого монооксида углерода и выбросит металлический никель в ваши легкие. Так что это действительно очень опасно. Но в каком-то смысле и в этом вся прелесть: карбонил никеля невероятно хрупок. Если его нагреть, он разлетится на куски, и вы получите обратно и никель, и окись углерода.Итак, у Монд был восхитительно простой способ отделить и очистить никель от любого другого металла. Более того, он мог переработать окись углерода ».

«Вау.»

‘Монд был не просто наблюдательным химиком. К тому же он был довольно сообразительным бизнесменом. Он запатентовал свой процесс и открыл бизнес по продаже чистейшего никеля по ценам намного ниже, чем у кого-либо другого. Он заработал огромное состояние, а затем неуклонно расширялся в другие области химии. Его фирма в конечном итоге станет ядром Imperial Chemical Industries, ICI, конгломерата, созданного для защиты британских интересов от, по иронии судьбы, натиска растущей немецкой химической промышленности.«

» Так что же люди делают с никелем сегодня, если он такой мерзкий? — спросила она.

‘Ну, это не так уж и плохо, если вы будете осторожны в том, для чего его используете. В 1960-х годах другой немецкий химик по имени Вилке разработал соединения никеля в качестве дешевых и простых катализаторов для нефтехимической промышленности, скрепляющих вместе небольшие молекулы углерода. Он также используется во всех видах сплавов. Есть инвар, разновидность металлического пирекса, который не расширяется и не сжимается при изменении температуры.Есть монель, сталь, настолько устойчивая к коррозии, что выдерживает даже фтор, который проникает сквозь все подряд. И есть действительно странный металл с эффектом памяти, сплав, который независимо от того, как сильно вы его скручиваете и сгибаете, запоминает свою первоначальную форму и возвращается к ней. А еще есть суперсплавы из никеля и алюминия с добавлением бора, которые чрезвычайно легкие и становятся более жесткими при нагревании — поэтому они используются в самолетах и ​​ракетных турбинах ».

Я видел, что зашел слишком далеко.Мы снова повернулись к Папе. «Он, должно быть, был синяком», — сказал я.

‘Знаешь, что мне в тебе нравится?’ — спросил мой друг, сжав мою руку. «Дело в том, что мы ходим смотреть картины, и в конечном итоге я слышу о странных вещах».

«И ты знаешь, что мне в тебе нравится», — ответил я. «Дело в том, что ты меня развлекаешь, когда я ухожу».

Вы, наверное, ждете, что я скажу, что все закончилось благополучно. Этого не произошло, и я не видел ее много лет. Но, как ни странно, каждый раз, когда я думаю о никеле, я думаю о ней.И мерзкий взгляд Папы на меня.

Meera Senthilingam

Итак, суперсплавы, отношения и папа, какие разнообразные химические мысли и истории вызывает никель. Это была Андреа Селла из UCL с современной историей никеля. Теперь на следующей неделе открытие ксенона.

Питер Уотерс

История ксенона начинается в 1894 году, когда лорд Рэлей и Уильям Рамзи исследовали, почему азот, извлеченный из химических соединений, примерно на полпроцента легче азота, извлеченного из воздуха — наблюдение, впервые сделанное Генри. Кавендиш 100 лет назад.Рамзи обнаружил, что после того, как атмосферный азот прореагировал с горячим металлическим магнием, остается крошечная доля более тяжелого и даже менее химически активного газа. Они назвали этот газ аргон от греческого слова «ленивый» или «бездействующий», чтобы отразить его крайнюю инертность. Проблема заключалась в том, где этот новый элемент вписывается в периодическую таблицу элементов Менделеева? Не было никаких других известных элементов, на которые он напоминал, что заставило их подозревать, что существует целое семейство элементов, которые еще предстоит открыть. Примечательно, что так оно и было.

Meera Senthilingam

И чтобы услышать, как эта история оказалась удачной, что привело к открытию нового семейства элементов, а также ксенона, который будет освещать наши дороги и двигать космические корабли, присоединится к Питеру Уозерсу из Кембриджского университета на следующей неделе. Химия в своей стихии. А пока спасибо за внимание, я Мира Сентилингам

(Промо)

(Конец промо)

фактов о никеле | Живая наука

Никель — твердый серебристо-белый металл, прочность, пластичность и устойчивость к нагреванию и коррозии делают его чрезвычайно полезным для разработки самых разных материалов — от проволоки до монет и военной техники.

Этот чрезвычайно полезный металл занимает 28-е место в периодической таблице элементов, между кобальтом и медью. Никель является довольно хорошим проводником электричества и тепла и является одним из четырех элементов (кобальт, железо, никель и гадолиний), которые являются ферромагнитными (легко намагничиваются) при комнатной температуре. Никель является переходным металлом, что означает, что у него валентные электроны в двух оболочках вместо одной, что позволяет ему образовывать несколько различных степеней окисления.

Discovery

Открытие никелевой руды в Европе 17-го века — это история ошибочной идентичности и суеверий. В 1600-х годах немецкие горняки в поисках меди в Рудных горах наткнулись на ранее неизвестную никелевую руду (известную сегодня как арсенид никеля или никколит) — бледно-коричнево-красную породу никеля и мышьяка. Полагая, что они обнаружили еще одну медную руду, горняки попытались добыть медь, но, конечно, породы не дали. Разочарованные горняки обвинили Никеля, озорного демона из немецкой мифологии, в том, что он разыграл их, и начали называть руду купферникель , что переводится как «медный демон».»

Примерно столетие спустя, в 1751 году, шведский алхимик барон Аксель Фредрик Кронштедт попытался нагреть купферникель древесным углем и обнаружил, что его различные свойства — такие как белый и магнитный — ясно показали, что это не медь. первый человек, который извлек никель и выделил его как новый элемент. Он отказался от названия «купфер» и назвал новый элемент никель .

Где на Земле?

Никель — пятый по распространенности элемент на Земле.Однако, по данным Chemicool, его концентрация под земной корой в 100 раз больше, чем в ней. Фактически, никель считается вторым по распространенности элементом во внутреннем ядре Земли, а железо с большим отрывом занимает первое место.

Никель обычно находится в двух типах месторождений: латеритных месторождениях, которые являются результатом интенсивного выветривания поверхностных богатых никелем пород, и месторождениях магматических сульфидов. Никель также можно найти в марганцевых конкрециях и корках на глубоком морском дне, но, по данным Geology, в настоящее время они не добываются.com. Основными минеральными источниками никеля являются лимонит, гарниерит и пентландит.

В 1848 году Норвегия стала первым крупным предприятием по выплавке никеля. Здесь они использовали никелевую руду, известную как пирротин. В 1883 году крупные месторождения никеля были обнаружены в бассейне Садбери в Канаде, где сегодня добывается около 30 процентов мирового никеля. Считается, что это крупное месторождение никеля связано с падением древнего метеорита. В начале 1900-х годов в России и Южной Африке было обнаружено больше никеля, что позволило никелю занять прочное место в промышленности.

Электронная конфигурация и элементные свойства никеля. (Изображение предоставлено: Грег Робсон / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Только факты

• Атомный номер (число протонов в ядре): 28
• Атомный символ (в периодической таблице элементов): Ni
• Атомный вес (средняя масса атома): 58,6934
• Плотность: 8,912 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 2651 градус Фаренгейта (1455 градусов Цельсия)
• Точка кипения: 5275.4 F (2,913 C)
• Количество изотопов (атомов одного элемента с разным количеством нейтронов): 5 стабильных; 26 нестабильный
• Самый распространенный изотоп: NI-58 (68,077% естественного содержания)

Немногие вещи сделаны из чистого никеля. Вместо этого никель, как правило, играет поддерживающую и стабилизирующую роль в производстве материалов для промышленности; его обычно комбинируют с другими металлами для получения более прочных, блестящих и долговечных изделий. Никель обычно используется в качестве внешнего защитного покрытия для более мягких металлов.

Благодаря своей способности выдерживать чрезвычайно высокие температуры, никель является предпочтительным металлом для изготовления суперсплавов — комбинаций металлов, которые известны своей высокой прочностью, а также устойчивостью к нагреванию, коррозии и окислению. Фактически, примерно 65 процентов никеля используется для производства нержавеющей стали, а еще 20 процентов используется для производства других сталей и сплавов, не содержащих железо, включая узкоспециализированные военные, аэрокосмические и промышленные применения, по данным Института никеля. Около 9 процентов используется для гальваники, а 6 процентов идет на другие виды применения, такие как монеты, батареи и электроника.

Денежные переговоры

Поскольку никель — такой прочный и устойчивый к коррозии материал, он является отличным металлом для изготовления монет. Первой монетой, содержащей металлический никель, была монета Flying Eagle в один цент, американская монета, сделанная из 12 процентов никеля и 88 процентов меди. Эта монета, которая также была первой, получившей название «никель», хранилась только два года, между 1857–1858 гг.

Пять центов никеля были введены несколько лет спустя, в 1866 году, сразу после окончания Гражданской войны.До войны большая часть монет все еще была сделана из золота и серебра, что придавало им истинную ценность. Когда начали распространяться слухи о войне, люди начали копить эти ценные монеты, что привело к резкому падению экономики. Чтобы компенсировать нехватку монет, люди начали торговать марками и банкнотами, выпущенными банками и магазинами. Правительство платило банкнотами даже солдатам Союза.

Тем временем промышленник Джозеф Уортон купил несколько никелевых рудников в первые годы войны.Никель был очень необходимым металлом во время войны, поскольку его использовали для изготовления военной техники. Однако, когда война закончилась, никель оказался в избытке, и Уортон, вероятно, задумался, что он собирается делать со всем своим никелем. Он призвал законодателей начать выпускать больше монет с никелем. В конце концов, у людей будет гораздо меньше шансов накопить этот менее ценный металл.

Законодатели прислушались, и в 1866 году американское правительство отчеканило 15 миллионов 5-центовых монет, сделанных из 75 процентов меди и 25 процентов никеля.Никель наводнил экономику и стал самой популярной монетой в послевоенные годы.

В Соединенных Штатах никель, десять центов, четвертак и полдоллара по-прежнему изготавливаются из медно-никелевого сплава. Совершенно верно, что никелевая монета содержит больше всего никеля — 25 процентов, в то время как другие монеты содержат 8,33 процента никеля.

Кто знал?

• Многие метеориты состоят из никелево-железного сплава. Люди в Древнем Египте считали эти богатые никелем метеориты настолько значительными, что превратили их в прекрасные объекты.Трубчатые бусы из метеоритного материала (около 30 процентов веса никеля) были обнаружены в могильных ямах на кладбище Герзех на западном берегу реки Нил. Считается, что они были похоронены около 3300 г. до н. Э.
• Никель используется в качестве катализатора гидрирования ненасыщенных соединений в некоторых типах масел, в результате чего жидкие вещества превращаются в твердые. Никелевый катализатор может использоваться для производства маргарина, шортенинга и некоторых типов мыла.
• Нитинол — это никелевый сплав, который запоминает свою прежнюю форму, согласно Chemicool.Если вы нагреете проволоку из этого никель-титанового сплава до 500 C (932 F), вы можете согнуть проволоку в любую форму, какую захотите. Дайте ему остыть и согните его в другую форму. Затем разогрейте проволоку — и наблюдайте, как снова появляется первая форма.
• Взрыв сверхновой звезды 2007bi создал массу никеля, в три раза превышающую массу нашего Солнца, из-за чего расширяющиеся газы светились очень ярко в течение нескольких месяцев.
• Аллергия на никель — одна из наиболее частых причин аллергического контактного дерматита. Распространенным раздражителем являются украшения, содержащие никель, например белое золото.
• Швейцария произвела первую монету из почти чистого никеля в 1881 году, а Канада — крупнейший в мире производитель никеля — также в период с 1922 по 1981 год представила монету с содержанием никеля 99,9 процента стоимостью пять центов.
• Добавление никеля в стекло придает ему зеленый цвет.
• По данным лаборатории Джефферсона, из одного килограмма никеля можно протянуть 300 километров проволоки.

Магнетизм

Никель — один из четырех металлов, которые являются ферромагнитными, то есть они притягиваются к магнитам и сами являются магнитными.Остальные — железо, кобальт и гадолиний. Согласно Chemicool, магниты Alnico — сочетание алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co) — являются очень сильными постоянными магнитами, которые сохраняют свой магнетизм даже при нагревании до тех пор, пока они не станут светиться красным.

Мю-металл представляет собой магнитно-мягкий сплав, состоящий примерно из 80 процентов никеля и 20 процентов железа (и небольшого количества молибдена). Му-металл имеет очень высокую проницаемость, что позволяет ему защищать чувствительное электронное оборудование от статических или низкочастотных магнитных полей.Если поместить Мю-металл между магнитом и металлом, обычное притяжение фактически исчезнет.

Токсичность

Никель является важным элементом для здорового образа жизни растений, и, по данным Института никеля, следовые количества естественным образом содержатся в большинстве овощей, фруктах, орехах и в несколько больших количествах — в шоколаде и вине.

Но, как и большинство металлов, никель имеет темную сторону, когда его слишком много попадает в организм человека. Когда большое количество никеля — известного канцерогенного вещества — накапливается в почве, воздухе или нашей пище и воде, возникает риск отравления.

Люди, работающие на рафинировании никеля, гальванике и сварке, подвергаются наибольшему риску проблем со здоровьем. Рабочие, вдыхающие следы никелевой пыли, подвергаются повышенному риску рака легких, фиброза и других заболеваний.

В 2012 году 25 никелировщиков в Египте прошли функциональные пробы печени. Результаты в подавляющем большинстве показали плохую функцию печени у никелевых рабочих по сравнению с контрольной группой. Другое исследование, проведенное в Саудовской Аравии, также выявило токсическое воздействие никеля на легкие и дыхательные пути, но исследователи также обнаружили интересный факт: употребление диетического куркумина, активного ингредиента куркумы, было связано со значительным снижением токсичности и окислительной способности. стресс.

Дополнительные ресурсы

Факты о никеле | Дартмутские токсичные металлы

Что такое никель?

Никель — серебристо-белый металл, который в природе встречается в земной коре. Никель, занимающий 24 место в мире по распространенности, является переходным металлом, что означает, что он занимает середину периодической таблицы элементов. Это указывает на его химические свойства, которые позволяют ему образовывать несколько химических соединений, некоторые из которых токсичны. Чистый никель твердый, но пластичный, и по этой причине он используется в качестве упрочняющего компонента в металлических сплавах.Это также отличный проводник как тепла, так и электричества.

Элемент был непреднамеренно обнаружен в 1751 году бароном Акселем Фредериком Кронштедтом, который извлек его из минерала под названием никколит. Намереваясь добыть медь, усилия барона дали белое вещество, а не красноватое вещество, которое он ожидал. Он назвал новый металл «купферникель», немецкое слово, которое примерно переводится как «дьявольская медь».

Где найти никель?

Никель встречается повсюду в окружающей среде, но обычно только в следовых количествах.Например, концентрация никеля в питьевой воде на всей территории Соединенных Штатов составляет в среднем 2 части на миллиард (ppb), то есть на каждый миллиард частей воды (2 микрограмма на литр) приходится 2 части никеля.

Металл также присутствует повсеместно в почве и может быть обнаружен в более высоких концентрациях в ряде минеральных руд, включая сульфиды, оксиды и силикаты никеля. Большая часть никеля в почве настолько тесно связана с другими минералами, что сопротивляется прямому поглощению растениями и животными и не может легко повлиять на здоровье человека или экосистемы.

Никель, содержащийся в земной коре, имеет множество природных источников. Никель можно найти как в гидротермальных жилах — каналах, через которые проходит вода, нагретая в глубоких слоях земли, — так и в поверхностных отложениях, образованных эрозией и выветриванием горных пород. Вулканические извержения высвобождают большое количество никеля в потоках лавы, что позволяет предположить, что внутренние области земли содержат более высокие концентрации металла, чем кора. Было обнаружено, что метеориты содержат концентрированные отложения никеля, связанного с железом, а высокие концентрации никеля можно найти в морских конкрециях, которые представляют собой плотные минеральные отложения на дне океана.

Следы никеля также присутствуют в воздухе — наследство промышленных предприятий, таких как очистка металлов, нефтяные и угольные электростанции и мусоросжигательные заводы. Обследование 111 городов США в 1982 году показало, что концентрация никеля в атмосфере колеблется от 1 до 86 нанограммов (миллиардных долей грамма) на кубический метр (10 кубических футов). Чтобы представить это в перспективе, Агентство по охране окружающей среды США рекомендует людям избегать вдыхания воздуха, содержащего более 50 микрограммов (миллионных долей грамма) никеля на кубический метр, что более чем в пятьсот раз превышает самую высокую измеренную концентрацию в атмосфере. в U.С. г.

В процессе очистки и сжигания руд, содержащих никель, образуются летучие формы никеля, такие как карбонил никеля и никелевая пыль. Эти соединения могут быть токсичными при их непосредственном вдыхании в высоких концентрациях в течение длительного периода времени, и рабочие в этих отраслях должны быть защищены от воздействия этих соединений для защиты их здоровья.

Каковы виды использования никеля?

Никель был излюбленным компонентом монет, потому что он яркий и требует тонкой полировки, а также потому, что он легче меди, серебра и других металлов, обычно используемых в монетах. В 1850 году Швейцария стала первой современной страной, официально применившей никель в чеканке монет. США вскоре последовали их примеру в 1850-х и 60-х годах, когда они добавили никель в свои пенни и пятицентовые монеты, чтобы сделать их легче. Хотя пятицентовая монета США содержала только 25 процентов никеля, она быстро стала известна как «никель». Первая монета из чистого никеля была выпущена в Швейцарии в 1881 году; Австрия и Венгрия последовали их примеру в 1893 году.

Поскольку никель нелегко окисляется или ржавеет, этот металл был адаптирован в качестве гальванического материала в 1850-х годах.Гальваника — это процесс, при котором ионы металлов в химическом растворе притягиваются к твердому металлическому электроду. Когда ионы связываются с поверхностью металла, они образуют однородное тонкое покрытие. Гальваника металлической поверхности никелем может образовывать слой, защищающий от коррозии. По мере того, как электрохимия никеля стала более понятной, он был адаптирован для использования в батареях. Сегодня соединения никеля и кадмия используются для производства никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов.

На сегодняшний день никель в наибольшей степени используется в сталелитейной промышленности, в которой используется примерно две трети мирового никеля, производимого ежегодно.Металл обладает необычными свойствами: твердый — прочный, способный противостоять разрушению под действием высоких сил — и пластичный — способность деформироваться или сгибаться до разрушения или растрескивания. Кроме того, никель химически подобен железу, но обладает особенно хорошей стойкостью к окислению. Из-за своего сходства с железом никель может легко заменить железо в стальных сплавах или смесях. Добавление никеля в сталь увеличивает ее прочность, пластичность, устойчивость к ржавчине и ее ценность.

Так называемые нержавеющие стали, содержащие хром и от 5 до 25 процентов никеля, используются во множестве областей.Устойчивые к коррозии свойства этой стали делают ее идеальной для использования в столовых приборах, смесителях, раковинах, уличном оборудовании, моторизованных транспортных средствах и кухонной посуде. Высокопрочные конструкционные стали, содержащие никель, используются в автомобильной, аэрокосмической и строительной отраслях. Практически любая тяжелая промышленность, производящая механические устройства, на определенном этапе производственного процесса использует конструкционную или нержавеющую сталь.

Другие сплавы цветных металлов включают никель-медные сплавы, обычно содержащие около 65 процентов никеля, и медно-никелевые сплавы, которые обычно содержат около 10 процентов никеля.Их использование включает судовое оборудование и оборудование для обработки неорганических кислот и щелочей. Никель-хромовые сплавы, содержащие от 40 до 70 процентов никеля, используются в агрессивных химических средах и при высоких температурах, таких как нагревательные элементы и детали реактивных двигателей, а также в столовых приборах из нержавеющей стали и кухонной утвари. Сплавы никель-медь-цинк, широко известные как нейзильбер, используются в декоративных целях, в том числе в ювелирных изделиях, из-за прекрасной полировки, которую они могут достичь.

Нужен ли никель для здоровья?

Было показано, что никель является важным микроэлементом для нескольких видов животных и, вероятно, необходим для человека.Однако у людей нет известных заболеваний, связанных с дефицитом никеля, и вполне вероятно, что мы получаем весь необходимый нам никель за счет его повсеместного присутствия в пище и воде.

Является ли никель проблемой для здоровья?

Хотя чистый никель может легко реагировать с другими элементами с образованием различных химических соединений, большинство форм никеля не представляют угрозы для здоровья человека. Люди неосознанно потребляют в среднем 170 микрограммов никеля в день, что на крошечное количество меньше массы одной песчинки.Незначительные количества никеля присутствуют в воздухе, которым мы дышим, и в бытовых товарах, от смесителей до шампуня. Эти количества не имеют известного влияния на здоровье человека или экосистемы.

Человеческие тела выработали механизмы метаболизма — выделения и удаления небольшого количества никеля. Водорастворимые формы никеля, вдыхаемые в виде частиц пыли в воздухе, растворяются в кровотоке, никель также попадает в кровоток через кожу после контакта с никельсодержащими продуктами.Большая часть никеля в кровотоке удаляется почками и выводится из организма с мочой. Проглоченный никель проходит через желудочно-кишечный тракт, но не всасывается.

Было показано, что большие дозы никеля, такие как случайное проглатывание, имеют более неблагоприятные последствия для здоровья, начиная от болей в животе и заканчивая сердечной недостаточностью. Однако эти эффекты произошли после воздействия на уровни в 50 000–100 000 раз превышающие уровни, обычно встречающиеся в пище или питьевой воде, и являются определенно редкими случаями.Количества, обнаруженные в этих исследованиях, даже превышают количества, обнаруженные в твердых никелевых отходах на участках опасных отходов.

Другие исследования показали, что рабочие, вдыхающие никелевую пыль в металлообрабатывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также рабочие, вдыхающие никельсодержащие пары от сварки нержавеющей стали, могут иметь более серьезные последствия для здоровья. Исследования 1960-х годов показали первые признаки того, что соединения никеля, такие как карбонил никеля, могут вызывать опухоли легких у лабораторных крыс. Более поздние исследования, проведенные в 1980-х годах Агентством по охране окружающей среды США (EPA), показали, что продолжительное воздействие никелевой пыли, карбонила никеля или субсульфида никеля, которые являются прямыми побочными продуктами рафинирования никеля и обработки металлов, может вызвать рак.Это привело к федеральным постановлениям, ограничивающим воздействие определенных соединений никеля на рабочем месте и в окружающей среде. При вдыхании в определенных формах и в течение достаточно длительного периода времени никель действительно канцерогенен для человека. Современные методы промышленной гигиены помогли обуздать эти досадные осложнения для здоровья, вызванные никелем, за счет снижения уровней никелевой пыли в воздухе на рабочем месте и предоставления защитного оборудования, которое снижает воздействие.

К счастью для большинства людей, такое хроническое воздействие никеля случается редко. Самая распространенная проблема со здоровьем, связанная с никелем, — это аллергическая реакция, возникающая в результате частого обращения с никельсодержащими продуктами. Доля населения, генетически предрасположенного к аллергическим кожным реакциям на никель (5-10 процентов), аналогична для других металлов.

Как у людей развивается аллергическая реакция на никель?

Самым распространенным заболеванием, с которым сталкиваются люди, контактирующие с никелем, является кожная сыпь, называемая контактным дерматитом.Это состояние может быть вызвано прямым обращением с никельсодержащими предметами, обычными для большинства домашних хозяйств. Монеты, сантехника, некоторые шампуни и моющие средства, пигменты и украшения могут содержать небольшое количество никеля, которое может всасываться через кожу.

Со временем прямой контакт кожи с этими предметами может вызвать у человека сенсибилизацию к металлу и аллергическую реакцию на никель. Например, ношение серег из металла, содержащего никель, может вызвать у человека повышенную чувствительность к этому элементу. Ученые считают, что никель в украшениях растворяется в поте, впитанном кожей. Затем металл может связываться с одним из естественных белков организма. Этот никель-белковый комплекс может не распознаваться иммунной системой, и это может запускать сигналы для защитных механизмов организма, чтобы они ответили на комплекс, как если бы это был вторгающийся антиген.

Кожная сыпь в месте контакта — наиболее частый результат такой реакции. В более острых случаях не сообщалось о приступах астмы.Когда человек становится чувствительным к этому веществу, даже никель, попавший в организм с пищей, может вызвать аллергические симптомы. По этой причине аллергологи рекомендуют людям, страдающим тяжелой аллергией на никель, снизить потребление никеля с пищей, избегая определенных продуктов, указанных в рамке ниже.

Как никель вредит живым существам?

сельдь, ростки, спаржа, арахис, грибы, ревень, кукуруза, какао, помидоры, капуста, устрицы, фасоль, лук, шпинат, горох, груши, изюм, чай, разрыхлитель, цельнозерновая мука, продукты, приготовленные в никелевой посуде, все консервы

Как и большинство агентов окружающей среды, токсическое действие любого металла связано со способом его попадания в организм или, говоря языком токсикологии, с путём его воздействия. У никеля есть три основных пути воздействия. Его можно вдыхать, глотать или абсорбировать через кожу. Когда никель вдыхается, газообразные соединения никеля, такие как субсульфид никеля или мелкие частицы никелевой пыли (в частности, частицы PM-2,5 — менее 2,5 микрометра в диаметре), оседают глубоко в легких. В случае ингаляционного воздействия ученые обнаружили, что форма никеля и его растворимость является ключевым определяющим фактором в механизмах токсичности. Водорастворимые соединения никеля могут всасываться легкими в кровоток и в конечном итоге удаляться почками.Однако плохо растворимые соединения никеля могут со временем накапливаться в легких и вызывать такие осложнения, как фиброз легких, образование рубцовой ткани в легких, а также бронхит и рак легких. Механизм, который позволяет никелю вызывать рак или способствовать его развитию, все еще очень плохо изучен.

Может ли никель на рабочем месте представлять опасность для здоровья?

Определенные формы никеля являются канцерогенными или вызывают рак, но эти формы вряд ли можно встретить за пределами промышленных предприятий, таких как заводы, где перерабатываются металлы, особенно там, где перерабатывается никелевая руда и где производится нержавеющая сталь. Другие рабочие, которые могут подвергаться воздействию этих форм никеля, — это сварщики, гальваники, производители аккумуляторов, ювелиры, маляры-распылители, производители красок и лаков.

Было обнаружено, что рабочие металлургической промышленности, которые ежедневно подвергались воздействию никелевой пыли в виде карбонила никеля или субсульфида никеля, имеют более высокую заболеваемость раком носа, носовых пазух и легких. Вдыхание никелевой пыли может также вызвать хронический бронхит, острый респираторный дистресс-синдром и фиброз легких.Уровни никелевой пыли и соединений никеля в воздухе на промышленных предприятиях, перерабатывающих никелевые руды и сплавы, до 1980-х годов были в 100 000–1 миллион раз выше, чем типичные фоновые уровни, обнаруживаемые в воздухе на всей территории Соединенных Штатов. Агентство по охране окружающей среды США с тех пор определило, что пыль никелевого завода, субсульфид никеля и карбонил никеля являются канцерогенами для человека в этих профессиональных условиях.

Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) разрабатывает и обеспечивает соблюдение федеральных нормативных актов, касающихся никеля и других токсичных веществ, для защиты рабочих от подобных вредных воздействий.OSHA установила, что уровень никеля в воздухе на рабочем месте не может превышать 1 микрограмм на кубический метр. Эта политика помогла снизить воздействие никелевой пыли на рабочих в металлургической промышленности.

никель: скрытый на виду

Неизвестный источник силы

Люди используют никель с тех пор, как они производят изделия из металла. Относительно обильный элемент — 24-й по содержанию на Земле — никель содержится в месторождениях металлических руд по всему миру.Древние ценили эти руды как источник металлов с желательными свойствами, такими как прочность и гибкость, и использовали их для изготовления всего, от монет до ножей, топоров и оружия. Однако желательные свойства этих металлических сплавов часто приписывались присутствию меди или железа. Фактически, археологи установили по древним металлическим артефактам, что «железо» древних обществ, использовавших металл, на самом деле представляло собой смесь, содержащую от 5 до 26 процентов никеля.

Задолго до выделения никеля древние китайцы разработали материал под названием пайтунг (также называемый пактонг или тутенаг), который ценился за его серебристый блеск и прочность.Согласно китайским рукописям, пайтунг использовался еще в третьем веке нашей эры в оружии, монетах и ​​произведениях искусства. Считается, что пайтунг содержал в основном медь и никель с небольшими количествами цинка и олова.

В Европе никель также попал в сплавы без ведома кузнецов и плавильщиков того времени. Никелевые сплавы использовались для производства пластинчатых и цепных доспехов в средние века, а относительное обилие никельсодержащих руд сделало их недорогим способом придать монетной валюте блеск.Но только в 1750 году, когда был открыт никель, эта распространенная металлическая добавка была выделена и изучена.

Дьявол из металла

Саксония, Германия

Горнодобывающая деятельность в регионе Саксония в Германии в конечном итоге привела к открытию никеля. В 1750 году медеплавильные заводы в Саксонии обнаружили необычную медную руду, которая была немного светлее обычной. После обработки и очистки эта руда дала необычную форму меди, которая была особенно яркой и серебристой. Также было обнаружено, что эта странная форма меди имеет совершенно разные свойства материала.Он был чрезвычайно твердым, и его нельзя было сделать пластичным, несмотря на неоднократные попытки плавильных заводов. Новый металл стал известен как Купферникель, что примерно переводится как «медь с дьяволом в ней». Состав этого сплава на самом деле был очень похож на пайтунг в древнем Китае.

Никель — загадочный компонент купферникеля, придавший ему эти отличительные свойства, — был наконец «открыт» и выделен из минерала под названием никколит шведским минералогом бароном Акселем Фредериком Кронштедтом в 1751 году. Барон, как и саксонские плавильщики, сначала рассчитывал извлечь медь из этого минерала, но вместо этого в результате его процедуры был получен прочный белый металл. Не имея возможности сравнить материал с каким-либо известным металлом, барон определил, что он выделил загадочный компонент Купферникеля, и назвал новый металл «никелем» в честь самого дьявола, «Старый Ник».

Никель и димед

И современные, и древние общества использовали никель для придания блеска и уменьшения веса монет, а также для повышения их устойчивости к коррозии и износу.Но практика добавления никеля в сплавы монет стала более распространенной, поскольку страны начали переходить на системы с плавающим обменным курсом, в которых стоимость физического материала в монете больше не должна была соответствовать ее номинальной стоимости. Поскольку обмен валюты перестал быть привязанным к золотому и серебряному стандартам, Швейцария стала первой из многих современных стран, которая начала использовать никель в монетах. Первая монета из чистого никеля была выпущена в Швейцарии в 1881 году, а Австрия и Венгрия последовали их примеру в 1893 году.

В конце 1850-х годов Соединенные Штаты добавили никель и в свою монету, и в пятицентовую монету, которые ранее содержали в основном медь и цинк (бронзу).Слово «никель» стало популярным термином для самой монеты в пять центов, несмотря на то, что большая часть монеты была медной (никелевая монета США 1800-х годов содержала 75 процентов меди и 25 процентов никеля). Монета пользовалась большим спросом, так как была удобным номиналом для многих предметов повседневного обихода, таких как пиво и сигары. Появление игровых автоматов и повсеместное распространение никелевых билетов в автобусах и метро также способствовали росту популярности этой монеты. По оценкам, к 1958 году Соединенные Штаты выпустили более 4 миллиардов никелей.

От метеоров к машинам

Даже спустя столетие после того, как элемент никель был выделен, ученые и инженеры не в полной мере использовали его уникальные свойства материала. Никель — это переходный металл, который образует сплавы с множеством других переходных металлов, таких как медь, цинк, железо, серебро, кадмий и хром. Он одновременно прочный — он сопротивляется разрушению под высоким напряжением — и пластичный — он скорее изгибается, чем трескается под действием напряжения. Это ценное сочетание свойств. Инженеры ищут эту комбинацию свойств при проектировании таких конструкций, как мосты, которые должны выдерживать большие нагрузки, но также изгибаются под давлением, а не растрескиваются.

Рассказы о таких чудо-материалах ушли из истории. Легендарные клинки древнего Дамаска и Аравии были широко известны своей исключительной прочностью и твердостью. Считалось, что священные камни, такие как черный камень Каабы в Мекке, обладают магическими свойствами, вероятно, магнетизмом. Это знаменитое оружие и святые реликвии состоят из железа, упавшего с неба метеоритами. Это метероидное железо часто содержит большое количество никеля. Мастера древнего оружия, которые изготавливали из него свои клинки, наткнулись на примитивный, высокопрочный, устойчивый к ржавчине сплав нержавеющей стали. Пройдут столетия, прежде чем будет объяснена наука, лежащая в основе этих магических материалов.

В 1700-х годах, когда промышленная революция зародилась сначала в Англии, а затем в континентальной Европе и Соединенных Штатах, разработка промышленного оборудования и, в частности, паровых двигателей породила поиск более прочных материалов, чем те, которые доступны в настоящее время. Ранние учёные-материаловеды разработали стальные сплавы, чтобы удовлетворить эту потребность. Сталь получают, когда железо сочетается с небольшим количеством углерода, что помогает стабилизировать и укрепить кристаллическую структуру железа.Добавление небольшого количества других элементов, таких как цинк, хром и никель, увеличивает прочность, пластичность, коррозионную стойкость и чистоту стали.

Спустя полвека после открытия никеля Майкл Фарадей, также известный своим открытием электромагнитной индукции и закона Фарадея, основы современной теории поля, впервые предложил добавлять никель в сталь для улучшения свойств материала. В письме к профессору де ла Риву из Королевского института в 1820 году он писал: «Нас побудила популярная идея, что метеоритное железо не ржавеет, попробовать влияние никеля на сталь и железо.Несмотря на первоначальные неудачи, Фарадей смог успешно сплавлять небольшое количество никеля со сталью, получая материалы, которые были более прочными, но все же пластичными и работающими как обычная сталь. Работа, продолженная швейцарским металлургом Й.К. Фишером в 1824 году, привела к успешной имитации метеоритного железа.

Эти ранние открытия заложили основу для современных нержавеющих и конструкционных сталей, изготовленных из сплавов с повышенной коррозионной стойкостью и прочностью. Укрепленная никелем стальная броня вскоре стала использоваться на военных кораблях с середины до конца 1800-х годов.Исследования Майкла Фарадея по электрохимии различных металлов — их готовности взаимодействовать с электрическими токами — увеличили использование никеля. К 1840-м годам металлурги смогли прикрепить никель к другим металлическим поверхностям, используя электрический ток для привлечения растворенных солей никеля и ионов никеля к поверхности металлических электродов. Эти покрытия обеспечивали износостойкость и устойчивость к ржавчине для многих продуктов, от кухонной утвари до сантехники.

Раздувание пламени войны

Во время Первой мировой войны стоимость никеля резко возросла из-за нового спроса на высокопрочную нержавеющую сталь для оружия, боеприпасов и транспортных средств.Никель теперь был не только важным компонентом валюты, но и ценным природным ресурсом, который искали все враждующие группировки. В 1916 году немецкая подводная лодка столкнулась с опасностью для жизни, пытаясь прорвать британскую блокаду, чтобы получить небольшую партию канадского никеля. Успешная миссия праздновалась так же, как и традиционная военная победа; Такова была ценность и важность никеля для немецкой военной машины. На пике производства в военное время Канада, главный мировой источник никеля, производила около 92 миллионов фунтов никеля в год.

Перемирие, а затем и Великая депрессия заставили никелевую промышленность на мгновение погрузиться в перерыв между мировыми войнами. Производство военной техники резко сократилось, поскольку индустриальный мир переориентировал свои усилия на потребительские товары. Однако достижения в области двигателей внутреннего сгорания в течение 1930-х годов помогли сохранить высокий спрос на определенные никелевые стали, желаемые за их способность противостоять разрушению при высоких температурах. Это свойство было решающим в таких деталях, как головки цилиндров и поршни, которые испытывают взрывное давление при очень высоких температурах.

Начало Второй мировой войны снова увеличило спрос на сталь и никель. Во время конфликта производство никелевых сплавов сравнялось с объемом производства за предыдущие 54 года. Канада совместно с правительством Великобритании по существу регулировала мировой рынок никеля во время Второй мировой войны и даже наложила ограничения на его использование в несущественных, потребительских товарах. Это сильно ограничило количество никеля, доступного державам оси, и в результате месторождения никелевой руды вскоре стали стратегической проблемой для немцев. Начались военные действия по взятию под контроль никелевых складов. Никелевый рудник Петсамо в Финляндии, ранее остановленный вторгшейся советской армией, был захвачен немцами в 1940 году и стал основным источником никеля для упрочнения стали для немецкой войны.

Самолеты, реактивные двигатели и не только

Биплан братьев Райт

В 1903 году Орвилл и Уилбур Райт спровоцировали революцию в области транспорта, запустив свой первый в своем роде самоходный биплан в Киттихоке, Северная Каролина.Первая мировая война ускорила разработку самолетов с двигателем, но преодоление инженерных барьеров было бы невозможным без разработки новых аэрокосмических материалов для конструктивных элементов и компонентов двигателей. Для уменьшения нагрузки на винтовые двигатели, увеличения скорости и повышения маневренности конструкции самолетов требовались высокопрочные легкие сплавы. Высокие скорости вращения и температуры авиационных двигателей также зависели от сплавов, которые могли противостоять деформации и разрушению при высоких температурах с минимальным дополнительным весом. Этой потребности удовлетворяли алюминиевые сплавы с добавками никеля и традиционные никелевые стали.

Новые достижения в скорости и мощности явились результатом разработки первых реактивных двигателей во время Второй мировой войны и в 1950-е годы. Эти новые двигатели создавали газовые форсунки высокого давления, используя быстро вращающиеся турбины для сжатия воздуха и выброса его через выхлопные сопла. Быстро вращающиеся турбины достигли высоких температур и напряжений, и снова потребовались новые металлические сплавы, чтобы противостоять этим силам. Никель использовался в качестве упрочняющего агента во многих из этих сплавов.Сходные потребности в устойчивости к нагрузкам и температуре побудили использовать никельсодержащие сплавы в растущей космической гонке. Ракетные двигатели имеют такие же технические требования, что и реактивные двигатели, из-за высокой температуры и давления выхлопных газов, и они также должны выдерживать экстремальную вибрацию, вызванную сгоранием ракетного топлива. Ранняя космическая промышленность использовала никель в сочетании с другими высокопрочными материалами, такими как титан, для создания новых классов суперсплавов, способных противостоять турбулентности космического полета.

Никель Сегодня

Недавние исследования показали, что обработка и очистка никеля могут иметь вредные последствия для здоровья. Исследования 1960-х годов показали первые признаки того, что соединения никеля, такие как карбонил никеля, могут вызывать опухоли легких у лабораторных крыс. Более поздние исследования, проведенные в 1980-х годах Агентством по охране окружающей среды США (EPA), продемонстрировали, что длительное воздействие высоких уровней никелевой пыли, карбонила или субульфида никеля — прямых побочных продуктов рафинирования никеля и обработки металлов — может вызвать рак.Вдыхание никельсодержащих паров от сварки нержавеющей стали также связано с повышенным риском рака. Это привело к федеральным постановлениям, ограничивающим количество определенных соединений никеля, приемлемых на рабочем месте и в окружающей среде.

При вдыхании в определенных формах в высоких концентрациях в течение достаточно длительного периода времени никель действительно канцерогенен для человека. Современные методы промышленной гигиены помогли обуздать эти вызванные никелем осложнения для здоровья.

Наиболее частым последствием воздействия никеля на здоровье является аллергическая реакция. Некоторые люди генетически предрасположены к сенсибилизации к никелю, если они напрямую обращаются с ним достаточно часто. После сенсибилизации дерматит — аллергическая реакция на коже — может возникнуть в месте контакта, вызывая сыпь и, в крайних случаях, приступы астмы. По оценкам, от 5 до 10 процентов населения подвержены аллергии на никель.

Хотя никель используется в основном в сталелитейной промышленности для усиления и повышения коррозионной стойкости высококачественной стали, он нашел свое применение во множестве предметов повседневного обихода.К никельсодержащим предметам домашнего обихода относятся смесители, кухонная утварь, бытовая техника, аккумуляторные батареи (никель-кадмиевые или никель-кадмиевые), украшения и, конечно же, монеты. Как и в древности, большинство из нас, вероятно, использует изделия из никеля, даже не подозревая об этом.

Источники включают:

— Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). 1997. Токсикологический профиль никеля. Атланта, Джорджия: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения.

-Этчисон, Лесли.История металлов. Лондон: MacDonald and Evans Ltd., 1960.

.

-Энциклопедия токсикологии. изд. Филип Векслер. Бостон: Academic Press, 1998.

-Gmelins Handbuch der Inorganischen Chemie. Берлин: Springer-Verlag, 1924.

-Ховард-Уайт, Ф. Б. Никель: исторический обзор. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Company, Inc., 1963.

— Джон Харт, Холдрен, Шнайдер и Ширли. Токсичные вещества от А до Я: Путеводитель по повседневным опасностям загрязнения. Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press, 1991.

-Клаасен, Кертис Д. Карасетт и токсикология Дулла: фундаментальная наука о ядах. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.

.

-Нрягу, Джером О. Никель в окружающей среде. Нью-Йорк: Wiley, 1980.

.

-Зима, Марк. Никель: ключевая информация. 2002. Университет Шеффилда. 4 сентября 2002 г.

Питер Остендорп
Центр наук о гигиене окружающей среды
Научный писатель Стажер

никель | Определение, свойства, символ, использование и факты

Никель (Ni) , химический элемент, ферромагнитный металл группы 10 (VIIIb) периодической таблицы Менделеева, заметно устойчивый к окислению и коррозии.

Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

118 Названия и символы из таблицы Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этом тесте вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

3 температура кипения 2,647 ° C 4950 ° F)

Свойства элемента

атомный номер	28
атомный вес	58,69
точка плавления	1,453 ° C (2,647 ° F)
плотность	8,902 (25 ° C)
степени окисления	0, +1, +2, +3
электронная конфигурация	[Ar] 3 d 8 4 с 2

Свойства, возникновение и использование

Серебристо-белый, прочный и твердый, чем железо, никель широко известен из-за его использования в чеканке монет, но он более важен либо в чистом виде, либо в виде сплавов для многих бытовых и промышленных применений.Элементарный никель очень редко встречается вместе с железом в земных и метеорных отложениях. Металл был выделен (1751 г.) шведским химиком и минералогом бароном Акселем Фредериком Кронштедтом, который приготовил нечистый образец из руды, содержащей никколит (арсенид никеля). Ранее руда того же типа называлась Купферникель в честь «Старого Ника» и его озорных гномов, потому что, хотя она напоминала медную руду, она давала хрупкий, незнакомый металл. В два раза больше, чем меди, никель составляет около 0.007 процентов земной коры; это довольно обычная составляющая магматических пород, хотя очень немногие месторождения соответствуют требованиям по концентрации, размеру и доступности для коммерческого интереса. Считается, что центральные районы Земли содержат значительные количества. Наиболее важными источниками являются пентландит, содержащийся в никельсодержащем пирротине, некоторые разновидности которого содержат от 3 до 5 процентов никеля, и халькопирит, и никельсодержащие латериты, такие как гарниерит, силикат магния и никеля переменного состава.

Металлургия никеля сложна в деталях, многие из которых сильно различаются в зависимости от обрабатываемой руды. Обычно руда превращается в трисульфид диникеля, Ni ₂ S ₃ (с никелем в степени окисления +3), который обжигается на воздухе с образованием оксида никеля NiO (состояние +2), который затем превращается в восстановлен углеродом для получения металла. Некоторая часть высокочистого никеля производится с помощью карбонильного процесса, упомянутого ранее. (Для получения информации о добыче, рафинировании и производстве никеля, см. обработка никеля.)

Никель (атомный номер 28) похож на железо (атомный номер 26) по прочности и ударной вязкости, но больше похож на медь (атомный номер 29) по устойчивости к окислению и коррозии, что объясняет многие его применения. Никель обладает высокой электрической и теплопроводностью. Более половины производимого никеля используется в сплавах с железом (особенно в нержавеющих сталях), а большая часть остального используется в коррозионно-стойких сплавах с медью (включая монель, который содержит от 60 до 70 процентов никеля, от 30 до 40 процентов. медь и небольшое количество других металлов, таких как железо) и в жаропрочных сплавах с хромом.Никель также используется в электрически резистивных, магнитных и многих других сплавах, таких как нейзильбер (с медью и цинком, но без серебра). Нелегированный металл используется для образования защитных покрытий на других металлах, особенно путем гальваники. Тонкоизмельченный никель используется для катализирования гидрирования ненасыщенных органических соединений (например, жиров и масел).

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Никель легко получить, используя стандартные методы горячей и холодной обработки.Никель очень медленно реагирует с фтором, в конечном итоге образуя защитное покрытие из фторида, и поэтому используется как чистый металл или в виде сплавов, таких как монель, в оборудовании для работы с газообразным фтором и коррозионными фторидами. Никель ферромагнитен при обычных температурах, хотя и не так сильно, как железо, и менее электроположителен, чем железо, но легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах.

Природный никель состоит из пяти стабильных изотопов: никель-58 (68,27 процента), никель-60 (26.10 процентов), никель-61 (1,13 процента), никель-62 (3,59 процента) и никель-64 (0,91 процента). Он имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру. Никель является ферромагнитным до температуры 358 ° C или 676 ° F (точка Кюри). Металл уникально устойчив к действию щелочей и часто используется для изготовления емкостей для концентрированных растворов гидроксида натрия. Никель медленно реагирует с сильными кислотами в обычных условиях с выделением водорода и образованием ионов Ni ^{2 +} .

Китай — крупнейший производитель никеля в мире.К другим крупным странам-производителям никеля относятся Россия, Япония, Австралия и Канада.

Соединения

В своих соединениях никель проявляет степени окисления -1, 0, +1, +2, +3 и +4, хотя состояние +2 является наиболее распространенным. Ni ²⁺ образует большое количество комплексов, включающих координационные числа 4, 5 и 6 и все основные структурные типы, например октаэдрические, тригонально-бипирамидальные, тетраэдрические и квадратные.

Соединения с никелем в состоянии +2 находят множество промышленных применений.Например, хлорид никеля, NiCl ₂ , нитрат никеля, Ni (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, и сульфамат никеля, Ni (SO ₃ NH ₂ ) ₂ ∙ 4H ₂ O, используются в основном в ваннах для гальваники никеля. Сульфат никеля, NiSO ₄ , также используется для никелирования, а также для приготовления катализаторов, грунтовочных эмалей и протравы (фиксаторов) для окрашивания и печати по текстилю. Оксид никеля NiO и пероксид никеля Ni ₂ O ₃ подготовлены для использования в топливных элементах и ​​аккумуляторных батареях соответственно.Никелевые ферриты используются в качестве магнитных сердечников для различного типа электрического оборудования, такого как антенны и трансформаторы.

Типичные соединения никеля в природе, в которых он встречается главным образом в виде минералов в сочетании с мышьяком, сурьмой и серой, включают сульфид никеля, NiS; арсенид никеля, NiAs; антимонид никеля, NiSb; диарсенид никеля, NiAs ₂ ; тиоарсенид никеля, NiAsS; и тиоантимонид никеля, NiSbS. В сульфиде никель находится в степени окисления +2, но во всех других указанных соединениях он находится в состоянии +3.

Среди других важных коммерческих соединений — карбонил никеля или тетракарбонилникель, Ni (CO) ₄ . Это соединение, в котором никель имеет нулевую степень окисления, используется в основном в качестве носителя монооксида углерода при синтезе акрилатов (соединений, используемых при производстве пластмасс) из ацетилена и спиртов. Это было первое открытие из класса соединений, называемых карбонилами металлов (1890 г.). Бесцветная летучая жидкость образуется под действием окиси углерода на мелкодисперсный никель и характеризуется электронной конфигурацией, в которой атом никеля окружен 36 электронами.Этот тип конфигурации вполне сопоставим с конфигурацией атомов благородных газов.

The Editors of Encyclopaedia Britannica Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Адамом Огастином, управляющим редактором, Справочное содержание.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• обработка меди: медно-никелевый

  Поскольку медь и никель полностью смешиваются (т. е.т.е. они тщательно перемешиваются) в твердом состоянии, образуя полный ряд твердых растворов, полезный диапазон сплавов не ограничен какими-либо определенными пределами состава, хотя некоторые составы вошли в широкое употребление.…

• Монета: Монеты как исторические данные

  … стоимость, выраженная в единицах никеля (использовавшегося в исключительных случаях в Бактрии во II веке до нашей эры), мельхиора, бронзы и, во времена послевоенных напряжений, алюминия и алюминиевой бронзы, которые в некоторых странах дополняли драгоценные металлы.Свинец, который легко разлагается, редко использовался для чеканки монет, за исключением андхрасов (жителей…

  ).

• Питание человека: Минералы

  … хорошо; к ним относятся мышьяк, бор, никель, кремний и ванадий. Несмотря на продемонстрированную роль у экспериментальных животных, точная функция этих и других ультрамикроэлементов (например,g., олово, литий, алюминий) в тканях человека, и их важность для здоровья человека не ясна…

Использование никеля | Предложение, спрос, производство, ресурсы

На главную »Металлы» Использование никеля

Информация об использовании, ресурсах, предложении, спросе и производстве никеля

Переиздано из информационного бюллетеня USGS за март 2012 г.

Никель в реактивных двигателях: Никелевые сплавы используются в лопатках турбин и других частях реактивных двигателей, где температура может достигать 2700 градусов по Фаренгейту, а давление — 40 атмосфер.Иллюстрация с NASA.gov.

Что такое никель?

Никель — серебристо-белый металл, который используется в основном для повышения прочности нержавеющей стали и других сплавов и повышения их устойчивости к экстремальным температурам и агрессивным средам. Никель был впервые идентифицирован как уникальный элемент в 1751 году шведским минералогом и химиком бароном Акселем Фредриком Кронштедтом. Первоначально он назвал элемент купферникель, потому что он был найден в горной породе, которая выглядела как медная (купфер) руда, и потому, что шахтеры считали, что «злые духи» (никель) в породе затрудняют извлечение из нее меди.

Никель является важным микроэлементом для некоторых животных. Некоторые люди чувствительны к никелю, и у них может развиться контактный дерматит при тесном контакте с ним кожи. Хотя многие никелевые сплавы, включая нержавеющую сталь, не вызывают проблем со здоровьем, необходимо принять особые меры предосторожности для обеспечения безопасности тех, кто работает с некоторыми другими соединениями никеля и даже с металлическим никелем, поскольку известно, что они вызывают рак.

Знаете ли вы? 5-центовые монеты («никель»), выпускаемые в настоящее время Монетным двором США, содержат 25 процентов никеля и 75 процентов меди по весу. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Эльдад Карин.

Знаете ли вы? В некоторых оправах для очков используются специальные никель-титановые сплавы, известные как «сплавы с памятью формы», поскольку они могут возвращаться в форму после сгибания. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / kapishp.

Как мы используем никель?

Примерно 80 процентов первичного (не переработанного) никеля, потребленного в США в 2011 году, было использовано в сплавах, таких как нержавеющая сталь и суперсплавы.Поскольку никель повышает устойчивость сплава к коррозии и его способность противостоять экстремальным температурам, оборудование и детали из никельсодержащих сплавов часто используются в суровых условиях, например, на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, в реактивных двигателях, на объектах по производству электроэнергии и т. Д. морские установки. Медицинское оборудование, посуда и столовые приборы часто изготавливаются из нержавеющей стали, потому что их легко чистить и стерилизовать.

Все монеты США, находящиеся в обращении, за исключением пенни, изготовлены из сплавов, содержащих никель.Никелевые сплавы все чаще используются для изготовления аккумуляторных батарей для портативных компьютеров, электроинструментов, гибридных и электромобилей. Никель также наносится на такие предметы, как сантехника, чтобы уменьшить коррозию и обеспечить привлекательный внешний вид.

Метеорит: Большая часть никеля Земли образовалась в результате ударов метеоритов во время раннего формирования нашей планеты. Этот железный метеорит Сихотэ-Алиня содержит около 93% железа, 6% никеля и 1% микроэлементов.Авторское право на фотографию: Aerolite Meteorites / Джеффри Ноткин.

Никелевая руда: Образец никелевой руды из магматического комплекса Садбери. Это образец пентландита в пирротине примерно четыре дюйма в диаметре. Изображение USGS.

Никелевая руда из магматического комплекса Садбери. Массивная никелевая руда состоит из минералов пентландита и пирротина, которые окружают фрагменты вулканических, осадочных и метаморфических пород, оторванных от стен кратера в результате удара инопланетного тела.Изображение USGS.

Откуда берется никель?

Никель является пятым по содержанию элементом на Земле, но большая часть этого никеля находится в ядре, более чем на 1800 миль ниже поверхности. В земной коре два основных типа рудных месторождений поставляют большую часть никеля, используемого сегодня: месторождения магматических сульфидов (такие как месторождения пентландита и пирротина, обнаруженные в Норильске, Россия; Садбери, Онтарио, Канада; и Камбалда, Австралия) и месторождения латерита ( в том числе найденные на Кубе, Новой Каледонии и Индонезии).Кроме того, марганцевые конкреции и корки на глубоководном морском дне могут содержать столько же никеля, сколько известные на суше месторождения, но в настоящее время их разработка не ведется.

Магматические сульфидные месторождения содержат около 40 процентов мировых запасов никеля и в настоящее время являются источником более половины мировых запасов никеля. Месторождения никеля могут образовываться, если магма, содержащая небольшое количество кремнезема и большое количество магния, насыщается серой, обычно в результате реакции с горными породами в земной коре.Жидкость, богатая серой, может отделяться от магмы; ионы никеля и некоторых других элементов могут переходить в него. Поскольку жидкость, богатая серой, более плотная, чем магма, жидкость опускается и накапливается вдоль основания магматических очагов, интрузий или потоков лавы, где затем могут кристаллизоваться никельсодержащие сульфидные минералы. Сульфидные минералы также часто содержат кобальт, медь или металлы платиновой группы.

Магматический комплекс Садбери — ведущий источник никеля в Канаде и второе по величине месторождение сульфида никеля в мире.Комплекс уникален, потому что он был сформирован, когда инопланетное тело, вероятно, астероид или комета, столкнулось с Землей около 1850 миллионов лет назад. Части земной коры вблизи места удара расплавились и образовали большой слой магмы в образовавшемся кратере; никельсодержащая сульфидная жидкость собиралась вдоль подошвы магматического слоя, из нее кристаллизовались никель- и медьсодержащие сульфидные минералы.

Месторождения латерита содержат примерно 60 процентов мировых запасов никеля.Отложения латерита образуются в теплой, влажной, тропической или субтропической среде, когда вулканические породы с низким содержанием кремнезема и высоким содержанием магния разрушаются в результате химического выветривания. Выветривание удаляет некоторые из исходных компонентов породы, создавая остаточные отложения, в которых могут концентрироваться такие элементы, как никель.

Никелевое ядро ​​Земли: Среднее содержание никеля в коре составляет всего около 100 частей на миллион. Однако внутреннее ядро ​​Земли считается железо-никелевым сплавом, а внешнее ядро ​​- расплавом, в основном состоящим из железа и никеля.Изображение USGS.

Никель: мировой спрос и предложение

Ботсвана 9050 9045 907 Производство никеля 2011 г. Страна Метрические тонны Австралия 215000 220,000 Китай 89,800 Колумбия 76,000 Куба 71,000 Доминиканская Республика 7 5,900 Новая Каледония 131,000 Филиппины 270,000 Россия 267,000 Южная Африка 6508 8 0 Другие страны 103,000 Вышеуказанные значения представляют собой метрические тонны произведенного никеля в 2011 году по данным USGS Mineral Commodity Summaries, январь 2013 года.

В США в 2011 году не было действующих никелевых рудников, хотя небольшое количество никеля было извлечено как побочный продукт при переработке медных и палладиево-платиновых руд. Несколько месторождений в Миннесоте и Мичигане имеют потенциал для разработки.

Вторичный никель — чрезвычайно важный источник поставок. В 2011 году вторичный никель составлял примерно 43 процента потребления никеля в США.

Россия была ведущим производителем никеля в 2011 году, за ней следовали Индонезия, Филиппины и Канада.С 2007 по 2010 год Канада поставляла примерно 38 процентов импорта никеля в США, за ней в порядке импорта следовали Россия (17 процентов), Австралия, Норвегия и другие страны. Основная часть известных мировых запасов никеля сосредоточена в Австралии, Бразилии, Канаде, Кубе, Новой Каледонии и России.

Знаете ли вы? Пивные кеги из никельсодержащей нержавеющей стали часто используются от 30 до 40 лет. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / LICreate.

Знаете ли вы? Хондриты, самый распространенный тип метеоритов, содержат в 100–1000 раз больше никеля, чем почти любая порода Земли.

Гарантия поставок никеля в будущем

Соединенные Штаты полагаются на импорт и вторичную переработку никеля, и эта ситуация вряд ли существенно изменится по крайней мере в ближайшие 25 лет. Однако риск перебоев в поставках невелик, поскольку мировых запасов, разбросанных по более чем 10 странам, достаточно для удовлетворения прогнозируемого спроса на никель на многие годы вперед.Правительство США больше не хранит никель в запасах национальной обороны. Добыча на месторождениях латерита, вероятно, увеличится, поскольку ресурсы никеля на существующих сульфидных рудниках истощены.

Чтобы помочь предсказать, где могут быть расположены будущие запасы никеля, ученые Геологической службы США изучают, как и где ресурсы никеля сосредоточены в земной коре, и используют эти знания для оценки вероятности существования неоткрытых залежей никеля. Геологической службой США были разработаны методы оценки минеральных ресурсов для поддержки управления федеральными землями и оценки наличия минеральных ресурсов в глобальном контексте.Геологическая служба США также собирает статистические данные и информацию о мировом предложении, спросе и потоках никеля. Эти данные используются для разработки национальной политики США.

Найдите другие темы на Geology.com:

Породы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.	Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.	Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!	Geology Store: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
	Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его разнообразных применениях и открытиях.

.