De la garniérite, on utilise une
métallurgie à partir des sulfures. La complexité des minerais conduit à un alliage essentiellement formé de cuivre downloadModeText.vue.download 264 sur 625
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et de nickel. Par réaction sélective de l’oxyde de carbone avec le nickel, qui donne vers 30 °C le nickel tétracarbonyle Ni(CO)4, on aboutit à du nickel très pur, car ce nickel carbonyle se
décompose vers 250 °C en libérant le métal.
Le nickel divisé obtenu par réduction de l’oxyde NiO ou par attaque d’alliage de nickel et d’aluminium au moyen de la soude est un bon catalyseur d’hydrogénation.
Dérivés
La plupart des dérivés du nickel sont associés au nombre d’oxydation II.
Mais on connaît aussi des alliages ainsi que le nickel tétracarbonyle Ni(CO)4 et ses dérivés de substitutions NiH(CO)3, Ni(CNC6H5)4 ou Ni(PX3)4, où X est un halogène. On connaît aussi le cyanure complexe K4Ni(CN)4, que l’on rattache comme le nickel carbonyle au nombre d’oxydation 0 du nickel. Dans les oxydes Ni3O4 et BaNi2O4, le nickel se trouve sous des nombres d’oxydation plus élevés II et III pour le premier d’entre eux, III pour le second.
Le couple d’oxydoréduction Ni+2/Ni a un potentiel normal de – 0,25 volt.
Les sels de Ni+ 2 sont en général peu hydrolysés. On connaît des sels complexes de nickel et la coordinence peut être 2,4 ou 6. Ce sont les complexes tétracoordonnés qui sont les plus nombreux et les plus stables ; suivant la nature des particules coordonnées, ces complexes sont de structure carrée (ce
que l’on associe à l’hybridation dsp 2
des liaisons) ou de structure tétraé-
drique (avec hybridations sp3).
Les particules coordonnées qui
créent un champ électrique faible conduisent une structure tétraédrique (avec hybridation sp 3) ; c’est en particulier le cas du cation Les
particules coordonnées qui créent un champ électrique fort donnent naissance à des complexes de structure plane carrée (liés à l’hybridation dsp 2) ; il en est ainsi avec l’ion ou
avec le complexe formé avec la dimé-
thylglyoxime. Ce dernier complexe est un solide rouge souvent utilisé pour caractériser le nickel et auquel on attribue la structure suivante :
La diméthylglyoxime
HO—N=C(CH3)—C(CH3)=N=OH
se fixe sur plusieurs coordinences du nickel (ici deux par molécule) et réalise un complexe de chélation —
comme il en est cité un autre exemple à propos du cobalt* avec l’ion
H. B.
C. Berg et F. Friedensburg, Nickel und Ko-balt (Stuttgart, 1944). / G. Cohen, le Cuivre et le nickel (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1952 ; 2e éd., 1962). / R. Gadeau, Métaux non ferreux (A. Colin, 1959).
MÉTALLURGIE DU
NICKEL
Dès l’Antiquité, le nickel était utilisé dans des alliages alors que la découverte du métal par Axel Cronstedt (1722-1765) en Suède ne date que
de 1751 et que son développement
industriel s’est poursuivi dans la seconde moitié du XIXe s.
Les premiers objets riches en nickel ont été fabriqués aux époques préhistoriques à partir de pierres météorites, alliages de fer et nickel.
Avant l’ère chrétienne, des monnaies en cupronickel étaient utilisées au Turkestan, et de nombreux alliages de cuivre, de zinc, d’argent et de nickel ont été connus au cours des siècles en Chine, puis en Europe sous les noms de packfung, argentan, puis maillechort. Enfin, l’exploitation des gisements de Nouvelle-Calédonie,
découverts vers 1865 par Jules Garnier (1839-1904) et Heurteau, puis de ceux du Canada, à Sudbury (Ontario) vers 1885, marqua l’essor industriel de ce métal.
Élaboration du métal
Deux types principaux de minerais sont actuellement exploités :
— les minerais sulfurés, pyrites
complexes ou pyrrhotines, contenant du fer, du cuivre, du cobalt et 2,5 à 5 p. 100 de nickel, exploités principalement au Canada, mais également aux États-Unis, en Afrique et en
Australie ;
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— les minerais silicatés, dont le principal est la garniérite (hydrosilicate complexe de magnésium et de nickel 3 à 5 p. 100) de Nouvelle-Calédonie ; d’autres hydrosilicates abondants, les latérites titrant 1 à 2 p. 100 de nickel, sont exploités à Cuba.
Ces divers minerais nécessitent des traitements métallurgiques différents, adaptés à la nature des gangues et à la présence des autres métaux à séparer et à récupérer (cuivre, cobalt) ; ainsi, certains minerais canadiens étaient exploités à l’origine en vue de l’extraction du cuivre d’abord, le nickel ne constituant alors qu’un sous-produit. De plus, les procédés d’élaboration imposent en général des opérations nombreuses de séparation et de concentration en raison des faibles teneurs en nickel des minerais.
y Les minerais canadiens sulfurés soumis à des procédés pyrométallurgiques (International Nickel) fournissent une matte constituée par du sulfure de cuivre et de nickel (25 à 30 p. 100). Celle-ci est traitée soit par le procédé Mond, par volatilisation et décomposition thermique du tétracarbonyle de nickel Ni(CO)4, soit par le procédé de décantation et extraction électrolytique qui a remplacé le procédé Orford de traitement de la matte par le sulfure de sodium, longtemps pratiqué. Les minerais sulfurés sont aussi traités par le procédé Sheritt-Gordon hydrométallurgique de dis-
solution ammoniacale sous pression, avec réduction finale par l’hydrogène.
y Les minerais silicatés calédoniens sont traités suivant deux procédés (société Le Nickel) :
1o fusion réductrice et convertissage pour aboutir à une matte à 78 p. 100 de nickel dont le traitement final s’effectue en métropole par grillage oxydant et réduction au moyen de carbone ; 2o fusion réductrice au four électrique qui permet d’obtenir successivement une fonte au nickel, puis, par convertissage, un ferronickel à 30 p. 100 de nickel.
y Les minerais silicatés cubains sont traités par voie humide (procédé Ni-caro), par lixiviation suivie de transformation en sulfate et réduction par l’hydrogène sous pression, ce qui conduit à du nickel en poudre (associé à du cobalt).
Emplois du nickel
À l’état pur, le métal a des applications relativement limitées par rapport à son utilisation sous forme d’alliages avec de nombreux métaux. Ce sont ses propriétés de résistance à la corrosion atmosphérique et à de nombreux agents chimiques qui motivent principalement son emploi pour les pièces de monnaie, les appareillages dans les industries chimique et alimentaire, le matériel de laboratoire, les instruments chirurgicaux, les composants électroniques et magnétiques, les éléments d’accumula-
teurs et les produits catalytiques.
Le nickel est utilisé à l’état de revê-
tement sur des aciers, cupro-alliages ou alliages légers, soit plaqué, soit déposé électrolytiquement ou chimiquement.
Le nickelage électrolytique se pratique avec un dépôt d’au moins 5 μ
d’épaisseur, avec parfois interposition d’une couche de cuivre pour assurer la protection en atmosphère courante d’objets d’ornementation, menuiserie métallique, pièces de matériel d’alimentation en acier ou en cupro-alliages. La couche de nickel peut servir également de support à un dépôt de chromage. Suivant les conditions électrolytiques, on obtient un dépôt de nickel mat, semi-brillant, brillant ou de dureté accrue.