المعادن الشخصي: النيكل

النيكل هو معدن قوي ، لامع ، فضي أبيض ، وهو عنصر أساسي في حياتنا اليومية ويمكن العثور عليه في كل شيء من البطاريات التي تعمل على تشغيل أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون إلى الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في صناعة أحواض المطبخ.

الخصائص:

• الرمز الذري: ني
• العدد الذري: 28
• فئة العنصر: المعادن الانتقالية
• الكثافة: 8.908 غ / سم ³
• نقطة الانصهار: 2651 درجة فهرنهايت (1455 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 5275 درجة فهرنهايت (2913 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 4.0

مميزات:

يتفاعل النيكل النقي مع الأكسجين ، وبالتالي نادرًا ما يوجد على سطح الأرض ، على الرغم من كونه خامس عنصر أكثر وفرة على كوكبنا (وفيه). في تركيبة مع الحديد ، والنيكل هو مستقر للغاية ، وهو ما يفسر كل من حدوثها في الخامات المحتوية على الحديد واستخدامها الفعال في تركيبة مع الحديد لجعل الفولاذ المقاوم للصدأ.

النيكل قوي جدا ومقاوم للتآكل ، مما يجعله ممتازا لتعزيز السبائك المعدنية. كما أنه قابل للدقيق للغاية ورائع ، وخصائص تسمح لمركباته المتعددة بتشكيلها في الأسلاك والقضبان والأنابيب والأغطية.

التاريخ:

تم استخلاص النيكل النقي لأول مرة من قبل البارون أكسل فردريك كرونستيدت في عام 1751 ، ولكن كان معروفًا أنه كان موجودًا قبل ذلك بكثير. تشير الوثائق الصينية من حوالي 1500 مليار إلى "النحاس الأبيض" ( baitong ) ، الذي كان على الأرجح سبيكة من النيكل والفضة. كان عمال المناجم الألمان في القرن الخامس عشر ، الذين اعتقدوا أنهم يستطيعون استخراج النحاس من خامات النيكل في ولاية ساكسونيا ، يشيرون إلى المعدن باسم kupfernickel - "نحاس الشيطان" - ويرجع ذلك جزئياً إلى محاولاتهم غير السهلة لاستخراج النحاس من الخام ، ولكن من المحتمل أيضًا الآثار الصحية الناجمة عن ارتفاع محتوى الزرنيخ في خام.

في عام 1889 ، قدم جيمس رايلي عرضًا لمعهد الحديد والصلب في بريطانيا العظمى حول كيفية إدخال النيكل لتقوية الفولاذ التقليدي. نتج عن العرض الذي قدمه رايلي إدراك متزايد لخصائص النيكل المفيدة في صناعة السبائك وتزامن مع اكتشاف رواسب النيكل الكبيرة في كاليدونيا الجديدة وكندا.

بحلول أوائل القرن العشرين ، أدى اكتشاف رواسب الخام في روسيا وجنوب أفريقيا إلى إنتاج النيكل على نطاق واسع. لم يمض وقت طويل بعد ، أدت الحرب العالمية الأولى والحرب العالمية الثانية إلى زيادة كبيرة في الفولاذ ، وبالتالي ، الطلب على النيكل.

إنتاج:

يستخرج النيكل في المقام الأول من كبريتيد النيكل ، بنتلانديت ، بيرهوتايت ، وميريريت ، التي تحتوي على حوالي 1٪ من النيكل ، والخامس التاجي المحتوي على الحديد والليمونيت والغارنيريت ، والتي تحتوي على حوالي 4٪ من النيكل. يتم استخراج خامات النيكل في 23 دولة ، في حين يتم صهر النيكل في 25 دولة مختلفة.

عملية فصل النيكل تعتمد بشكل كبير على نوع الركاز. يتم العثور على الكبريتيدات النيكل ، مثل تلك الموجودة في الدرع الكندية وسيبيريا ، بشكل عام تحت الأرض ، مما يجعلها كثيفة العمالة ومكلفة في استخراجها. ومع ذلك ، فإن عملية فصل هذه الخامات أرخص بكثير من الأصناف المتنوعة ، مثل تلك الموجودة في كاليدونيا الجديدة. وعلاوة على ذلك ، فإن كبريتيد النيكل غالباً ما تستفيد من احتواء شوائب من عناصر قيمة أخرى يمكن فصلها اقتصادياً.

يمكن فصل خامات الكبريتيد عن طريق تعويم الزبد والعمليات المائية أو المغناطيسية لخلق نيكل غير لامع وأكسيد نيكل.

هذه المنتجات الوسيطة ، والتي عادة ما تحتوي على 40-70 ٪ من النيكل ، تتم معالجتها بعد ذلك ، وغالبا ما تستخدم عملية Sherritt-Gordon.

تعد عملية موند (أو الكاربونيل) الطريقة الأكثر شيوعًا وفعالية لمعالجة كبريتيد النيكل. في هذه العملية ، يتم معالجة الكبريتيد بالهيدروجين ويتم إدخاله في فرن التطاير. هنا يجتمع أول أكسيد الكربون في حوالي 140F ° (60C ° ) لتشكيل غاز carbonyl النيكل. يتحلل غاز النيكل كربونيل على سطح كريات النيكل مسبقة التسخين التي تتدفق عبر حجرة حرارية حتى تصل إلى الحجم المرغوب. في درجات الحرارة العالية ، يمكن استخدام هذه العملية لتشكيل مسحوق النيكل.

على النقيض من ذلك ، عادة ما تصهر الخامات اللاتيتية بالطرق الحرارية المعدنية بسبب محتواها العالي من الحديد. تحتوي الخامات الليتريتية أيضًا على نسبة عالية من الرطوبة (35-40٪) تتطلب التجفيف في فرن فرن دوّار.

وتنتج أكسيد النيكل ، الذي يتم تخفيضه بعد ذلك باستخدام أفران كهربائية عند درجات حرارة تتراوح بين 2480-2930 فهرنهايت (1360-1610 درجة مئوية) وتطايرها لإنتاج معادن النيكل من الدرجة الأولى وكبريتات النيكل.

نظرًا لمحتوى الحديد الذي يحدث بشكل طبيعي في الخامات اللاحقة ، فإن المنتج النهائي لمعظم المصاهر التي تعمل مع هذه الخامات هو ferronickel ، والذي يمكن استخدامه بواسطة منتجي الصلب بعد إزالة شوائب السيليكون والكربون والفوسفور.

حسب البلدان ، كانت أكبر الدول المنتجة للنيكل في عام 2010 هي روسيا وكندا وأستراليا وإندونيسيا. أكبر الشركات المنتجة للنيكل المكرر هي Norilsk Nickel ، Vale SA ، و Jinchuan Group Ltd. في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج نسبة صغيرة فقط من النيكل من المواد المعاد تدويرها.

التطبيقات:

النيكل هو واحد من أكثر المعادن استخدامًا على هذا الكوكب. وفقا لمعهد النيكل ، يستخدم المعدن في أكثر من 300،000 منتج مختلف. غالبا ما يتم العثور عليها في الفولاذ والسبائك المعدنية ، ولكنها تستخدم أيضا في إنتاج البطاريات والمغناطيس الدائم.

الفولاذ المقاوم للصدأ:
حوالي 65 ٪ من جميع النيكل ينتقل إلى الفولاذ المقاوم للصدأ .

يعتبر الفولاذ الأوستنيتي من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي الذي يحتوي على مستويات عالية من الكروم والنيكل ، وانخفاض مستويات الكربون. هذه المجموعة من الفولاذ - المصنفة كمجموعة 300 من الستانلس ستيل - يتم تقييمها لقابليتها للتشكيل والمقاومة للتآكل. Austenitics هي الدرجة الأكثر استخداما من الفولاذ المقاوم للصدأ .

يتم تحديد مجموعة الأوستنيتي المحتوية على النيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال بنية بلورية مكعبية (FCC) على الوجه ، والتي تحتوي على ذرة واحدة في كل ركن من المكعب وواحدة في وسط كل وجه. تتكون بنية الحبوب هذه عند إضافة كمية كافية من النيكل إلى السبائك (من ثمانية إلى عشرة بالمائة في سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ 304 القياسية).

مصادر:

_{شارع ، آرثر. & Alexander، WO 1944. Metals in the Service of Man . الطبعة ال 11 (1998).
USGS. خلاصات السلع المعدنية: النيكل (2011).
المصدر: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
موسوعة بريتانيكا. النيكل.
المصدر: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
المعادن الشخصي: النيكل}