داستان کشف سنگ فلز نیکل و کاربردهای آن در صنعت

نیکل (Nickel) از دیگر عناصر زمین، یک فلز رایج و بسیار کاربردی در زندگی روزمره است. این عنصر شیمیایی با نماد Ni و عدد اتمی 28 در جدول تناوبی عناصر زمین، بین عناصر کبالت و مس قرار دارد.

نیکل پنجمین عنصر فراوان روی زمین است، دومین عنصر فراوان در هسته داخلی زمین و عنصر آهن با اختلاف زیاد اولین در پوسته زمین است. فلزی براق و نقره ای با ته مایه رنگ طلایی که شکل پذیری بالایی دارد.

از این ماده در زیورآلات، سیم، سکه، تجهیزات نظامی و ظروف غذا استفاده می شود و همچنین در آلیاژها نیز استفاده می شود. استفاده از این فلز در زیورآلات بدلی مانند دستبند زنانه یا دستبند مردانه، با توجه به ایجاد آلرژی و حساسیت در بسیاری از افراد، با وجود ارزانی این دسته از محصولات، مضر و بلا استفاده است.

استفاده از دستبند زنانه یا مردانه و دیگر زیورآلات نیکلی به پوست آسیب می رساند و بعد از مدت زمان کوتاهی نیاز به متخصص پوست خواهید داشت.

زیورآلات ساخته شده با نیکل

امروزه محصولاتی از زیورآلات ساخته شده با نیکل در فروشگاه های خرید آنلاین طلا اینترنتی عرضه می شود که به علت ارزانی مورد توجه قرار می گیرد. استفاده از دستبند زنانه و دستبند مردانه با این فلز و زیورآلات دیگری مانند گوشواره ها و گردنبندها همگی فاقد استانداردهای پزشکی هستند و با توجه به آلرژی زا بودن این فلز ارزشمند، استفاده از این دسته محصولات توصیه نمی شود.

تا کنون چیزهای کمی از نیکل خالص ساخته شده است. فلز نیکل بعنوان حمایت کننده و تثبیت کننده در مواد صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. نیکل به دلیل مقاومت بسیار بالایی که در برابر افزایش دما دارد، فلز انتخابی برای ساخت سوپرآلیاژها است.

سوپرآلیاژها ترکیبات فلزی هستند که به دلیل مقاومت زیاد در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون شناخته شده اند. طبق گفته مؤسسه نیکل، تقریباً 65 درصد نیکل برای تولید فولادهای ضد زنگ و 20 درصد دیگر برای ساخت سایر آلیاژهای فولادی و غیرآهنی از جمله استفاده های نظامی، هوافضا و صنعتی بصورت بسیار تخصصی استفاده می شود.

حدود 9 درصد در آبکاری استفاده می شود و 6 درصد در سکه، باتری و لوازم الکترونیک اختصاص دارد. استفاده از فلز نیکل کمتر به شکل فلز خالص و بیشتر به صورت آلیاژ از گذشته تا کنون بسیار رایج بوده و هست. این فلز فوق العاده معمولاً با سایر فلزات ترکیب می شود تا محصولات قوی تر، براق و بادوام تری تولید شود. نیکل معمولاً به عنوان پوشش محافظ خارجی برای فلزات نرمتر استفاده می شود.

فلز پرکاربرد نیکل

این فلز پرکاربرد در سال 1751 توسط بارون اکسل فردریک کرونستد (Axel Fredrik Cronstedt ) کانی شناس، متخصص معدن و شیمی دان سوئدی کشف شد. در آن زمان که فردریک کرونستد مشغول فعالیت در زمینه معدن بود، درست در حال و هوای معدنکاران اروپای قرن 17، عقاید خرافی بسیاری بین معدنچیان رواج داشت.

آنها بیشتر به دنبال مس می گشتند و معتقد بودند که درون غارهای معادن ارواح زندگی می کنند. در جستجوی مس با فلزات دیگری برخورد می کردند که آنها را (مس شیطان) می نامیدند. یکی از این فلزات که پیدا شد و فردریک کرونستد بر روی آن آزمایشات فراوانی انجام داد، نیکل بود.

او بر روی نمونه ای ناخالص از سنگ معدن نیکولیت (آرسنید نیکل) بلورهای سبز رنگی بدست آورد که شبیه به آهن و کبالت بود و او آن فلز را نیکل نامید. او اولین کسی بود که نیکل را استخراج کرده و آن را به عنوان یک عنصر جدید جداسازی کرد. پیش از این کشف، سنگ معدنی از همین نوع به نام "Old Nick" با شباهت به سنگ معدن مس و شکننده کشف شده بود.

منابع اصلی معدنی نیکل

• لیمونیت
• گارنیریت
• و پنتلندیت است.

نیکل همراه با آهن در رسوبات زمینی و شهاب سنگها یافت می شود. کانسارهای لاتریت، یکی از رسوباتی است که نیکل در نتیجه هوازدگی شدید سنگهای سطح غنی از نیکل موجود در آن یافت می شود.

دانشمندان معتقدند که مناطق مرکزی زمین دارای مقادیر قابل توجهی از این فلز ارزشمند هستند. نیکل به طور معمول در سنگهای آذرین یافت می شود و ذخایر سولفید ماگمایی یکی دیگر از رسوباتی است که نیکل در آن یافت می شود. یکی دیگر از مکانهایی که نیکل در آن یافت می شود، گره ها و پوسته های منگنز در کف اعماق دریا است که در حال حاضر نیکل از این طریق استخراج نمی شود.

متالورژی نیکل از نظر جزئیات پیچیده است، سنگ معدن نیکل به طور معمول به تری سولفید دی نیکل، Ni2S3 تبدیل می شود که در مجاورت هوا به اکسید نیکل، NiO تبدیل می شود و توسط کربن و فرآیند کربونیل، نیکل با خلوص بالا به دست میآید. در میان فلزات، نیکل از نظر استحکام به آهن نزدیک است و از آن محکمتر است.

عدد اتمی نیکل 28 و آهن 26 است. مقاومت نیکل در برابر عواملی چون خوردگی و اکسیداسیون، شباهت زیادی به مس با عدد اتمی 29 دارد. نیکل به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی بالایی که دارد و در مقاومت های الکتریکی، مغناطیسی به صورت آلیاژ با دیگر فلزات به صورت ترکیبی کاربرد فراوان دارد.

بیش از نیمی از نیکل تولید شده در آلیاژهای دارای آهن (به ویژه در فولادهای ضد زنگ) و بقیه در آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی با فلز مس و با درصد مشخص در ترکیب، استفاده می شود. نیکل در آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت با کروم کاربر دارد. نیکل بصورت آلیاژ های نقره و نیکل (یا با مس و روی اما بدون نقره) استفاده می شود.

کاربرد این فلز بصورت خام و آلیاژ نشده برای آبکاری روی فلزات دیگر به منظور تشکیل پوشش های محافظ بر روی فلزات استفاده می شود. نیکل به کندی با فلوئور واکنش نشان می دهد و در نهایت یک پوشش محافظ از فلوراید ایجاد می کند. نیکل از الکتروپوزیته کمتری نسبت به عنصر آهن برخوردار است و به راحتی در اسیدهای معدنی رقیق حل می شود ولی با موادقلیایی مقاوم است.

نیکل تا 358 درجه سانتیگراد، یا 676 درجه فارنهایت، فرومغناطیسی است و به راحتی مغناطیسی می شود. سه عنصر دیگر نیز مانند نیکل فرومغناطیسی هستند و عبارتند از: آهن، کبالت و گادولینیوم که در دمای اتاق این خاصیت را دارند.

کشور چین بزرگترین تولید کننده نیکل در جهان است. کشورهای روسیه، استرالیا، ژاپن و کانادا از دیگر تولید کننده های مهم این فلز ارزشمند هستند. در سال 1848، کشور نروژ به عنوان اولین منبع فعال در ذوب نیکل با مقادیر بالا شناخته شد.

نروژی ها در این صنعت از نوعی سنگ معدن نیکل استفاده می کنند که به پیروتیت معروف است. در سال 1883، ذخایر فراوانی از سنگ نیکل در کانادا کشف شد، این دست مکانی است که امروزه حدود 30 درصد از نیکل کل جهان استخراج می شود.

زمین شناسان و متخصصین بر این باورند که این رسوب بزرگ نیکل به دلیل برخورد شهاب سنگی باستانی بوجود آمده. در اوایل دهه 1900 بیشتر نیکل در روسیه و آفریقای جنوبی کشف شد، که به این ترتیب نیکل جایگاه قدرتمندی در صنعت پیدا کرد.