Nickel

Nickel (Bastardeisen) Ni, Metall, findet sich gediegen als Eisennickel und Phosphoreisennickel im Meteoreisen, mit Schwefel verbunden als Nickel- oder Haarkies NiS mit 64,8 Proz. N., mit Arsen verbunden als Rotnickelkies (Kupfernickel) NiAs mit 43,6 Proz. N. und Weißnickelkies (Chloanthit) NiAs2 mit 28,2 Proz. N., mit Arsen und Schwefel als Nickelarsenkies (Nickelglanz), mit Antimon als Antimonnickel NiSb mit 31,4 Proz. N., mit Antimon u. Schwefel als Nickelantimonkies NiS2. Ni Sb2 mit 27,6 Proz. N., mit Schwefel und Eisen als Eisennickelkies FeS. NiS mit 22 Prozent N., ferner als Kobaltnickelkies (NiCo)S(Ni2Co2)S3 mit 58 Proz. N. und Kobalt und Wismutnickelkies, als kieselsaures Nickeloxydul im Konarit, Pimelith, Röttisit, als kieselsaure Nickeloxydulmagnesia im Nickelgymnit und Garnierit mit bis 45 Proz. Nickeloxydul, als arsensaures Nickeloxydul in Nickelblüte, als kohlensaures Nickeloxydul (Nickelsmaragd, Emeraldnickel), als schwefelsaures Nickeloxydul (Nickelvitriol), außerdem im Speiskobalt (bis 35 Proz.) und überhaupt in den Kobalterzen, ebenso wie Kobalt in den Nickelerzen vorkommt. Häufig sind mit Nickelerzen imprägnierter Magnetkies und Schwefelkies. Auch Braunstein und Magneteisenstein sind bisweilen nickelhaltig, und man kann annehmen, daß 50 kg Eisen durchschnittlich 7 g N. und Kobalt enthält. Ursprünglich wurden zur Gewinnung von N. nur arsenhaltige Erze verwendet (hauptsächlich Rotnickelkies). Gegenwärtig bilden die Magnetkiese mit 1,5–9, durchschnittlich 3 Proz. N. neben den neukaledonischen Erzen das Hauptmaterial für die Nickelgewinnung. Direkt auf Metall können nur oxydische Erze verschmolzen werden, dagegen muß bei Verhüttung arsen- und schwefelhaltiger Erze das N. zunächst in einem Stein oder einer Speise konzentriert werden, die man auf trocknem oder nassem Wege weiter verarbeitet. Bei Verarbeitung nickelhaltiger Schwefelmetalle wird der Hüttenprozeß wie der Kupferprozeß geführt. Man schmelzt das Erz in Krumm- oder Schachtöfen mit Koks und Schlacken vom Konzentrationsschmelzen und erhält einen schwefelreichen Rohstein, der geröstet und im Krummofen auf Konzentrationsstein verschmolzen wird. Dieser Stein wird mit starker Gebläseluft in offenem Feuer in Garherden verblasen. Der abgestochene Stein enthält neben Kupfer 60 Proz. N. und wenig Schwefel und kann auf Neusilber verarbeitet werden. Man hat auch aus dem Konzentrationsstein durch oxydierendes Schmelzen einen raffinierten Stein hergestellt, diesen gepulvert, im Flammofen geröstet und mit Salzsäure behandelt, wobei zunächst nur Kupfer und N. in Lösung gehen, die man mit Kalkmilch fällt. Der Niederschlag wurde geglüht, durch Salzsäure von Gips befreit und auf Kupfernickel verarbeitet. Soll reines N. dargestellt werden, so muß man das N. vom Kupfer trennen, das erhaltene Nickeloxyd wird mit Kohle gemengt, die Masse in Würfel zerschnitten und in Tiegeln im Flammofen reduziert (Würfelnickel). Mit Umgehung des nassen Weges werden die Erze in Kilns geröstet, in Hochöfen mit Schlacken verschmolzen, der Rohstein im Flammofen geröstet und auf Konzentrationsstein verschmolzen, den man dann durch oxydierendes Schmelzen im Garherd unter Zusatz von Kieselsäure oder durch Verblasearbeit vom Eisen befreit. Arsenhaltige Erze werden geröstet, in Schachtöfen mit Quarzzuschlag auf Rohspeise verschmolzen, diese wird in mehreren Feuern geröstet und im Schachtofen auf konzentrierte Speise verschmolzen, die man einem weitern Verblasen im Flammofen unterwirft. Rohspeise wird auch mit Pottasche und Quarz in Graphittiegeln eingeschmolzen, das Produkt untei Zusatz von Kohle oder von Salpeter und Soda totgeröstet und dann zu Rohnickel reduziert. Der Garnierit wird in Glasgow, Birmingham, Havre und Iserlohn mit Sodarückständen auf Rohstein verschmolzen. Dieser wird in Flammöfen raffiniert, worauf man durch Totrösten und Reduktion direkt Metall erhält. Bisweilen erfolgt die Konzentration des Rohsteins nicht in Flammöfen, sondern in Konvertern, die große Vorteile gewähren. Die kanadischen Erze, nickelhaltiger Magnetkies mit Kupferkies, werden in Haufen geröstet und in Öfen mit Wassermantel mit nur 15 Proz. Kohle verschmolzen. Der erhaltene Stein wird im Kupolofen umgeschmolzen und in Konverter abgestochen. Zur Herstellung von Kupfernickellegierungen wird der Bessemerstein totgeröstet und das Produkt reduziert. Zur Trennung von Kupfer und N. wird der Stein in Salzsäure gelöst und Eisen, Kupfer, Kobalt, N. mit Kalk, Kreide, Chlorkalk gefällt. Nach dem Orfordprozeß wird der Stein mit Natriumsulfat und Koks verschmolzen. Es entsteht Natriumsulfid, und die Masse trennt sich in einen kupfer- und eisenhaltigen und einen nickelreichen Stein. Durch Wiederholung des Verfahrens erhält man reines Nickelsulfid, das unter Zusatz von Salpeter auf Nickeloxyd verschmolzen wird. Etwa 90 Proz. des Bessemersteins werden auf Oxyd für die Herstellung von Nickelstahl und nur 7–8 Proz. auf Metall verarbeitet. Nach dem Mondprozeß wird der angereicherte Stein totgeröstet, ein Teil des Kupfers mit verdünnter Schwefelsäure ausgelaugt und der getrocknete Rückstand in einem Reduktionsturm mit Wassergas unter 300° reduziert. Die erhaltene Masse wird bei einer Temperatur unter 100° mit Kohlenoxyd behandelt und das verflüchtigte Nickelkarbonyl auf 180° erhitzt, wobei sich auf Nickelgranalien reines N. von 99,4–99,8 Proz. abscheidet. Der Prozeß muß so oft wiederholt werden, bis alles N. in Karbonyl übergeführt ist. Zur Gewinnung von N. durch Elektrolyse benutzt man Anoden aus einer Nickelkupferlegierung. Der Elektrolyt besteht aus den betreffenden Metallchloriden. Nach Ausfällung des Kupfers soll N. aus ammoniakalischer Lösung niedergeschlagen werden. Man laugt auch den Stein mit Kupferchlorid aus, entkupfert elektrisch und fällt zuletzt das N. durch den Strom. Die betriebsmäßige Herstellung von Feinnickelplatten durch Elektrolyse ist eine Errungenschaft der letzten Jahre. Während früher alles N. in Form von Würfeln mit 2 Proz. Kohlenstoff auf den Markt kam, stellt man jetzt dichte Güsse von großer Reinheit dar. Für Panzerplatten wird N. mit 99,9 Proz. geliefert. N. ist fast silberweiß, stark glänzend, von einer Härte zwischen Schmiedeeisen und Stahl, sehr politurfähig, sehr dehnbar, schmied- und schweißbar, schmilzt bei 1390–1420° (1600°), wird vom Magnet angezogen und selbst magnetisch (so daß Eisenmagnete in der Telegraphie durch Nickelmagnete ersetzt werden können), spez. Gew. 8,9, Atomgewicht 58,7; es bietet in chemischer Hinsicht manche Analogie mit dem Eisen, ist aber widerstandsfähiger und hält sich an der Luft und im Wasser besser; es läuft beim Erhitzen wie Stahl an, läßt sich ohne erhebliche Oxydation glühend schmieden, wird von Salzsäure und Schwefelsäure nur träge, von verdünnter Salpetersäure lebhaft angegriffen. Die Lösungen sind grün und enthalten Nickeloxydulsalz oder Chlorür. Aus einer Lösung von schwefelsaurem Nickeloxydulammoniak wird das N. durch einen galvanischen Strom als silberweißes, glänzendes Blech abgeschieden. Mit Kohlenstoff verbindet sich N. wie Eisen. Stark gekohltes N. ist strahlig kristallinisch, leichter schmelz- und gießbar als reines N. Von Sauerstoffverbindungen des Nickels kennt man das Oxydul NiO, Oxyd Ni2O3, auch Oxyduloxyde und Nickelsuperoxyd Ni4O7. N. läßt sich gut bearbeiten, auch mit Eisen und Stahl zusammenschweißen. Auf beiden Seiten mit N. plattierte Bleche lassen sich gut auswalzen. Auch wird reines N. zu Guß-, Schmiede-, Blech- und Drahtwaren verarbeitet. Galvanisch vernickelte, noch mehr nickelplattierte Geräte und solche aus reinem N. haben weite Verbreitung zu der Küche gefunden. Die schöne Farbe, die große Härte und Politurfähigkeit, die Leichtigkeit, mit der sie sich sauber halten lassen, und die Widerstandsfähigkeit gegen lösende und oxydierende Einflüsse von Luft, Wasser und schwachen Säuren befähigen das N. für solche Verwendung in hohem Grade. Säuren, wie sie bei der Zubereitung von Speisen vorkommen, nehmen aus Nickelgeräten so geringe Mengen des Metalls auf, daß diese keine Veranlassung zu irgend welchen Befürchtungen geben können. Nickelgeschirr verdient daher vor allen andern Geschirren den Vorzug. Nickelsalze wirken viel weniger giftig als Kupfersalze, und längere Zeit fortgesetzte Aufnahme kleiner Nickelmengen erwies sich als unschädlich. 0,20 g Nickelsulfat und 0,18 g Nickelchlorür erzeugen bei vielen Individuen Übelkeit und Erbrechen. Aus reinem N. werden auch Magnetnadeln, Instrumente, Laboratoriumsgeräte, Beschläge etc. angefertigt. Außerdem dient das N. zur Darstellung von Legierungen (Neusilber, Münzmetall, Nickelstahl) und verschiedenen Nickelpräparaten. Die Nickelproduktion betrug in metrischen Tonnen in 350@@break 1904 betrug die Weltproduktion ca. 12,000 Ton. gegenüber 100–250 Ton. in den Jahren von 1840 bis 1850. Sächsische Bergleute hielten den Rotnickelkies für ein Kupfererz, da es aber nicht gelingen wollte, daraus Kupfer abzuscheiden, so belegten sie das Erz mit dem Schimpfnamen Kupfernickel. 1751 entdeckte Cronstedt im Kupfernickel ein besonderes Metall, das N., das erst Richter 1804 ganz rein herstellte. Indes hatte schon Euthydemus, König von Baktrien um 235 v. Chr., Münzen aus einer Legierung von 77,58 Kupfer, 20,94 N., 1,05 Eisen etc. schlagen lassen, und um die Mitte des 18. Jahrh. wurden in Thüringen Kupfernickellegierungen verarbeitet, ohne daß man deren Zusammensetzung kannte. Lange vorher war eine weiße Legierung (Pakfong, Weißkupfer) aus China bekannt geworden, in der Engström 1776 N. nachwies. 1823 stellte Geitner in Schneeberg eine Legierung aus Kupfer, N. und Zink, das Neusilber, her, er gewann auch zuerst Nickelmetall hüttenmännisch direkt, während man es bis dahin als Nebenprodukt bei der Smaltebereitung erhalten hatte. Bis Mitte des 19. Jahrh. war Deutschland und Österreich Hauptsitz der Nickelindustrie. In Nordamerika begann die Nickelerzeugung 1863 in Philadelphia. Einen Aufschwung nahm die Nickelindustrie, als man Nickelmünzen zu prägen begann. 1876 entdeckte Garnier in Neukaledonien das nach ihm benannte Nickelerz, 1881 fand man Nickelsilikatlager in Oregon. 1884 in Nevada und 1883 die großartige Lagerstätte von nickelhaltigem Magnetties in der Provinz Ontario. Diese Ontario- und Sudburyerze werden seit 1888 verhüttet. Die ersten Versuche mit künstlichen Nickeleisenlegierungen stellte Faraday 1820 an, Wolf in Schweinfurt führte solche Legierungen 1832 in die Praxis ein, 1853 erregten die Festigkeitseigenschaften der von Thurber aus Detroit hergestellten Legierungen großes Aufsehen, 1888 versetzte man in Frankreich Tiegelstahl und in England Martinstahl mit N., 1890 siegten Nickelstahlpanzerplatten von Creuzot über Compoundplatten, und 1894/95 stellten Krupps Nickelstahlplatten alle bisherigen Leistungen in den Schatten.