Добыча никеля и влияние этого процесса на экологию

Никель — микроэлемент, влияющий на процессы кроветворения и участвующий во многих окислительно-восстановительных процессах в организме. Назван так по имени злого духа Николауса.

Свойства никеля

Плотность и масса

Никель относится к ряду тяжелых металлов. Его плотность в два раза больше, чем у металла титан, но равна по числовому значению плотности меди.

Численное значение удельной плотности никеля составляет 8902 кг/м3. Атомная масса никеля: 58,6934 а. е. м. (г/моль).

Механические характеристики

Никель обладает хорошей ковкостью и тягучестью. Благодаря этим характеристикам он легко подвергается прокату. Из него довольно просто получить тонкие листы и небольшие трубы.

При температуре от 0 до 631 К никель становится ферромагнитным. Происходит этот процесс благодаря особенному строению внешних оболочек атома никеля.

Известны следующие механические характеристики никеля:

  • Повышенная прочность.
  • Предел прочности равный 450 МПа.
  • Высокопластичность материала.
  • Коррозионная стойкость.
  • Высокая температура плавления.
  • Высокая каталитическая способность.

Механические характеристики описываемого металла зависят от наличия примесей. Самыми опасными и вредными считается сера, свинец, висмут, цинк и сурьма. Если никель насытить газами, то его механические свойства станут хуже.

Тепло- и электропроводность

  • Металл никель имеет следующую теплопроводность: 90,1 Вт/(м·К) (при температуре 25°C).
  • Электропроводность никеля равна 11 500 000 Сим/м.

Коррозионная стойкость

Под коррозионной стойкостью понимается способность металла при воздействии на него агрессивной среды противостоять разрушению. Никель относиться к материалам с высокой стойкостью к коррозии.

Никель не покрывается ржавчиной в нижеперечисленных средах:

  • Окружающая атмосфера. Никель обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам. Если никель находится в условиях промышленной атмосферы, то он всегда покрывается тонкой пленкой, которая приводит к потускнению никеля.
  • Щелочи в горячем и холодном виде, а так же их расплавленные состояния.
  • Органические кислоты.
  • Неорганические кислоты.

Кроме этого, ржавчиной никель не покрывается в горячих спиртах и жирных кислотах. Благодаря этому этот металл широко используют в пищевой промышленности.

Химическая промышленность то же широко использует никель. Это происходит благодаря коррозионной стойкости никеля к воздействию высокой температуры и большой концентрации растворов.

Повышенной коррозионной стойкостью обладают сплавы из никеля. Особенно соединения этого металла с железом, молибденом, хромом и медью.

Никель подвержен коррозии при следующих окружающих его условиях:

  • Морская вода.
  • Щелочные растворы гипохлоритов.
  • Сера или любая среда, содержащая серу.
  • Растворы окислительных солей.
  • Гидрат аммиака и аммиачная вода.

Токсичность никеля рассмотрена ниже.

Температуры

Известны следующие термодинамические свойства никеля:

  • Температура плавления никеля: 1726 K или 2647 °F или 1453 °C.
  • Температура кипения никеля: 3005 K или 4949 °F или 2732 °C.
  • Температура литья: 1500-1575 °C.
  • Температура отжига: 750 — 900 °C.

Токсичность и экологичность

В больших количествах никель оказывает токсичное действие на организм. Если речь идет о приеме его с пищей, то повышенное содержание этого элемента обязательно вызовет угрозу для здоровья.

Часто встречающие негативное последствие от переизбытка никеля – это аллергия. Так же при воздействии этого металла (в больших количествах) на организм возникают расстройства желудка и кишечника, обязательно повышается содержание эритроцитов. Никель может вызвать хронический бронхит, почечный стресс и нарушение работы легких. Переизбыток никеля провоцирует рак легкого.

Если вода для питья содержит 250 частиц никеля на миллион частиц воды, то такое содержание может вызвать болезнь крови и проблемы с почками. Однако это довольно редко явление.

Никель содержится в табачном дыме. Вдыхание этого дыма или пыли с содержанием никеля приводит к бронхиту и нарушению функционирования легких. Получить это вещество возможно в условиях вредного производства или в неблагоприятных экологически районах.

Токсичность никеля представляет собой опасность только в случае попадания в организм человека в больших количествах. Если никель используется в промышленности и в строительных делах, то он не опасен.

Другие характеристики

Еще никель имеет следующие характеристики:

  • Удельное электрическое сопротивление никеля равное 68,8 ном·м.
  • В химическом плане никель схож с железом, кобальтом, купрумом и некоторыми благородными металлами.
  • Никель взаимодействует с кислородом при температуре в 500 С.
  • Если никель переходит в мелкодисперсное состояние, то он может самовоспламениться.
  • Никель не реагирует с азотом даже при условии очень высокой температуры.
  • Никель медленнее чем железо растворяется в кислотах.

Из истории никеля

История никеля окутана саксонскими преданиями и мифами. Немецкие горнорабочие часто находили минерал, напоминающий медную руду, однако, как ни старались, выплавить медь из него не могли. Поэтому и окрестили его «купферникель», то есть «медный дьявол » или «дьявольская медь », ибо были убеждены, что злополучную руду подкидывает им озорной горный дух, гном Ник. Nickel в переводе с немецкого означает «злой гном/дух», а в жаргоне рудокопов это было ругательство. Впрочем, в загадочном минерале не было ничего дьявольского, а в стекольном производстве его использовали для придания стеклу зелёного оттенка. На самом деле купферникель был соединением никеля с мышьяком , но разгадать его истинную природу долго не удавалось. В 1751 году шведский учёный Кронштедт получил из «дьявольской меди » новый химический элемент – металл, который, следуя саксонской традиции, назвал никелем (лат. Niccolum , Ni ).

Читайте также:  Как после родов быстро похудеть и правильно сбросить лишний вес

Однако немецкие горняки были отнюдь не первыми, столкнувшимися с никелем. С древнейших времён люди находили вкрапления прочного, красивого и пластичного металла в метеоритах и изготовляли из него оружие и талисманы. Так, в украшениях древних египтян присутствует около 30% никеля. А китайцы ещё до нашей эры включали этот минерал в сплав под названием пакфонг , позднее завезённый и в Европу, где из него чеканили деньги.

Но, конечно, говорить о широкомасштабной никелевой промышленности можно только с конца ХI Х века.

Типы месторождений

Один из параметров, влияющих на объем добычи руды и затраты на обработку, — разновидность породы. Несмотря на идентичные свойства чистого металла, процесс его формирования в природе варьируется. К никелевым рудам относят:

  1. Медно-никелевые руды, сульфиды. Преобладающий тип, требующий наименьшего количества энергии для переработки. Распространены на территории СНГ и Канады.
  2. Силикаты, кобальт-никелевые. Располагаются в Индонезии, на Кубе. Также именно в таком виде добывали никель в начале развития отечественной добычи — на среднем Урале.
  3. Медно-колчеданные и сульфидно-арсенидные руды. Считаются вторичными, так как никель во время добычи не является основным веществом.

Большое количество запасов никеля также залегает на океаническом дне. Поэтому к числу потенциальных лидеров относят также страны, имеющие ресурсы и доступ к соответствующему способу добычи. Однако количество запасов никеля на суше остается настолько большим, что лишние затраты на подобные методы считаются нецелесообразными.

Влияние добычи никеля на экологическую ситуацию в мире

Добыча никеля отрицательно сказывается на экологической безопасности мира. Во время разработки месторождений остается много отходов, в состав которых входят бедные руды, различные горные породы и химические вещества. Попадая на поверхность, они вступают между собой в реакцию, что приводит к выделению опасных токсических соединений.

Районы добычи никеля страдают из-за уничтожения всей растительности, которая является естественной средой обитания для представителей фауны. Животные вынуждены или покинуть эти места, или бороться за свое выживание. Учитывая постоянное снижение природного ареала из-за деятельности человека, разнообразие фауны на таких территориях существенно снижается.

Компании, которые занимаются добычей никелевой руды, гарантируют сохранение всех отходов в специально оборудованных подземных хранилищах. Они должны быть запечатанными, что позволяет предупредить негативное воздействие на окружающую среду. Но на практике такие мероприятия не выполняются, что приводит к экологической катастрофе в местах добычи горной породы.

Поэтому процесс контроля над деятельностью подобных компаний должен происходить на государственном уровне. Создаются специальные комиссии, постоянно контролирующие соблюдение технологии добычи никеля и захоронения образовавшихся отходов.

Лечебные мероприятия

В первую очередь лечение предполагает максимальное ограничение контакта с аллергеном. Негативная симптоматика эффективно снимается с помощью антигистаминных препаратов. Наиболее часто используются такие препараты, как Тавегил, Зодак, Диазолин, Эриус, Зиртек и т.д. Эти лекарственные средства нейтрализуют кожный зуд, снимают отечность. Однако следует помнить, что антигистаминные средства первого поколения обладают побочными свойствами, поэтому при назначении следует учитывать, что они могут вызвать сонливость и заторможенность.

Для выведения токсических веществ, образующихся при аллергии, назначаются энтеросорбенты (Полисорб, Энтеросгель, Полифепан и т.д.). При тяжелом развитии аллергической симптоматики назначаются гормональные средства (Преднизолон, Гидрокортизон и т.д.). Важно помнить, что гормональная терапия используется только в крайнем случае и не более 5 дней, так как эти препараты способны вызвать ряд серьезных проявлений, которые могут потребовать дополнительного лечения.

Немаловажную роль при повышенной реакции на металл имеет соблюдение специальной диеты. Питание должно быть сбалансированным с достаточным количеством витаминов.

Необходимо учитывать, что запрещается употреблять в пищу продукты, которые могут вызвать перекрестную симптоматику с никелем. К ним относятся: кабачок, груша, сельдь, грибы, спаржа, бобы, орех. А также томаты, шпинат, лук, изюм, груши, шоколад.

Кроме того, не рекомендуется готовить пищу в никелированной посуде и отказаться от консервирования продуктов, как в домашних условиях, так и в промышленном производстве.

Читайте также:  Каких результатов можно достичь на магической диете?

Никелевые сплавы

В сплавах никель (вместе с кобальтом) соединяется с алюминием, кремнием, марганцем, железом и хромом. Согласно ГОСТ 492-73, в них допускается не более 1,4 % примесей. В составе примесей содержится незначительная доля магния, свинца, серы, углерода, висмута, мышьяка, сурьмы, кадмия, олова. Отдельной группой выступают медно-никелевые сплавы.

Все сплавы никеля разделяются на четыре большие группы:

  • Конструкционные. Особенность этих сплавов — высокие механические свойства и повышенная устойчивость к коррозии. К этой группе относятся прежде всего сплавы на медно-никелевой основе, такие как мельхиор, монель, ней­зильбер. Они хорошо свариваются и поддаются обработке в холодном и горячем виде.
  • Жаростойкие. Основными элементами этих сплавов являются никель и железо. Они отличаются высокой жаростойкостью и жаропрочностью, применяются преимущественно для производства электронагревательных приборов. Их также используют для изготовления малогабаритных тензорезисторов и потенциометрических обмоток.
  • Термоэлектродные. Это сплавы с высоким удельным сопротивлением и большой электродвижущей силой. Их используют для производства компенсационных проводов, термопар, пре­цизионных приборов. К данной группе относятся некоторые никелевые (хромель, алюмель) и медно-никелевые (константан, копель, манганин) сплавы.
  • Сплавы с особыми свойствами. В эту группу входят сплавы, которые находят особое применение благодаря своим уникальным свойствам. Инвар — сплав никеля и железа, который отличается повышенной упругостью. Он применяется для изготовления эталонов длины, мерных геодезических проволок, несущих конструкций лазеров, деталей часовых механизмов и др. Пермаллой — также сплав никеля и железа, обладающий высокой проницаемостью в магнитных полях. Его используют для производства магнитопроводов, деталей реле, сердечников трансформаторов и др.

Сплав с кремнием

Кремнистый никель НК 0,2 содержит 99,4 % никеля (с кобальтом), 0,15 — 0,25 % кремния и до 0,45 % примесей. Из этого сплава изготавливаются ленты и полосы, которые находят применения в электротехнике: из них делают детали приборов и устройств.

Сплавы никеля и марганца

Марганцевый никель выпускается четырех марок — НМц1, НМц2, НМц2,5 и НМц5. Из сплава НМц1 производят сетки управления ртутных выпрямителей. НМц2 находит применение в электронных лампах повышенной прочности, используется для держателей сеток и др. Проволока из сплавов НМц2,5 и НМц5 используется в свечах двигателей — автомобильных, авиационных и тракторных. НМц5 также применяется для радиоламп.

Алюмель

Алюмель (НМцАК 2-2-1) — сплав никеля, алюминия, марганца и кремния. Он содержит 1,60−2,40 % алюминия, 1,80−2,70 % марганца, 0,85−1,50 кремния, до 0,7 % примесей, остальная часть — никель с кобальтом (кобальта — до 1,2 %). Алюмель применяется для изготовления термопар, которые используются для измерения температуры в различных областях промышленности, системах автоматики, а также в медицине и научных исследованиях.

Хромели

Хромель Т (НХ 9,5) — сплав никеля и 9-10 % хрома с содержанием примесей в количестве не более 1,4 %. Из этого сплава изготавливают проволоку для термопар.

Хромель К (НХ 9) содержит 8,5−10 % хрома и до 1,4 % примесей. Проволока из данного сплава используется для компенсационных проводов.

В состав хромеля ТМ (НХМ 9,5) входит 9−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния и до 0,15 % примесей. Сплав используется для изготовления термопар.

Хромель КМ (НХМ 9) — это сплав никеля, 8,5−10 % хрома, 0,1−0,6 % кремния с содержанием не более 0,15 % примесей. Применяется для изготовления проволоки компенсационных проводов.

Аллергия на никель: симптомы, причины, лечение

Аллергия на никель является многогранным расстройством, так как включает в себя различные симптомы.

Никель – металл, который встречается во многих вещах и продуктах, с которыми мы ежедневно сталкиваемся в быту, – начиная от наручных часов и поясных ремней и заканчивая продуктами, употребляемыми в пищу.

Таким образом, человеку, страдающему от аллергии на никель, необходимо быть очень осторожным, например, знать, какие продукты питания можно употреблять в пищу, а каких лучше избегать.

Симптомы аллергии на никель

Симптомы аллергии на никель чаще всего проявляются в виде дерматита и зуда, преимущественно появляющихся на лице, руках и ногах. Кроме того, аллергия на никель может проявиться и как язвы на слизистой оболочке полости рта и на деснах.

Среди возможных симптомов отмечаются также вздутие живота, общее недомогание, чувство тошноты и головной боли. Если у вас наблюдается одно или более из этих нарушений и расстройств, для подтверждения диагноза необходимо обратиться к врачу-аллергологу и пройти простой и безболезненный осмотр.

Причины аллергии на никель

Говоря о причинах аллергии на никель, важно отметить, что до сих пор ученые не могут прийти к однозначному выводу.

Тем не менее, многие исследователи склоняются к гипотезе о ее генетическом происхождении.

Иммунная система как бы «путает» аллерген с опасным агентом и борется с ним, как это происходит в случае вирусами или бактериями. Это дает реакцию, которая обычно проявляется как сыпь.

Читайте также:  В каких конкретных продуктах какие витамины содержатся?

Аллергия на никель может появиться в любом возрасте в результате длительного воздействия аллергена на организм.

Лечение аллергии на никель

Можно ли избавиться от аллергии на никель? Принято считать, что нет единой программы лечения от аллергии на никель и что избавление от симптомов может быть только временным. Однако существуют некоторые исследования, которые показали, что при аллергии на никель неоценимую помощь могут оказать десенсибилизирующие препараты.

Лекарственные препараты убирают симптомы, но не первопричину аллергии на никель. Определенные лекарственные препараты нацелены в основном для контроля симптомов. К таким препаратам относятся кремы и мази для местного применения, содержащие кортикостероиды и оказывающие отличное противовоспалительное действие.

Кортикостероиды также могут быть введены перорально, особенно при более серьезных аллергических реакциях.

Также для купирования симптомов аллергии могут быть применены традиционные антигистаминные препараты. В любом случае, только врач-аллерголог может подобрать подходящую именно вам программу лечения.

 Все, что можете сделать вы сами — это перестать контактировать с раздражителем и укреплять свой иммунитет.

Нежелательные продукты при аллергии на никель

Никель может скрываться в некоторых косметических средствах, в ювелирных украшениях, а также в упаковках пищевых продуктов. Во избежание возможного риска и предотвращения аллергических реакций желательно избегать определенных продуктов.

Продукты, которых следует избегать, включают:

  • консервы,
  • спаржу,
  • грибы,
  • лук,
  • шпинат,
  • помидоры,
  • фасоль,
  • салат,
  • морковь,
  • кукурузную муку,
  • фундук, миндаль,
  • арахис,
  • чай,
  • какао,
  • маргарин,
  • сельдь и устрицы.

К продуктам, которые следует потреблять в умеренных количествах, относятся:

  • капуста,
  • огурцы,
  • кофе,
  • оливковое масло,
  • яйца,
  • некоторые фрукты.

Безопасные продукты

Кроме списка строго не рекомендуемых продуктов, существуют некоторые продукты, которые можно потреблять, не опасаясь негативных последствий. К ним относятся:

  • мясо,
  • рыба,
  • молоко,
  • кисломолочные продукты,
  • сыр и
  • картофель.

Косметика и татуировки при никелевой аллергии

Чтобы избежать аллергии на никель, нужно также обратить внимание на косметику, особенно на тени для глаз и тушь для ресниц, потому что они применяются на особо чувствительных участках. Никель не должен быть одним из составляющих косметических продуктов.

Особо внимательными следует быть тем, кто хочет сделать татуировку. Нужно помнить, что некоторые краски, использующиеся для татуировок, содержат никель, поэтому могут возникнуть аллергические реакции, даже если до этого аллергии на никель не наблюдалось.

аллергия · профилактика

Химические свойства

Что необходимо для определения качественного состава никеля? Здесь следует перечислить из каких атомов (а именно их количества) состоит наш металл. Молярная масса (ее еще называют атомной массой) равна 58,6934 (г/моль). С измерениями продвинулись дальше. Радиус атома нашего металла 124 пм. При измерении радиуса иона, результат показал (+2е) 69 пм, а число 115 пм — это ковалентный радиус. По шкале известного кристаллографа и великого химика Полинга, электроотрицательность равна 1,91, а потенциал электронный — 0,25 В.

Действия воздуха и воды на никель практически ничтожны. То же можно сказать и о щелочи. Почему этот металл так реагирует? На его поверхности создается NiO. Это покрытие в виде пленки, которая не дает окисляться. Если никель раскалить до очень высокой температуры, тогда он начинает проявлять реакцию с кислородом, а также воздействует с галогенами, причем со всеми.

Если никель попадет в азотную кислоту, то реакция не заставит себя ждать. Также он охотно активизируется в растворах с содержанием аммиака.

Но не вся кислота действует на никель. Такие кислоты, как соляная и серная, растворяют его очень медленно, но верно. А попытки проделать то же самое с никелем в фосфорной кислоте вообще не увенчались успехом.

Пирсинг – источник заражения

Раз уж речь зашла о пирсинге, стоит заметить, что особенно негативно на физическом здоровье сказывается прокалывание языка. Этот языческий, простите за тавтологию, обычай приводит не только к дефектам речи, травмированию зубов и искривлению прикуса, но и к существенному увеличению риска появления и развития инфекции в ротовой полости. Ученые из Австрии провели эксперимент, в ходе которого восьмидесяти добровольцам предложили поносить пирсинг на языке.

Украшения были четырех типов: титановые, из нержавеющей стали и пластика двух видов. Все они были помещены испытуемым в рот совершенно стерильными. По прошествии двух недель на них были обнаружены не только стафилококки и стрептококки, но и псевдомонады, провоцирующие расстройство пищеварения. Справедливости ради стоит отметить, что больше всего патогенной флоры собрала на себе нержавейка.