Le nickel est un métal solide, brillant et blanc argenté qui est un aliment de base de notre vie quotidienne et se trouve dans tout, des piles qui alimentent nos télécommandes de télévision à l'acier inoxydable qui est utilisé pour rendre notre éviers de cuisine.
Propriétés
- Symbole atomique: Ni
- Numéro atomique: 28
- Catégorie d'élément: Métal de transition
- Densité: 8,908 g / cm3
- Point de fusion: 2651 ° F (1455 ° C)
- Point d'ébullition: 5275 ° F (2913 ° C)
- Dureté de Moh: 4,0
Les caractéristiques
Le nickel pur réagit avec l'oxygène et, par conséquent, se trouve rarement à la surface de la terre, bien qu'il soit le cinquième élément le plus abondant sur (et dans) notre planète. En combinaison avec le fer, le nickel est extrêmement stable, ce qui explique à la fois sa présence dans les minerais contenant du fer et son utilisation efficace en combinaison avec le fer pour fabriquer de l'acier inoxydable.
Le nickel est très solide et résistant à corrosion, ce qui le rend excellent pour renforcer le métal
alliages. Il est également très ductile et malléable, des propriétés qui permettent de façonner ses nombreux alliages en fils, tiges, tubes et feuilles.Histoire
Le baron Axel Fredrik Cronstedt a extrait le nickel pur pour la première fois en 1751, mais il était connu qu'il existait beaucoup plus tôt. Des documents chinois datant d'environ 1500 avant JC font référence au «cuivre blanc» (baitong), qui était très probablement un alliage de nickel et d'argent. Les mineurs allemands du XVe siècle, qui pensaient pouvoir extraire le cuivre des minerais de nickel en Saxe, appelaient ce métal kupfernickel, «le cuivre du diable», en partie en raison de leurs vaines tentatives d'extraire le cuivre du minerai, mais aussi probablement en partie en raison des effets sur la santé causés par la forte teneur en arsenic du minerai.
En 1889, James Riley a fait une présentation à l'Iron and Steel Institute de Grande-Bretagne sur la façon dont l'introduction du nickel pourrait renforcer les aciers traditionnels. La présentation de Riley a entraîné une prise de conscience croissante des propriétés d'alliage bénéfiques du nickel et a coïncidé avec la découverte de grands gisements de nickel en Nouvelle-Calédonie et au Canada.
Au début du XXe siècle, la découverte de gisements de minerai en Russie et en Afrique du Sud a rendu possible la production à grande échelle de nickel. Peu de temps après, la Première Guerre mondiale et la Seconde Guerre mondiale ont entraîné une augmentation importante de la demande d'acier et, par conséquent, de nickel.
Production
Le nickel est principalement extrait des sulfures de nickel pentlandite, pyrrhotite et millérite, qui contiennent environ 1% teneur en nickel, et les minerais latéritiques contenant du fer limonite et garnierite, qui contiennent environ 4% de nickel. Les minerais de nickel sont extraits dans 23 pays, tandis que le nickel est fondu dans 25 pays différents.
Le processus de séparation du nickel dépend fortement du type de minerai. Les sulfures de nickel, tels que ceux trouvés dans le Bouclier canadien et la Sibérie, se trouvent généralement en profondeur, ce qui les rend laborieux et coûteux à extraire. Cependant, le processus de séparation pour ces minerais est beaucoup moins cher que pour la variété latéritique, comme celles trouvées en Nouvelle-Calédonie. De plus, les sulfures de nickel ont souvent l'avantage de contenir des impuretés d'autres éléments précieux qui peuvent être économiquement séparés.
Les minerais sulfurés peuvent être séparés en utilisant la flottation de la mousse et des procédés hydrométallurgiques ou magnétiques pour créer du nickel mat et de l'oxyde de nickel. Ces produits intermédiaires, qui contiennent généralement de 40 à 70% de nickel, sont ensuite traités, souvent en utilisant le procédé Sherritt-Gordon.
Le procédé Mond (ou carbonyle) est la méthode la plus courante et la plus efficace pour traiter le sulfure de nickel. Dans ce processus, le sulfure est traité avec de l'hydrogène et introduit dans un four de volatilisation. Ici, il rencontre du monoxyde de carbone à environ 140F° (60C°) pour former du nickel carbonyle gazeux. Le nickel carbonyle gazeux se décompose à la surface des pastilles de nickel préchauffées qui s'écoulent à travers une chambre de chaleur jusqu'à ce qu'elles atteignent la taille souhaitée. À des températures plus élevées, ce procédé peut être utilisé pour former de la poudre de nickel.
Les minerais latéritiques, en revanche, sont généralement fondus par des méthodes pyro-métalliques en raison de leur forte teneur en fer. Les minerais latéritiques ont également une teneur élevée en humidité (35-40%) qui nécessite un séchage dans un four rotatif. Il produit de l'oxyde de nickel, qui est ensuite réduit à l'aide de fours électriques à des températures comprises entre 2480-2930 F ° (1360-1610 C °) et volatilisé pour produire du nickel métal de classe I et du sulfate de nickel.
En raison de la teneur naturelle en fer des minerais latéritiques, le produit final de la plupart des fonderies travaillant avec de tels le minerai est le ferronickel, qui peut être utilisé par les producteurs d'acier après que les impuretés de silicium, de carbone et de phosphore sont supprimé.
Par pays, les principaux producteurs de nickel en 2010 étaient la Russie, le Canada, l'Australie et l'Indonésie. le plus grands producteurs de nickel raffiné sont Norilsk Nickel, Vale S.A., et Jinchuan Group Ltd. À l'heure actuelle, seul un faible pourcentage de nickel est produit à partir de matériaux recyclés.
Applications
Le nickel est l'un des métaux les plus utilisés sur la planète. Selon le Nickel Institute, le métal est utilisé dans plus de 300 000 produits différents. Le plus souvent, il se trouve dans les aciers et les alliages métalliques, mais il est également utilisé dans la production de batteries et de aimants.
Acier inoxydable
Environ 65% de tout le nickel produit va dans l'acier inoxydable.
Aciers austénitiques sont des aciers inoxydables non magnétiques qui contiennent des niveaux élevés de chrome et nickel, et de faibles niveaux de carbone. Ce groupe d'aciers - classé comme série 300 inoxydable - est apprécié pour sa formabilité et sa résistance à la corrosion. Les aciers austénitiques sont la nuance d'acier inoxydable la plus utilisée.
La gamme austénitique contenant du nickel des aciers inoxydables est définie par leur cubique à face centrée (FCC) structure cristalline, qui a un atome à chaque coin du cube et un au milieu de chaque visage. Cette structure de grain se forme lorsqu'une quantité suffisante de nickel est ajoutée à l'alliage (huit à dix pour cent dans un alliage standard en acier inoxydable 304).
Sources
Rue, Arthur. & Alexander, W. O., 1944. Les métaux au service de l'homme. 11e édition (1998).
USGS. Sommaires des produits minéraux: Nickel (2011).
La source: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nickel.
La source: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Profil métallique: nickel