النيكل ميتال: خصائصه وتاريخه وإنتاجه واستخداماته

النيكل معدن قوي لامع أبيض فضي وهو عنصر أساسي في حياتنا اليومية ويمكن العثور عليه في كل شيء من البطاريات التي تعمل على تشغيل أجهزة التلفاز عن بُعد إلى الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في صنعنا مغاسل المطبخ.

• الرمز الذري: ني
• الرقم الذري: 28
• عنصر الفئة: معدن انتقالي
• الكثافة: 8.908 جم / سم³
• نقطة الانصهار: 2651 درجة فهرنهايت (1455 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 5275 درجة فهرنهايت (2913 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 4.0

يتفاعل النيكل النقي مع الأكسجين ، وبالتالي نادرًا ما يوجد على سطح الأرض ، على الرغم من كونه خامس أكثر العناصر وفرة على (وفي) كوكبنا. بالاشتراك مع حديدوالنيكل مستقر للغاية ، وهو ما يفسر وجوده في الخامات المحتوية على الحديد واستخدامه الفعال مع الحديد لصنع الفولاذ المقاوم للصدأ.

النيكل قوي جدا ومقاوم تآكل، مما يجعلها ممتازة لتقوية المعادن سبائك. كما أنها مرنة جدا و طيع، الخصائص التي تسمح بتشكيل العديد من السبائك في الأسلاك والقضبان والأنابيب والصفائح.

استخرج البارون أكسل فريدريك كرونستيدت لأول مرة النيكل النقي في عام 1751 ، ولكن كان معروفًا أنه كان موجودًا في وقت أبكر بكثير. تشير المستندات الصينية من حوالي 1500BC إلى "النحاس الأبيض" (

في عام 1889 ، قدم جيمس رايلي عرضًا تقديميًا لمعهد الحديد والصلب في بريطانيا العظمى حول كيفية إدخال النيكل لتقوية الفولاذ التقليدي. أدى عرض Riley إلى زيادة الوعي بخصائص سبائك النيكل المفيدة وتزامن مع اكتشاف رواسب كبيرة من النيكل في كاليدونيا الجديدة وكندا.

بحلول أوائل القرن العشرين ، جعل اكتشاف رواسب الخام في روسيا وجنوب أفريقيا إنتاجًا واسعًا من النيكل ممكنًا. بعد فترة وجيزة ، أسفرت الحرب العالمية الأولى والحرب العالمية الثانية عن زيادة كبيرة في الفولاذ ، وبالتالي طلب النيكل.

يتم استخلاص النيكل في المقام الأول من بنتلاندايت كبريتيد النيكل والبيروتايت والميلريت ، والتي تحتوي على حوالي 1٪ محتوى النيكل ، وخامات الليتريت التي تحتوي على الحديد ليمونيت وغارنيريت ، والتي تحتوي على حوالي 4 ٪ من محتوى النيكل. يتم استخراج خام النيكل في 23 دولة ، بينما يتم صهر النيكل في 25 دولة مختلفة.

تعتمد عملية فصل النيكل بشكل كبير على نوع الخام. يتم العثور على كبريتيد النيكل ، مثل تلك الموجودة في الدرع الكندي وسيبيريا ، بشكل عام تحت الأرض ، مما يجعلها كثيفة العمالة ومكلفة لاستخراجها. ومع ذلك ، فإن عملية فصل هذه الخامات أرخص بكثير من الأنواع اللاتريتية ، مثل تلك الموجودة في كاليدونيا الجديدة. علاوة على ذلك ، غالبًا ما تتمتع كبريتيد النيكل باحتواء شوائب عناصر قيمة أخرى يمكن فصلها اقتصاديًا.

يمكن فصل خامات الكبريتيد باستخدام التعويم الرغوي والعمليات المعدنية أو المغناطيسية المائية لإنشاء ماتي النيكل وأكسيد النيكل. ثم تتم معالجة هذه المنتجات الوسيطة ، التي تحتوي عادةً على 40-70٪ من النيكل ، بشكل أكبر ، غالبًا باستخدام عملية Sherritt-Gordon.

تعد عملية موند (أو كربونيل) الطريقة الأكثر شيوعًا وفعالية لعلاج كبريتيد النيكل. في هذه العملية ، يتم معالجة الكبريتيد بالهيدروجين وتغذيته في فرن التطاير. هنا يلتقي مع أول أكسيد الكربون عند 140F° (60 درجة مئوية°) لتكوين غاز النيكل كربونيل. يتحلل غاز النيكل كربونيل على سطح حبيبات النيكل المسخنة مسبقًا التي تتدفق عبر غرفة حرارية حتى تصل إلى الحجم المطلوب. في درجات حرارة أعلى ، يمكن استخدام هذه العملية لتشكيل مسحوق النيكل.

على النقيض من ذلك ، عادة ما يتم صهر الخامات اللاتريتية بطرق معدنية حرارية بسبب محتواها العالي من الحديد. تحتوي الخامات اللاتيريتية أيضًا على نسبة رطوبة عالية (35-40٪) تتطلب التجفيف في فرن دائري. ينتج أكسيد النيكل ، والذي يتم تقليله بعد ذلك باستخدام الأفران الكهربائية عند درجات حرارة تتراوح بين 2480-2930 درجة فهرنهايت (1360-1610 درجة مئوية) ويتطاير لإنتاج معدن النيكل وكبريتات النيكل من الدرجة الأولى.

نظرًا لمحتوى الحديد الذي يحدث بشكل طبيعي في خامات اللاتريت ، فإن المنتج النهائي لمعظم المصاهر التي تعمل مع هذا النوع الخامات هي معدن الحديد ، والتي يمكن استخدامها من قبل منتجي الصلب بعد أن تكون شوائب السيليكون والكربون والفوسفور إزالة.

حسب البلد ، كان أكبر منتجي النيكل في عام 2010 هم روسيا وكندا وأستراليا وإندونيسيا. ال أكبر منتجي النيكل المكرر هم نوريلسك نيكل وفالي إس إيه ومجموعة جينتشوان المحدودة. في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج نسبة صغيرة فقط من النيكل من المواد المعاد تدويرها.

النيكل هو واحد من أكثر المعادن استخدامًا على هذا الكوكب. وفقًا لمعهد النيكل ، يتم استخدام المعدن في أكثر من 300000 منتج مختلف. غالبا ما يوجد في فولاذ وسبائك معدنيه ولكنه يستخدم ايضا في انتاج البطاريات الدائمه مغناطيس.

ستانلس ستيل
يذهب حوالي 65٪ من النيكل المنتج إلى الفولاذ المقاوم للصدأ.

الفولاذ الأوستنيتي هي فولاذ مقاوم للصدأ غير مغناطيسي يحتوي على مستويات عالية من الكروم والنيكل ومستويات منخفضة من الكربون. يتم تقييم هذه المجموعة من الفولاذ - المصنفة على أنها سلسلة 300 غير القابل للصدأ - لقابليتها للتشكيل ومقاومتها للتآكل. الفولاذ الأوستنيتي هو أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ استخدامًا.

يتم تعريف النطاق الأوستنيتي الذي يحتوي على النيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال المكعب الذي يركز على الوجه هيكل بلوري (FCC) ، والذي يحتوي على ذرة واحدة في كل ركن من أركان المكعب وواحدة في منتصف كل منها وجه. يتكون هيكل الحبوب هذا عند إضافة كمية كافية من النيكل إلى السبيكة (ثمانية إلى عشرة في المائة في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ القياسية 304).

المصادر

_{شارع آرثر. & ألكسندر ، دبليو. O ، 1944. المعادن في خدمة الإنسان. الطبعة ال 11 (1998).
USGS. ملخصات السلع المعدنية: النيكل (2011).
مصدر: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
موسوعة بريتانيكا. نيكل.
مصدر: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
الملف المعدني: النيكل}