Добыча никеля и влияние этого процесса на экологию

Описание

Никель, – химическое вещество, имеющее 28 порядковым номером в таблице элементов. В чистом виде никель – твёрдый металл серебристого цвета (внешне очень походит на серебро), ковкий и хорошо полируется. По своим свойствам никель походит на железо и кобальт. Название элемента произошло от имени злого духа гор, который по их мнению подбрасывал им фальшивую медь «купферникель» (Kupfernickel – медный чёрт). Содержание никеля в земной коре 0,0075%.

Никель имеет большое практическое значение для промышленности (используется для получения устойчивых к коррозии, высоко пластичных сплавов, в качестве легирующей добавки и для покрытия металлических изделий – никелирования). Большинство (60%) добываемого никеля идёт на производство нержавеющей стали, используемой, которая используется в строительстве зданий, идёт на производство водопроводных труб и др.

Добыча металла в разных странах

Во всем мире находится очень много месторождений никеля, особенно если сравнивать его с другими полезными ископаемыми. Установлено, что данный металл входит в состав большинства метеоритов. Поэтому четко прослеживается внеземное происхождение никелевых соединений, но в чистом виде они практически не существуют. Вначале осуществляется добыча руды. Только после специальной обработки получают материал в чистом виде.

На территории Российской Федерации находится около 35% всего мирового запаса никелевой руды. Но государство не заинтересовано во вложении больших денежных средств для разработки существующих и новых месторождений. Несмотря на это в последние годы в России стали наращиваться объемы добычи никеля. Во всем мире известна такая российская компания, как «Норильский никель». Она вырабатывает 20% от мирового объема металла.

В мире существуют и другие гиганты, выполняющие добычу никеля:

• канадская компания IncoLtd;
• Vale SA из Бразилии;
• BHPBilliton англо-австралийская фирма;
• Jinchuan Group из Китая.

Самые крупные месторождения никеля находятся на территории Красноярского края около Норильска (больше 85% в России) и на Кольском полуострове. На долю Мурманской области приходится 10% запасов данной породы.

Марганец.

Марганец – относится к тяжелым металлам.

 Нахождение и миграция в природных средах.

При попадании в почву марганец, благодаря деятельности микроорганизмов подвергается биологическому окислению или восстановлению в формы Мn3+ и Mn2+ соответственно. Реакции зависят от значения рН, аэрации почвы, температуры. Растения поглощают марганец в форме Mn2+.

 Антропогенные источники загрязнения.

Марганец поступает в атмосферу от выбросов предприятий черной металлургии (60% всех выбросов марганца), машиностроения и металлообработки (23%), цветной металлургии (9%), многочисленных мелких источников, например, сварочных работ. Марганец является составляющей промышленной пыли и мигрирует в окружающей среде с частичками пыли.

 Биологическая роль марганца

Марганец поступает в организм, в основном, через желудочно-кишечный тракт и частично респираторным путем. Поступление через кожу – незначительно.

Марганец относится к важнейшим из жизненно необходимых микроэлементов и участвует в регуляции главных биохимических процессов. Марганец участвует в основных нейрохимических процессах в центральной нервной системе, в образовании костной и соединительной тканей, регуляции жирового и углеводного обмена, обмене витаминов С, Е, холина и витаминов группы В. Суточная потребность взрослого организма составляет 3–5 мг Mn. Марганец оказывает влияние на процессы кроветворения и иммунную защиту организма.

 Влияние на здоровье человека

Избыточное накопление марганца в организме сказывается, в первую очередь, на функционировании центральной нервной системы. Это проявляется в утомляемости, сонливости, ухудшении функций памяти. Марганец является политропным ядом, поражающим также легкие, сердечно-сосудистую и гепатобиллиарную системы, вызывает аллергический и мутагенный эффект.

Класс опасности вещества – 2.

Классификация

В зависимости от потребностей определенной производственной сферы применения применяют никель той или иной марки. Они отличаются содержанием металла и видом сырья.

1. Первичный никель. Характеризуется высоким содержанием — 99,99 и 93,93 % для марок НО, Н1. Его получают в ходе электролиза и выпускают в пластинах или полосах. Также может быть получен в ходе переплава или рафинирования — в этом случае поставляется слитками, обрезами или гранулами. Маркируется цифрами от 2 до 4.
2. Полуфабрикатный. Представляет собой листы, прутья, проволоку. Согласно стандарту, содержание никеля также высокое, сопоставимо с первичным, однако маркируется он уже буквами НП. Может выпускаться в стержневом виде (анодный никель, марки НПА1 и 2).
3. Модификации анодных марок, на поверхности которых не образуется пленка. Классифицируется как непассивирующийся, обладает специальным обозначением — НПАН.

Также в процессе получения могут добавляться кремень или марганец. Обычно выпускается в виде проволоки. Добавленные элементы заносят в маркировку — НКО и НМц соответственно.

В некоторых отраслях промышленности применение никеля с лучшими характеристиками необоснованно и оборачивается излишними затратами на сырье и изготовление продукции. Поэтому для изготовления обычных сплавов и заготовок применяют более недорогие разновидности.

Влияние примесей на свойства металла

Сера является одной из наиболее вредных примесей. Она придает никелю краcноломкость, из-за которой ухудшаются свойства металла при обработке давлением. Чтобы нейтрализовать действие серы, добавляют марганец и/или магний.

Углерод в количестве до 0,1 % никак не влияет на свойства металла, однако при большем содержании этого элемента он выпадает из твердого раствора при отжиге и снижает пластичность холодного никеля.

При содержании висмута и свинца в количестве от 0,002 % становится невозможной горячая обработка металла: так как эти элементы почти не растворяютися в твердом состоянии, из-за них разрушается слиток. Поэтому во всех марках никеля количество свинца и висмута ограничено 0,001 и 0,0006 % соответственно.

Алюминий увеличивает электросопротивление никеля. Данный элемент содержится в самой чистой марке — Н0. Кроме того, широко применяются сплавы никеля и алюминия: у них высокая жаропрочность и устойчивость к коррозии.

Железо не оказывает ощутимого влияния на свойства никеля. Кремний раскисляет основной металл, благодаря чему благоприятно влияет на его литейные свойства, химическую стойкость и прочность.

Кобальт повышает жаростойкость, жаропрочность и прочность никеля, а марганец оказывает положительные влияние на технологические и механические свойства металла, улучшает его электросопротивление.

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.

Функции никеля (Ni) в организме и последствия его дефицита

Человеческое тело очень сложное по своей структуре. Оно состоит из множества микроэлементов, каждый из которых играет свою роль, и при недостатке некоторых могут наблюдаться серьезные системные сбои. Одним из таких веществ является никель. Давайте разберемся, какую роль играет никель в организме человека, и что может произойти при его дефиците?

Функции никеля в организме

Никель один из фундаментальных элементов, который накапливается в мышцах, легких, печени, головном мозге и кожных покровах.

В течение человеческой жизни концентрация данного вещества увеличивается, но его содержание регулируется витамином C, цинком, магнием и железом.

В настоящий момент еще проводятся исследования по изучению основных функций никеля, но среди основных необходимо отметить:

• организация структуры и нормализация функций РНК, ДНК, различных белков и ферментов;
• стимуляция процессов кроветворения;
• усиление эффективности инсулина, а также нормализация уровня сахара в крови;
• обеспечение кислородом клеток некоторых органов;
• нормализация процессов окисления и восстановления, происходящих в тканях;
• обладает антидиуретическим действием для гипофиза;
• нормализация гормонального фона в организме;
• снижение артериального давления.

Никель также принимает активное участие в обмене жиров и отвечает за окисление витамина C, а значит, является жизненно необходимым для организма.

Последствия дефицита микроэлемента

Недостаток никеля в организме может стать причиной самых различных негативных последствий, как внешних, так и внутренних. При дефиците микроэлемента могут наблюдаться следующие симптомы:

• замедление роста у ребенка;
• различные виды дерматитов;
• нарушение клеточных структур, сопровождающихся изменением состояния мембран;
• снижение показателей глюкозы;
• нарушения в усвоении и обмене таких микроэлементов, как кальций, железо и витамин B12;
• снижение двигательной активности;
• возникновение патологических процессов в печени;
• снижение концентрации холестерина и гематокрита.

Никель напрямую связан с продолжительностью жизни, и при его постоянном дефиците снижается ее продолжительность и качество. Наиболее характерным признаком недостатка микроэлемента для человека является дерматит, а остальные симптомы могут возникать ситуативно, и зависит это от особенностей организма.

Дефицит никеля возникает в тех случаях, когда в организм поступает менее 0,05 мг микроэлемента в сутки. Норма также является индивидуальным показателем и ее показатели колеблются в пределах 100-300 мкг.

Никель в продуктах питания

Никель достаточно легко найти в различных продуктах питания. Наиболее доступными являются шоколад, орехи, чай и какао. Среди продуктов растительного происхождения необходимо отметить:

практически все сорта зеленолистовых;

• вишня;
• смородина;
• абрикосы;
• грибы;
• разные виды бобовых.

В животных продуктах наибольшее количество никеля содержится в:

• мясных изделиях;
• рыбных изделиях;
• молоко и молочной продукции;
• куриных яйцах.

Также на никель богаты различные виды морских водорослей. Наиболее распространенным видом являются ламинарии дальневосточные, так как их можно легко найти в продаже, и они же используются в производстве витаминных комплексов.

Витамины для детей Доромарин

Если вы беспокоитесь о здоровье ребенка и хотите, чтобы он нормально рос и развивался, тогда необходимо обеспечить его организм ежедневной порцией витаминов. Сделать это можно достаточно легко при помощи лечебно-профилактического продукта Доромарин, который поможет:

• повысить успеваемость в школе;
• нормализовать процессы роста костей и тканей;
• укрепить иммунитет;
• активизировать познавательную деятельность;
• избавить от головных болей;
• снизить показатели усталости;
• насытить организм чистой энергией.

Доромарин состоит из нескольких активных ингредиентов, среди которых необходимо отметить:

• дальневосточная ламинария ангустата — натуральный источник целого спектра витаминов и микроэлементов, способных отрегулировать деятельность отдельных органов и всего организма;
• экстракт трепанга — отвечает за структурную целостность клеток;
• морской кальций — повысит плотность и прочность костных тканей, нормализует процессы их роста, укрепляет зубы и улучшает состояние эмали.

Все ингредиенты в Доромарин являются полностью натуральными, а благодаря фруктовому соку, который также находится в составе, продукт не только приносит пользу, но и имеет приятный вкус.

Самочувствие ребенка с Doromarine всегда будет на высоком уровне, достаточно один раз заказать продукт.

Доставка по территории Казахстана производится бесплатно, и уже спустя несколько дней после оформления заявки, вы сможете самостоятельно заметить положительные изменения у ребенка.

Признаки отравления никелем

Симптомы хронического отравления никелем довольно разнообразны. При вдыхании никелевой пыли у пострадавшего развивается литейная лихорадка. Пыль в форме аэрозоли проникает в слизистые оболочки дыхательных путей, вызывает денатурацию белка. Продукты распада белковых молекул попадают в кровь и вызывают лихорадочное состояние.

Эта патология сопровождается острыми приступами. Пострадавший ощущает вкус металла во рту, головную боль, тошноту. Может наблюдаться рвота и сонливое состояние. В первые несколько часов развивается сухой кашель, сопровождающийся болями в области груди и затрудненным дыханием. Затем развивается лихорадка: высокая температура сменяется резким ее падением, наблюдается озноб, проливной пот. Помимо лихорадочных симптомов у пострадавшего отмечается нарушение со стороны нервной системы, желудочно-кишечного тракта.

Хроническая форма отравления соединениями никеля приводит к развитию пневмонии, различных заболеваний верхних дыхательных путей: фарингитов, ларингитов, бронхитов. У пострадавший регистрируется носовое кровотечение. Возможно возникновение бронхиальной астмы.

Контактное отравление никелем приводит к поражению кожных покровов и слизистых оболочек в виде никелевой экземы или чесотки. Профессиональный дерматоз развивается при контакте с растворами солей металла. При этом на кистях рук и предплечьях развивается покраснение (эритема), отек, а затем зудящие папулы или пустулы. Наиболее часто такая форма патологии наблюдается у рабочих-никелировщиков, при нанесении на металл никелевого покрытия.

Токсические эффекты никеля

Питьевая вода, которая имеет большое количество никеля, около 250 его частиц на миллион, может вызвать проблемы с почками и клетками крови, но это редкое явление. Вдыхание дыма или пыли, которые содержат соединения никеля, может произойти, если вы работаете на вредных производствах или в экологически неблагоприятных районах. Это может привести к снижению функции легких, бронхиту и повышенному риску рака легких и раку.

Диета с высоким содержанием пищевых продуктов, которые содержат никель, может увеличить риск развития побочных эффектов, связанных с высоким уровнем потребления никеля. Если у вас есть аллергия на никель, избегайте продуктов питания и ювелирных изделий, которые содержит никель. В настоящее время не существует рекомендуемой суточной дозы никеля, однако, по данным Национальной сельскохозяйственной библиотеки, верхний допустимый уровень потребления никеля составляет 1 мг у взрослых.

Небольшие дозы никеля в организме – это нормально, но его повышенный уровень может быть связан с потенциально вредным воздействием окружающей среды.

, , ,

Никель в живых организмах

Если смотреть на мир снизу-вверх, то картина вырисовывается примерно такая. Под ногами у нас почва. Содержание никеля в ней больше чем в растительности. Но если рассмотреть эту растительность под той призмой, которая нас интересует, то большое содержание никеля находится в бобовых. А в злаковых культурах процент никеля возрастает.

Рассмотрим коротко среднее содержание никеля в растениях, морских и наземных животных. И конечно же, в человеке. Измерение идет в весовых процентах. Итак, масса никеля в растениях 5*10 -5 . Наземные животные 1*10 -6 , морские животные 1,6*10 -4 . И у человека содержание никеля 1-2*10 -6 .