Сегодня суббота 15 августа 2020 г. 18:33
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№13август 2007Тема номера
«Новое» серебро
Что может быть общего между медицинским шприцем и столовой ложкой? Или между космическим телескопом и паяльником? Для изготовления всех этих вещей потребовался никель — металл необходимый как для изготовления предметов домашнего обихода, так и для создания высокотехнологичных приборов.

В германском фольклоре живет маленький насмешливый гном по имени Никель. Подземное царство — довольно скучное место, поэтому Никель любит поразвлечься, когда представится случай. Любимое его занятие — подшутить над людьми, вторгнувшимися в его дом и подсунуть горнякам вместо руды пустую породу. В семнадцатом веке саксонские рудокопы познакомились с новой шуткой гнома — минералом, который по внешнему виду напоминал медную руду, но при выплавке не давал ни меди, ни металла вообще. Оценив новую забаву Никеля, саксонцы так и назвали этот минерал — купферникель (Kupfer — медь по-немецки). Когда в 1751 году шведский металлург Аксель Фредерик Кронстедт обнаружил в купферникеле присутствие нового для науки элемента, он тоже назвал его в честь сказочного шутника — никелем. Однако, оказалось каверзы гнома действуют не только в подземном но и научном мире. Более двадцати лет современники Кронстедта считали, что швед получил не самостоятельный полуметалл (как раньше называли простые вещества, сходные с металлами и неметаллами), а сплав уже известных металлов с серой и мышьяком. В силу специфики того времени, Кронстедту приходилось приводить доказательства самостоятельности никеля не только в области физики, но и астрологии. Пытаясь убедить научных коллег в своей правоте, металлург говорил не только о том, что никель легко взаимодействует с серой и его соединения имеют зеленую окраску, но и о том, что «Число металлов превосходит уже число планет, в солнечном круге находящихся, поэтому ныне размножения числа металлов опасаться не надлежит». Однако даже такие веские доводы не могли переменить взгляды его оппонентов, и через десять лет после смерти Кронстедта, в 1765 году, Французская энциклопедия, высший свод знаний тех лет, предлагала проводить дальнейшие опыты для установления того, является ли никель особым полуметаллом или же это соединение железа, мышьяка, висмута, кобальта и меди с серой. Такие опыты в том же году провел шведский химик и металлург Бергман, его исследования многих убедили, что никель — простое вещество. Окончательно, как новый элемент, никель утвердился в 19 веке. В 1804 году немецкий химик Иеремия Рихтер получил из купферникеля, который оказался соединением никеля с мышьяком, никелевый купорос. Для очистки Рихтер провел тридцать две кристаллизации купороса
и получил в итоге чистый металл.
В земной коре содержание никеля составляет около 8·10–3 % по массе. По самой распространенной из гипотез о строении земли, земное ядро, как и железные метеориты, состоит из железоникелевого сплава. Если это предположение верно,
то никель занимает  пятое место после железа, кислорода, кремния и магния, среди составляющих планету элементов. Масса никеля в ядре должна составлять 3 %
от веса Земли — около 17·1019 тонн. Те немногие атомы никеля, которые проникли в поверхностную кору Земли находятся
в окисленных и сульфидных рудах. Общие запасы никеля в этих рудах составляют, по приблизительным оценкам, около 135 млн. тонн, из которых достоверных — 49 млн. тонн. Окисленные никелевые руды содержат, по разным данным, от 40 до 66 % никеля, сульфидные медно-никелевые — 33 %. Наиболее крупные месторождения никеля за рубежом находятся в Канаде и Новой Каледонии, также много никеля находится в золе угля, добываемого в Южном Уэльсе — до 78 килограмм на одну тонну. В нашей стране основная добыча никеля идет в Красноярском крае, на Урале и на Кольском полуострове.
Большую часть никеля получают из медно-никелевых руд, для этого их обогащают для получения никелевого концентрата. Никелевый рудный концентрат плавят в электрических шахтах или отражательных печах, отделяя пустую породу и получая сульфидный расплав никеля — штейн, содержащий 10—15 % никеля с примесями железа, меди, кобальта и других элементов. Далее штейн очищают от примесей, обжигают и полученный оксид восстанавливают до металла. При гидрометаллургическом способе никель получают обрабатывая руду раствором аммиака или серной кислоты. Черновой никель дополнительно очищают электромеханическим рафинированием.
В чистом виде никель — пластичный и ковкий металл серебристого цвета с желтоватым отливом, твердый, притягивающийся магнитом и хорошо поддающийся полировке. Однако первоначально металлурги не могли получить никель такого качества, металл выплавляемый в девятнадцатом веке был хрупок и практически не пригоден для обработки. Дело было в том, что получаемый в то время никель содержал незначительную примесь серы — около 0,03 %, чего однако хватало для того, чтобы изменить механические свойства никеля. Ковкий никель научились получать в 70-х годах девятнадцатого столетия, присаживая в расплавленный металл магний. Магний освобождал никель от примесей, активно принимая на себя серу
и кислород. После этого открытия спрос на никель стал быстро расти.
В чистом виде никель применяется для защиты металлов от окисления — электролитическим путем его наносят тонкой пленкой на защищаемый металл, все мы видели никелированные чайники, дверные ручки и поручни в общественном транспорте. Но чаще всего никель используется для получения различных сплавов.
Первым популярным сплавом стал нейзильбер — смесь никеля, меди и цинка. Никель обладает отбеливающей способностью и уже 20 % присутствия его в сплаве гасят красный цвет меди. Нейзильбер, в переводе с немецкого, — новое серебро. Сплав был и вправду очень похож на серебро, что сразу привлекло внимание ювелиров. Помимо ювелирных украшений из нового серебра стали делать столовые приборы, а в 1850 году в Швейцарии выпустили первые монеты из нейзильбера. Опыт Швейцарии переняли все остальные страны и скоро монеты из «нового» серебра полностью вытеснили монеты из «старого», а в Америке до сих пор пятицентовые монеты называют «nickel». Другой сплав меди, никеля и цинка называется никелин, он обладает большим электрическим сопротивлением и применяется в реостатах. Если в сплав никеля и меди добавить не цинк, а марганец, то получится родственный нейзильберу мельхиор. Из всех известных сплавов мельхиор наиболее стоек к струевой коррозии и поэтому широко используется в инженерных целях.
В начале ХХ века разрабатывали богатые канадские руды, содержащие никель и медь, причем содержание никеля было
в два раза больше меди. Разделение этих металлов было трудной задачей для металлургов и было принято решение выплавлять их в совместный сплав. В результате получился монель-металл, сплав относительно дешевый, обладающий высокой химической стойкостью и широко используемый в химическом машиностроении.
Добавление никеля в сталь позволяет повысить ее химическую стойкость. Впервые это свойство никеля было открыто французским химиком Жозеф-Луи Прустом в 1799 году. Известно, что железные метеориты плохо поддаются коррозии, Пруст заинтересовался этим явлением
и предположил, что стойкость метеоритного железа к ржавению обусловлена наличием в нем примеси никеля. В 1820 году Фарадей, опираясь на эту догадку, выплавил первый в мире искусственный железоникелевый сплав. Сплав обладал повышенной коррозийной стойкостью,
но ковкость его была гораздо хуже чем у железа. Только после открытия ковкого никеля стали получать качественную никелевую сталь с удвоенным пределом упругости, повышенной механической прочностью и улучшенной коррозийной стойкостью.
Из других сплавов широко известны, например нихром — сплав никеля, хрома, железа и марганца. При большом электрическом сопротивлении нихром обладает высокой жароупорностью и высокой механической прочностью и применяется для изготовления различных электронагревательных приборов, таких как плитки, утюги, кипятильники и паяльники.
Для изготовления точных механических приборов, эталонов длин используется инвар — сплав состоящий из никеля и железа. Инвар замечателен очень малым температурным коэффициентом расширения и практически не расширяется в интервале температур от –100 до 100°C.
В 1983 г. на орбиту земли вышла советская космическая станция «Астрон» с четырехсот килограммовым телескопом на борту. В конструкции трубы телескопа использовался инвар, что позволило свести к минимуму деформацию прибора под воздействием космических температур.
Если в сплав никеля и железа добавить углерод, то получится совершенно другой сплав — платинит. Название он получил от того, что коэффициент теплового расширения у него такой же как у платины, но главное — такой же коэффициент расширения имеет и стекло. Поэтому платинит используют для изготовления различных предметов, где требуется вплавить металл в массу стекла, например шприцев и электроламп.
Наконец, самое известное применение никеля — изготовление нержавеющей стали. При добавлении в сталь 18 % хрома и 9 % никеля она приобретает повышенную прочность и отличную антикоррозийную стойкость. Нержавеющая сталь широко применяется в промышленности и быту, выплавляется в больших объемах и поэтому на изготовление «нержавейки» уходит половина всего добываемого человечеством никеля.

 

Сергей Журавлев.

Новости
 
«Weldex: Роботизация сварки. Кейсы реализованных решений» состоится 13 августа
В преддверии выставки Weldex 13-16 октября 2020......
 
 
Промышленность вернется к объёмам прошлого года только в 2021 году
Фото: nafta.codelayers.netКак рассказал министр промышленности и торговли......
 
 
Первый рост производительности с мая 2019 на фоне ослабления ограничений по COVID-19
Фото: g.foolcdn.comПо данным исследования индекса деловой активности......
 
 
Трубы проверят по полной
Фото: tmk-ru.pwТрубная Металлургическая Компания запустила исследовательский комплекс......
 
 
«ДС-Роботикс» стал одним из 16 крупнейших интеграторов промышленных роботов в России по данным рейтинга TAdviser
Рейтинг «Топ-30 интеграторов промышленных роботов в России»......
 
 
Потребление электроэнергии в России за июнь уменьшилось на 6%
Фото: g.foolcdn.comПо данным АО «СО ЕЭС», потребление......
 
 
Переход на собственную генерацию не будет массовым
Фото: sibur.photas.ruОпасность массового перехода промышленных потребителей на......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru тёмный рыцарь 2