מתכות

עובדות על ניקל



ניקל, מידע על משאבים, אספקה, ביקוש וייצור


פורסם מחדש מגליון עובדות של USGS ממרץ 2012

ניקל במנועי סילון: סגסוגות ניקל משמשות בלהבי הטורבינה ובחלקים אחרים של מנועי סילון בהם הטמפרטורה יכולה להגיע ל -2,700 מעלות פרנהייט והלחצים יכולים להגיע ל 40 אטמוספרות. איור מאת NASA.gov.

מה זה ניקל?

ניקל הוא מתכת לבנה כסופה המשמשת בעיקר לייצור נירוסטה וסגסוגות אחרות חזקות יותר ומסוגלות לעמוד יותר בפני טמפרטורות קיצוניות וסביבות קורוזיביות. ניקל זוהה לראשונה כאלמנט ייחודי בשנת 1751 על ידי הברון אקסל פרדריק קרונסטדט, מינרולוג וכימאי שוודי. במקור הוא כינה את היסוד קופפרניקל משום שהוא נמצא בסלע שנראה כמו עפרות נחושת (קופר) ומכיוון שכורים חשבו ש"רוחות רעות "(ניקל) בסלע מקשות עליהם להוציא ממנו נחושת.

ניקל הוא יסוד קורט חיוני עבור בעלי חיים מסוימים. חלק מהאנשים רגישים לניקל ועשויים לפתח דרמטיטיס במגע אם עורם בא במגע קרוב אליו. למרות שסגסוגות ניקל רבות, כולל נירוסטה, אינן גורמות לבעיות בריאותיות, יש לנקוט אמצעי זהירות מיוחדים על מנת להבטיח את שלומם של העובדים עם תרכובות ניקל מסוימות אחרות ואפילו ניקל מתכתי מכיוון שהיו ידועים כגורמים לסרטן.

האם ידעת? המטבעות המסתובבים של 5 סנט ("ניקל") המיוצרים כיום על ידי המנטה של ​​ארצות הברית מכילים 25 אחוז ניקל ו -75 אחוז נחושת, לפי משקל.

האם ידעת? סגסוגות ניקל-טיטניום מיוחדות, המכונות "סגסוגות זיכרון צורה", משמשות בחלק ממסגרות המשקפיים מכיוון שהן יכולות לחזור לכושר לאחר שהן כפופות.

איך משתמשים בניקל?

בערך 80 אחוז מהניקל העיקרי (לא ממוחזר) שנצרך בארצות הברית בשנת 2011 שימש בסגסוגות, כגון נירוסטה וסגסוגות על. מכיוון שהניקל מגביר את עמידותו של סגסוגת בפני קורוזיה ויכולתו לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, ציוד וחלקים העשויים מסגסוגות נושאות ניקל משמשים לרוב בסביבות קשות, כמו אלו שבמפעלים כימיים, בתי זיקוק לנפט, מנועי סילון, מתקני ייצור חשמל, וכן התקנות מחוץ לחוף. ציוד רפואי, כלי בישול וכלי אוכל עשויים לרוב מפלדת אל חלד מכיוון שקל לנקות ולעקר.

כל המטבעות המסתובבים בארה"ב למעט האסימון עשויים מסגסוגות המכילות ניקל. סגסוגות ניקל משמשות יותר ויותר לייצור סוללות נטענות למחשבים ניידים, כלי חשמל וכלי רכב היברידיים וחשמליים. ניקל מצופה גם על פריטים כמו אביזרי אמבטיה כדי להפחית קורוזיה ולהעניק גימור אטרקטיבי.

מטאוריט: מרבית הניקל של כדור הארץ מקורו בהשפעות מטאוריטיות במהלך ההיווצרות המוקדמת של כדור הארץ שלנו. מטאוריט ברזל Sikhote-Alin הוא בעל הרכב של כ 93% ברזל, 6% ניקל ו -1% יסודות קורט. תמונה

עפרות ניקל: דגימה של עפרות ניקל ממתחם האגנוז סודברי. זהו דגימה של פנטלנדיט בפיררוטיט כארבעה סנטימטרים לרוחב. תמונה של USGS.

עפרות ניקל ממתחם האגנוז סודברי. עפרות הניקל המסיביות מורכבות מהמינרלים הפנטלנדיט והפירושה, המקיפים שברי סלעים, משקעים ומטמורפיים, אשר נקרעו מדפנות המכתש כתוצאה מהשפעת גוף חוצני. תמונה של USGS.

מאיפה ניקל?

ניקל הוא היסוד החמישי בשפע בכדור הארץ, אך רובו של ניקל זה נמצא בליבה, יותר מ -1,800 מיילים מתחת לפני השטח. בקרום כדור הארץ, שני סוגים עיקריים של מרבצי עפרות מספקים את מרבית הניקל המשמש כיום: מרבצי מגפתי מגמטיים (כמו אלו שנמצאו בנורילסק, רוסיה; סודברי, קנדה, וקמבלדה, אוסטרליה) ופיקדונות לייטיטיים (כולל אלה שנמצאו בקובה, קלדוניה החדשה ואינדונזיה). כמו כן, נודולי מנגן וקרומים בקרקעית הים העמוק עשויים להכיל ניקל רב כמו המשקעים הידועים בחוף, אך כרגע הם אינם ממוקשים.

משקעי מגפתי סולפידים מכילים כ 40 אחוז ממשאבי הניקל העולמיים וכיום הם המקור ליותר ממחצית מאספקת הניקל בעולם. מרבצי ניקל עלולים להתפתח אם מגמה המכילה כמויות נמוכות של סיליקה וכמויות מגנזיום גבוהות רוויה בגופרית, בדרך כלל דרך תגובה עם סלעים בקרום כדור הארץ. נוזל עשיר בגופרית עשוי להיפרד מהמאגמה; יונים של ניקל, וכמה אלמנטים אחרים, עשויים לעבור לתוכו. מכיוון שהנוזל העשיר בגופרית צפוף יותר מהמאגמה, הנוזל שוקע ומצטבר לאורך בסיס תאי מאגמה, חדירות או זרימת לבה, שם עלולים להתגבש מינרלים גופרתיים הנושאים ניקל. המינרלים הגולפידים מכילים לרוב מתכות קובלט, נחושת או פלטינה.

מתחם האגנוז סודברי הוא המקור המוביל של ניקל בקנדה והפיקדון הניקל הגופרתי השני בגודלו בעולם. המתחם ייחודי מכיוון שהוא נוצר כאשר גוף חוצני, ככל הנראה שביט, פגע בכדור הארץ לפני כ -1,850 מיליון שנה. חלקים מקרום כדור הארץ בסמוך לפגיעה נמסו ויצרו שכבה גדולה של מאגמה במכתש שנוצר; נוזל סולפיד הנושא ניקל שנאסף לאורך בסיס שכבת המאגמה, ומינרלים גופרתיים הנושאים ניקל ונחושת התגבשו ממנו.

פיקדונות לייטריט מארחים כ 60 אחוז ממשאבי הניקל בעולם. משקעי לטריט נוצרים בסביבות חמות, לחות, טרופיות או סובטרופיות כאשר סלעים דלקתיים עם כמויות נמוכות של סיליקה וכמויות מגנזיום גבוהות מתפרקים על ידי בליה כימית. בליה מסירה חלק ממרכיבי הסלע המקוריים ויוצרת משקעים שיורש בהם מרוכזים אלמנטים כמו ניקל.

ליבת הניקל של כדור הארץ: שפע הקרום הממוצע של ניקל הוא רק כמאה חלקים למיליון. עם זאת, הגרעין הפנימי של כדור הארץ נחשב כסגסוגת ברזל-ניקל והגרעין החיצוני הוא ממיס המורכב בעיקר מברזל וניקל. תמונה של USGS.

ניקל: היצע וביקוש ברחבי העולם


הפקת ניקל 2011
מדינהטון מטרי
אוסטרליה215,000
בוצואנה26,000
ברזיל109,000
קנדה220,000
סין89,800
קולומביה76,000
קובה71,000
הרפובליקה הדומיניקנית21,700
אינדונזיה290,000
מדגסקר5,900
קלדוניה החדשה131,000
הפיליפינים270,000
רוסיה267,000
דרום אפריקה44,000
ארצות הברית0
מדינות אחרות103,000
הערכים שלמעלה הם טונות מטריות של ייצור תוכן ניקל 2011 מסכומי הסחורות המינרליות של USGS, ינואר 2013.

בארצות הברית לא היו מוקשים ניקל פעילים בשנת 2011, אם כי כמויות קטנות של ניקל התאוששו כתוצר לוואי מעיבוד עפרות נחושת ופלדיום-פלטינה. מספר פיקדונות במינסוטה ובמישיגן אמורים לצאת לייצור עד 2015.

ניקל ממוחזר הוא מקור אספקה ​​חשוב ביותר. בשנת 2011, ניקל ממוחזר היווה כ 43 אחוז מצריכת הניקל האמריקנית.

רוסיה הייתה המפיקה המובילה של ניקל בשנת 2011, ואחריה אינדונזיה, הפיליפינים וקנדה. בשנים 2007 עד 2010 סיפקה קנדה כ -38 אחוז מייבוא ​​הניקל האמריקני ואחריו, על פי הסכום המיובא, רוסיה (17 אחוז), אוסטרליה, נורבגיה ומדינות אחרות. עיקר שמורות הניקל הידועות בעולם מתרכזות באוסטרליה, ברזיל, קנדה, קובה, קלדוניה החדשה ורוסיה.

האם ידעת? חביות בירה העשויות מפלדת אל חלד נושאות ניקל נשארות לרוב בשימוש במשך 30 עד 40 שנה.

האם ידעת? הכונדיטים, הסוג הנפוץ ביותר של מטאוריט, מכילים פי 100 עד פי אלף יותר ניקל כמעט מכל סלע כדור הארץ.

להבטיח אספקת ניקל עתידית

ארצות הברית מסתמכת על יבוא ומיחזור עבור אספקת הניקל שלה, וסביר להניח שמצב זה ישתנה משמעותית לפחות במשך 25 השנים הבאות. אולם הסיכון לשיבוש באספקה ​​נמוך, מכיוון שיש מספיק עתודות עולמיות, הפרושות על פני יותר מעשר מדינות, בכדי לעמוד בביקוש הצפוי לניקל למשך שנים רבות. ממשלת ארה"ב אינה מחזיקה עוד ניקל במאגר ההגנה הלאומי. הייצור מפיקדונות לייטייט עשוי לגדול ככל שמשאבי הניקל במכרות הגופרית הקיימים יתמעטו.

כדי לסייע בחיזוי היכן עשויים להימצא אספקות ניקל עתידיות, מדעני USGS חוקרים כיצד והיכן מרוכזים משאבי ניקל בקרום כדור הארץ ומשתמשים בידע זה כדי להעריך את הסבירות כי יתכן שיש מרבצי ניקל לא גלויים. טכניקות להערכת משאבי מינרלים פותחו על ידי USGS כדי לתמוך בניהול של אדמות פדרליות ולהעריך את זמינות משאבי המינרלים בהקשר עולמי. USGS גם אוסף סטטיסטיקות ומידע על היצע עולמי של ניקל, ביקוש וזרימתו ברחבי העולם. נתונים אלה משמשים ליידע על קביעת מדיניות ארצית בארה"ב.