Profil métallique: Nickel

Le nickel est un métal blanc argenté, solide et lustré, qui est un élément essentiel de notre vie quotidienne. On le retrouve dans tous les types de batteries, des batteries qui alimentent nos télécommandes à l' acier inoxydable utilisé pour fabriquer nos éviers de cuisine.

Propriétés:

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 son apparition 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 résistant et résistant à la corrosion , ce qui le rend excellent pour renforcer les alliages métalliques. Il est également très ductile et malléable , propriétés qui permettent à ses nombreux alliages d'être façonnés en fils, tiges, tubes et feuilles.

Histoire:

Le nickel pur a d'abord été extrait par le baron Axel Fredrik Cronstedt en 1751, mais on savait qu'il existait beaucoup plus tôt. Les documents chinois datant de 1500 av. J.-C. font référence au «cuivre blanc» ( baitong ), qui était très probablement un alliage de nickel et d'argent. Les mineurs allemands du quinzième siècle, qui croyaient pouvoir extraire le cuivre des minerais de nickel en Saxe, ont qualifié le métal de « kupfernickel » - «le diable du cuivre» - en partie à cause de leurs tentatives futiles d'extraire le cuivre du minerai. les effets sur la santé causés par la teneur élevée en arsenic dans le minerai.

En 1889, James Riley a fait une présentation à l'Institut de fer et d'acier de Grande-Bretagne sur la façon dont l'introduction du nickel pourrait renforcer les aciers traditionnels. La présentation de Riley s'est traduite par 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 de nickel à grande échelle. 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, pyrrhotine et millerite, qui contiennent environ 1% de nickel, et des minerais latéritiques contenant du fer, limonite et garnitérite, 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, comme ceux que l'on trouve dans le Bouclier canadien et en Sibérie, se trouvent généralement profondément sous terre, ce qui les rend coûteux en main-d'œuvre et coûteux à extraire. Cependant, le processus de séparation pour ces minerais est beaucoup moins cher que pour la variété latéritique, comme ceux trouvés en Nouvelle-Calédonie. De plus, les sulfures de nickel ont souvent l'avantage de contenir des impuretés d'autres éléments précieux qui peuvent être séparés économiquement.

Les minerais de sulfures peuvent être séparés en utilisant la flottation de mousse et les processus hydrométallurgiques ou magnétiques pour créer la matte de nickel et l'oxyde de nickel.

Ces produits intermédiaires, qui contiennent habituellement 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 à volatilisation. Ici, il rencontre du monoxyde de carbone à environ 60 ° C (140 ° F) pour former du gaz carbonyle de nickel. Le gaz carbonyle de nickel 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 désirée. À des températures plus élevées, ce procédé peut être utilisé pour former de la poudre de nickel.

En revanche, les minerais latéritiques 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 à four rotatif.

Il produit de l'oxyde de nickel, qui est ensuite réduit en utilisant des fours électriques à des températures entre 2480 et 2930 ° F (1360-1610 ° C) et volatilisé pour produire du nickel métallique de classe I et du sulfate de nickel.

En raison de la teneur naturelle en fer des minerais latéritiques, le ferronickel est le produit final de la plupart des fonderies qui peuvent être utilisées par les producteurs d'acier après élimination des impuretés de silicium , de carbone et de phosphore.

Par pays, les principaux producteurs de nickel en 2010 ont été la Russie, le Canada, l'Australie et l'Indonésie. Les plus grands producteurs de nickel raffiné sont Norilsk Nickel, Vale SA et Jinchuan Group Ltd. Actuellement, 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 d' aimants permanents.

Acier inoxydable:
Environ 65% de tout le nickel produit va dans l' acier inoxydable .

Les aciers austénitiques sont des aciers inoxydables non magnétiques qui contiennent des niveaux élevés de chrome et de nickel et de faibles niveaux de carbone. Ce groupe d'aciers - classés en série 300 inoxydable - est apprécié pour sa malléabilité et sa résistance à la corrosion. Les austénitiques sont la nuance d' acier inoxydable la plus largement utilisée.

La gamme austénitique contenant du nickel des aciers inoxydables est définie par leur structure cristalline cubique à faces centrées (FCC), qui a un atome à chaque coin du cube et un au milieu de chaque face. Cette structure de grains se forme lorsqu'une quantité suffisante de nickel est ajoutée à l'alliage (huit à dix pour cent dans un alliage d'acier inoxydable 304 standard).

Sources:

Rue, Arthur. & Alexander, WO 1944. Les métaux au service de l'homme . 11ème édition (1998).
USGS. Sommaires des produits minéraux: Nickel (2011).
Source: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopédie Britannica. Nickel.
Source: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
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