Процес Монда

Процес Монда, іноді відомий як карбонільний процес — це технологія, розроблена Людвігом Мондом у 1890 році^[1] для видобутку та очищення нікелю. Процес почав використовуватися в промислових масштабах ще до кінця XIX століття^[2], зокрема компанією International Nickel Company у басейні Садбері^[3]. Цей процес дозволяє перетворювати оксиди нікелю на металевий нікель дуже високої чистоти за один технологічний цикл.

Цей процес ґрунтується на тому, що монооксид вуглецю легко та оборотно сполучається з нікелем, утворюючи тетракарбонілнікель. Окрім нікелю, заліза та кобальту, лише кілька інших елементів здатні утворювати карбонільні сполуки за м'яких умов, що використовуються в цьому методі^[2].

Цей процес складається з трьох послідовних стадій:

1. Відновлення. Металева сировина (яка складається переважно з оксиду нікелю) реагує з воднем при 200 °C, утворюючи металевий нікель. Інші домішки, зокрема залізо та кобальт, також відновлюються.

NiO(тв.) + H₂(г) → Ni(тв.) + H₂O(г)

2. Карбонілювання. Неочищений нікель взаємодіє з монооксидом вуглецю при 50–60 °C, утворюючи газоподібний тетракарбонілнікель, тоді як домішки залишаються у твердому стані.

Ni(тв.) + 4 CO(г) → Ni(CO)₄(г)

3. Термічний розклад. Суміш тетракарбонілнікелю та монооксиду вуглецю нагрівають до 220–250 °C, що призводить до розкладу сполуки назад на чистий нікель та монооксид вуглецю:

Ni(CO)₄(г) → Ni(тв.) + 4 CO(г)

Стадії 2 і 3 є прикладом хімічної транспортної реакції, що базується на двох властивостях: 1) монооксид вуглецю та нікель легко сполучаються, утворюючи летку сполуку; 2) ця сполука розкладається назад на нікель та монооксид вуглецю при вищих температурах. Процес розкладу можна налаштувати так, щоб отримувати нікелевий порошок, але частіше нікелем покривають уже наявну підкладку. Наприклад, нікелеві гранули (пелети) виготовляють, пропускаючи розжарені дрібні зерна крізь потік карбонільного газу; при цьому на поверхні гранул осаджується шар нікелю.

Цей метод також використовувався для нанесення нікелевого покриття на інші метали, особливо у випадках, коли через складну форму виробу або гострі кути було важко досягти точних результатів за допомогою гальваніки. Хоча результати такого покриття якісні, висока токсичність робить цей метод непрактичним для широкого промислового використання. Зараз для подібних деталей замість цього застосовують хімічне нікелювання.