История открытия

В 1751 году швед Кронштедт открыл элемент, который назвал никелем.

В 1755 году его соотечественник металлург Г.Бергман убедил многих, что никель – новый металл. В начале XIX в. Французские химики Пруст и Тенар получили чистый никель и определили его магнитные свойства. Через 50 лет после открытия никеля Рихтер получил «абсолютно» чистый никель и в 1804 году описал метод его получения и особые свойства: большую сопротивляемость коррозии, жаростойкость, высокую пластичность, ковкость, магнитные свойства. Однако примеси серы (0,03 %) значительно ухудшали механические свойства никеля. Лишь в 70-х гг. XIX в. Металлурги нашли способы обработки расплавленного никеля магнием, который связывал такие вредные примеси, как сера и кислород, и поэтому спрос на никель стал расти.

Нахождение в природе и получение.

Содержание никеля в земной коре составляет 8·10^-3 % (масс.), а в воде океанов – 0,002 мг/л. В свободном состоянии никель в природе не встречается, а содержится в различных минералах.

Известно более 50 минералов никеля. Важнейшими из них являются: миллерит NiS, никелин NiS, хлоантит NiAs₂, герсдорфит NiAsS, ульманит NiAsSb, пентландит (Fe,Ni)₉S ₈, гарниерит (Ni,Mg)₃ Si ₄ O₁₀(OH)₁₀·4H₂O и т.д. Никель может существовать в виде стабильных изотопов. Так природный никель состоит из пяти изотопов: ⁵⁸Ni (67,88%), ⁶⁰Ni (26,23%), ⁶¹Ni (1,19%), ⁶²Ni (3,66%) и ⁶⁴Ni (1,04%).

Никельсодержащие руды перерабатывают пиро- и гидрометаллургическим способами. При переработке силикатно-окисленных руд (не поддаются обогащению) применяют восстановительную плавку с получением ферроникеля, который далее подвергают продувке в конвертере с целью рафинирования и обогащения или плавку на штейн с серосодержащими добавками (FeS₂ или CaSO₄). С целью удаления железа штейн продувают в конвертере, а затем подвергают дроблению и термообработке. Из образовавшегося оксида никеля восстановительной плавкой получают металлический никель.

Никелевые концентраты, получаемые при обогащении сульфидных руд, плавят на штейн с последующей продувкой в конвертере. Из медно-никелевого штейна после его медленного охлаждения флотацией выделяют концентрат Ni₃S₂ , который аналогично штейнам из окисленных руд обжигают и восстанавливают.

Процесс гидропереработки сульфидных никелевых материалов (концентратов, штейнов) заключается в автоклавном окислительном выщелачивании либо водными растворами аммиака (при низком содержании кобальта), либо серной кислотой. Из аммиачных растворов после осаждения и разделения сульфида меди никель осаждают водородом под давлением. Для разделения никеля, кобальта и меди из аммиачных растворов применяют также экстракционные способы с использованием хелатообразующих экстрагентов.

Автоклавный процесс окислительного выщелачивания с получением сульфатных растворов применяют как к обогащенным материалам (штейнам) с переводом никеля и других металлов в раствор, так и к бедным пирротиновым Fe₇S₈ концентратам. В последнем случае окисляется преимущественно пирротин, что позволяет выделить элементную серу и сульфидный концентрат, переплавляемый далее на никелевый штейн.

Процесс рафинирования обычно проводят электролизом в сульфатных и сульфатно-хлоридных растворах с очисткой электролита от меди (цементацией на активном никелевом порошке), железа и кобальта (окислением и осаждением гидроксокарбонатом никеля), цинка (ионным обменом) и т.п.

Чистый никель получают также (в виде порошка или дроби), термическим разложением тетракарбонила никеля по схеме

Ni(CO)_{4 =} Ni + 4CO