27 октября 2023 БКС Экспресс | Никель
В средние века в Саксонии жил злобный гном Никель: горняки считали, что из-за него они добывают «испорченный» металл, хотя на самом деле получали медно-никелевую руду. Имя гнома, а по некоторым версиям — злобного духа, закрепилось в названии пластичного серебристого металла, который сегодня используется во множестве отраслей.
Рассказываем о том, как добывают никель и где его применяют.
Никель — «чертова медь»
История никеля интересна тем, что успела обрасти легендами еще до официального открытия металла.
В средневековой Саксонии считалось, что в рудных горах живут два гнома, Кобальт и Никель. Первый якобы ворует и портит серебряную руду — впоследствии этот «грязный» металл назвали кобальтом. Второй занимался примерно тем же, только он использовал для этого медную руду, в результате чего получался «купферникель» — сейчас мы переведем это как никелевая медь, но горняки, не чествовавшие злобного Никеля, использовали слово как ругательство, нечто вроде «чертова медь». Так что с мифологической точки зрения появлению новых металлов мы обязаны проказникам-гномам.
Почему горняки считали, что Кобальт и Никель «портили» руду? Дело в том, что из металлов, которые внешне походили на привычные им руды, ни серебро, ни медь выплавить не получалось. Никель в природе встречается в соединении с другими элементами — например, мышьяком. И когда после находки «чертову медь» клали в печь, то из плавильного горна шел лишь дым с неприятным специфическим запахом, однако никакой металл в итоге получен не был. Кроме того, мышьяк отравлял, что лишь подтверждало приставку «чертова».
Тем не менее горняки нашли применение и купферникелю — известно, что его использовали в стекловарении, для отделки оружия, при изготовлении шпор и прочего. А уже в середине XVIII из «чертовой меди» получить новый металл удалось шведскому ученому Акселю Кронштедту.
Кронштедт обнаружил в купферникеле «особенный металл» в 1751 г., хотя его открытие оспаривалось до середины 1770-х гг. «Купферникель — руда, которая содержит наибольшее количество... описанного полуметалла, поэтому я дал ему то же имя, или, для удобства, я назвал его никелем», — отмечал шведский ученый.
Тем не менее в кругах химиков считалось, что новый металл — и не металл вовсе, а соединение, поскольку там присутствовали примеси кобальта, мышьяка, висмута и прочего. И уже в 1775 г. другой швед Торберн Бергман добыл чистый никель, тем самым доказав, что находка Кронштедта была справедливой.
Как добывают металл
Никель получают из никелевых руд, которые залегают в разных месторождениях — медно-никелевых, кобальт-никелевых, силикатных никелевых и прочих. Как и у других руд, добыча металла предполагает два способа — открытый и закрытый.
Открытый способ. Если руда залегает неглубоко, то используются бурильные установки и проводятся вскрышные работы. Тогда открывается доступ к породе, и ее грузят на автотранспорт, чтобы отвезти на переработку. Это менее затратный способ.
Закрытый способ. Если же никелевая руда лежит глубоко, то для ее добычи строятся сооружения — шахты и штольни. Это дороже и опаснее, поэтому метод используется при невозможности открытой добычи.
Как перерабатывают руду
Переработка никелевых руд — сложный процесс.
• Богатые никелем руды, где содержится свыше 1% металла, — плавят.
• Руды с содержанием менее 1% — сначала обогащают.
• Силикатные никелевые руды делятся на два технологических типа: железистые и магнезиальные. Оба подвергаются переделу: железистые — гидрометаллургическому и пирометаллургическому, магнезиальные — только пирометаллургическому.
Передел — процесс переработки, в результате которого меняются физические и механические свойства материала, его химический состав, агрегатное состояние.
Кроме того, в переработке применяют комбинированные схемы.
Практически 100% никеля можно перерабатывать и использовать без потери качества: что интересно, обычно изделия из первичного и из вторичного сырья не отличаются. Степень повторной переработки никеля достигает почти 70% — это металл с самым высоким коэффициентом возвращения в оборот.
Если упростить схему получения чистого никеля из руды, то алгоритм будет таким:
1. Руду избавляют от влаги — ее дробят и сушат в печах.
2. В результате образуются флюс и гипс, к которым добавляют кокс, а затем переплавляют в промежуточный продукт.
3. После плавки образуются штейн и шлак. Первый продувают в конвекторе и получают белый никелевый штейн, а попутно — снова шлак. Второй — отправляют на отвал.
Штейн — промежуточный продукт в металлургии, в котором, как правило, собраны имеющиеся в сырье благородные и сопутствующие металлы. Конвертированием из него обычно получают черновые цветные металлы.
4. Белая масса, в которой содержится никель, измельчается и отправляется на обжиг.
5. Часть получившегося шлака можно вновь переплавить, чтобы в итоге получить металл, который будет пригоден для использования.
Шлак — расплав, обычно покрывающий при плавильных процессах поверхность жидкого металла. Активно используется для получения строительных материалов.
6. Заключительный этап — электролитическое рафинирование. Благодаря электролизу происходит процесс очистки от примесей и получается металл высокой чистоты.
Где используется
Никель устойчив к коррозии, под действием влаги он не окисляется. Он пластичный и ковкий — и благодаря этим качествам активно применяется в различных отраслях.
• Основная сфера — металлургия. Его используют в производстве нержавеющий стали. В промышленности применяется никелевое покрытие — оно защищает изделия от коррозии.
• В электронике никель используется в аккумуляторах — такие батареи весят немного, но имеют высокую производительность. Также применяется в элементах электросвязи, антенных конструкциях и другом.
• Никель есть в составе медицинских изделий — протезов и брекетов.
• В химической промышленности никель используют для получения катализаторов.
• Сплавы металла применяются в авиационной и космической промышленности как жаропрочные и выдерживающие высокие нагрузки.
Кроме того, мы часто взаимодействуем с никелем в повседневной жизни — пользуемся посудой, монетами, швейными иглами, где содержится металл.
Однако никель — аллергенный металл. По этой причине с 2000 г. в Европе запретили продажу ювелирных изделий и бижутерии, которые содержат более 0,05% этого металла.
Кто производит
Россия является одним из крупнейших производителей никеля: в 2022 г. в стране произвели 220 тыс. т металла. Лидирует с большим отрывом Индонезия, где произвели 1,6 млн т никеля.
А десятка стран с самыми большими запасами никеля в мире, согласно сводным данным Геологической службы США по минеральному сырью за 2022 г., выглядит так:
1. Индонезия — 21 млн т
2. Австралия — 21 млн т
3. Бразилия — 16 млн т
4. Россия — 7,5 млн т
5. Новая Каледония — 7,1 млн т
6. Филиппины — 4,8 млн т
7. Китай — 2,8 млн т
8. Канада — 2 млн т
9. США — 340 тыс. т
10. Колумбия — 300 тыс. т
Первые строки в рейтингах занимает Индонезия, активно производящая низкосортный никель. А мировое лидерство по производству высокосортного никеля принадлежит именно российскому производителю — Норникелю. Доля на мировом рынке металла составляет 17%.
К высокосортному никелю относятся катоды, брикеты, карбонильный никель, химические соединения никеля, к низкосортному — ферроникель, черновой ферроникель и оксид никеля. Первый используется, например, в производстве аккумуляторов, а второй подойдет для производства нержавеющей стали.
http://bcs-express.ru/ (C)
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией
При копировании ссылка обязательна Нашли ошибку: выделить и нажать Ctrl+Enter