المعادن غير الحديدية هي المواد الأساسية لتنمية الاقتصاد الوطني. تعتمد معظم الصناعات مثل الطيران والفضاء والسيارات وتصنيع الآلات والكهرباء والاتصالات والبناء والأجهزة المنزلية على مواد معدنية غير حديدية.
المعادن غير الحديدية شائعة الاستخدام
تشمل المعادن غير الحديدية شائعة الاستخدام الزنك والألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس والكروم والتيتانيوم.
الزنك — زهرة الحياة
الزنك هو أحد العناصر الأساسية لجسم الإنسان، ويشارك في تركيب أكثر من 200 نوع من الإنزيمات ويعرف باسم "زهرة الحياة".
وفي الوقت نفسه، فهو أيضًا معدن غير حديدي شائع يمكن خلطه مع مجموعة متنوعة من المعادن غير الحديدية، وأهمها النحاس المشكل من النحاس والقصدير والرصاص وما إلى ذلك، وسبائك الصب بالقالب. مع الألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس.
الخصائص الفيزيائية للزنك
| ولاية | أبيض فضي، معدن ثقيل غير حديدي أزرق قليلاً |
| نقطة الانصهار | 419.5 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 906 درجة مئوية |
| كثافة | 7.14 جم/سم3 |
| صلابة موس | 2.5 |
موارد الزنك والمعادن
تبلغ موارد الزنك المؤكدة في العالم حوالي 1.9 مليار طن. هناك أكثر من 50 نوعًا معروفًا من معادن الزنك، من بينها أكثر المعادن قيمة للاستخدام الصناعي: السفاليريت (ZnS)، سميثسونيت (ZnCO 3 )، الزنكيت (ZnO)، والهيميمورفيت (ZnSiO 4 O·H 2 O).
الدول المنتجة الرئيسية: الصين، بيرو، أستراليا، الهند، الولايات المتحدة، المكسيك، إلخ.
استخدامات الزنك
يستخدم الناس الزنك بشكل رئيسي في شكل جلفنة وسبائك الزنك. في الوقت الحاضر، يأتي في المرتبة الثانية بعد النحاس والألومنيوم في استهلاك المعادن غير الحديدية.
استخدامات الزنك
الجلفنة: الجلفنة تستخدم على نطاق واسع في السيارات والبناء وبناء السفن والصناعات الخفيفة وما إلى ذلك. على سبيل المثال، الطلاءات وكتل الزنك (المكونات الفولاذية التي تربط السفن والجسور وكذلك أبراج النفط والغاز البحرية) والأسقف والجلفنة بالغمس الساخن.
سبائك الزنك: يمكن للزنك أن يشكل سبائك مع العديد من المعادن غير الحديدية، والتي تستخدم في إنتاج المسبوكات وأجزاء مختلفة في صناعة السيارات وصناعات الآلات.
تطبيقات أخرى: أجزاء وأصداف الأدوات، العملات المعدنية، البطاريات، المعدات المقاومة للانفجار تحت الأرض، الأصباغ، الطب، المطاط، الطلاء وغيرها من الصناعات.
الألومنيوم — مادة حديثة
لقد حل الألومنيوم محل الفولاذ في العديد من الأماكن، وهو أفضل أداءً من الفولاذ في العديد من النواحي.
خصائص ممتازة للألمنيوم
الكثافة: على الرغم من أن الألومنيوم ليس خفيفًا مثل المغنيسيوم، إلا أنه ممتاز أيضًا. كثافته 1/3 فقط من الحديد و 30٪ من النحاس.
مقاومة التآكل: يقوم الألومنيوم بسرعة بتكوين طبقة أكسيد كثيفة على سطحه، مما يجعله شائعًا لدى العديد من مهندسي المواد.
خصائص ممتازة للألمنيوم
نقطة الانصهار: نقطة انصهار الألومنيوم منخفضة نسبيًا، فقط 660 درجة، لذلك من السهل صبها بالضغط في أشكال معقدة مختلفة عند درجة حرارة منخفضة، وهو أمر صعب بالنسبة للحديد والنحاس.
القوة: العيب الوحيد للألمنيوم هو افتقاره إلى القوة، والتي يمكن علاجها عن طريق خلط معادن أخرى في سبائك الألومنيوم.
موارد الألومنيوم والمعادن
يتم استخراج الألمنيوم من البوكسيت الذي يحتوي على 50٪ من الألومينا. يعد الألومنيوم بهذا الشكل في المعادن أحد العناصر المعدنية الأكثر وفرة على كوكبنا.
موارد البوكسيت في العالم غنية نسبيًا. ووفقا لبيانات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 2020، هناك حوالي 55-75 مليار طن من موارد البوكسيت.
الدول المنتجة الرئيسية: الصين والهند وروسيا وكندا والإمارات العربية المتحدة وأستراليا وغيرها.
استخدامات الألمنيوم
سبائك الألومنيوم: تم استخدام سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في الطائرات والسيارات والقطارات والسفن والصواريخ الفضائية والمكوكات الفضائية والأقمار الصناعية.
رقائق الألومنيوم: تستخدم رقائق الألومنيوم على نطاق واسع لتعبئة السجائر والحلوى وما إلى ذلك. ويمكن أيضًا تصنيعها إلى أسلاك وشرائط الألومنيوم ويمكن لفها في منتجات الألومنيوم المختلفة. غالبًا ما يتم استخدامه لتصنيع المعدات الطبية والمفاعلات الكيميائية ومعدات تكرير البترول وخطوط أنابيب النفط والغاز الطبيعي وما إلى ذلك.
استخدامات الألمنيوم
الخليط المتفجر: مادة متفجرة من الألومنيوم الأمونيوم، وخليط الاحتراق، وخليط الإضاءة.
مواد المعدات المبردة: التخزين المبرد، مركبات الثلج، معدات إنتاج أكسيد الهيدروجين.
الطلاءات والمواد المضافة والمحفزات: مسحوق الفضة، مزيل الأكسدة، الثرمايت، المضافات الغذائية، إلخ ( انظر المزيد من استخدامات الألومنيوم ).
المغنيسيوم — أخف المعادن المفيدة
يعد المغنيسيوم أحد العناصر المعدنية الخفيفة الأكثر وفرة على وجه الأرض.
الخصائص الفيزيائية للمغنيسيوم
| ولاية | معدن فضي-أبيض، خفيف الوزن وقابل للطرق |
| نقطة الانصهار | 650 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 1090 درجة مئوية |
| كثافة | 1.74 جم/سم3 |
مصادر المغنيسيوم والمعادن
المغنيسيوم هو المادة الثامنة الأكثر وفرة في الكون والثالث الأكثر وفرة في مياه البحر.
الدول المنتجة الرئيسية: الصين، تركيا، روسيا، النمسا، سلوفاكيا، إسبانيا، البرازيل
المغنيسيوم: أحد العناصر المعدنية الخفيفة الأكثر وفرة على وجه الأرض
استخدامات المغنيسيوم
في الوقت الحاضر، يستخدم المغنيسيوم، باعتباره ثالث أكبر مادة هندسية معدنية بعد الفولاذ والألومنيوم، على نطاق واسع في مجال الطيران والسيارات والإلكترونيات والاتصالات المتنقلة والمعادن وغيرها من المجالات.
| مجالات التطبيق | استخدامات محددة |
| الفضاء الجوي | أجزاء المحرك، المراوح، علب التروس، الهياكل الداعمة، إلخ. |
| سيارة | لوحة أدوات السيارة، دعم المقعد، مبيت علبة التروس، مكونات نظام التوجيه، غطاء المحرك، الباب، كتلة أسطوانة المحرك، الإطار، إلخ. |
| طبي | مواد الزرع |
| الاتصالات الإلكترونية | حالة الهاتف المحمول الكمبيوتر، إطار الكاميرا |
| الصناعة العسكرية | رف الخزانة، والانحياز، والقوس، ومحور العجلة، والمحرك وأجزاء أخرى من الطائرات والمركبات العسكرية |
النحاس — شريك الإنسان
يعد النحاس معدنًا عالميًا لا يصدق، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بحياتنا. النحاس هو أقدم معدن استخدمته البشرية بعد الذهب.
النحاس: أقدم معدن استخدمه الإنسان بعد الذهب
الخصائص الفيزيائية للنحاس
| ولاية | معدن ذو بريق أحمر أرجواني |
| نقطة الانصهار | 1083.4±0.2 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 2567 درجة مئوية |
| كثافة | 8.96 جم/سم3 |
موارد النحاس والمعادن
بعد الإثراء، يصبح خام النحاس مركزًا للنحاس أو خام النحاس بدرجة أعلى. يحتاج تركيز النحاس إلى صهره وتنقيته ليصبح نحاسًا مكررًا ومنتجات نحاسية. يوجد أكثر من 280 نوعًا من معادن النحاس في الطبيعة. الأنواع الرئيسية لخام النحاس هي: النحاس الطبيعي، والكالكوبايرايت، والبورنيت، والكالكوسايت، والأزوريت، والنحاس الأزرق، وما إلى ذلك.
تقدر تقديرات رواسب النحاس من قبل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية احتياطيات النحاس المؤكدة بحوالي 2.1 مليار طن والموارد غير المكتشفة بحوالي 3.5 مليار طن.
الدول المنتجة الرئيسية: تشيلي، بيرو، الصين، الكونغو (كينشاسا)، الولايات المتحدة، أستراليا، زامبيا
استخدامات النحاس
يلعب النحاس دورًا مهمًا جدًا في المجتمع الحديث ويستخدم على نطاق واسع في الطاقة والإلكترونيات والطاقة والبتروكيماويات والآلات والمعادن والنقل والصناعة الخفيفة والصناعات الناشئة وغيرها من المجالات ( استخدامات النحاس بالتفصيل ).
استخدامات النحاس في حياتنا اليومية
الكروم — معدن متغير اللون
لأن الكروم يمكن أن يولد مركبات جميلة متعددة الألوان، مثل الكروم المعدني الذي يكون أبيض فضي، وكبريتات الكروم أخضر، وكرومات المغنيسيوم أصفر... لذلك يطلق عليه معدن متغير اللون.
الخصائص الفيزيائية للكروم
| ولاية | معدن صلب وهش ولونه أبيض فضي مع مسحة زرقاء سماوية |
| نقطة الانصهار | 1857 ± 20 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 2672 درجة مئوية |
| كثافة | 7.19 جم/سم3 |
| حرارة نوعية | 0.45 جول/كجم |
موارد ومعادن الكروم
لا يوجد كروم حر في الطبيعة، والخام الرئيسي الذي يحتوي على الكروم هو الكروميت. يمتلك العالم 12 مليار طن من الكروميت القابل للنقل، وهو ما يكفي لتلبية الطلب لعدة قرون.
الدول المنتجة الرئيسية: كازاخستان، جنوب أفريقيا، تركيا، إلخ.
استخدامات الكروم
استخدامات الكروم
| مجالات التطبيق | استخدامات محددة |
| طلاء الكروم الزخرفية | مقابض الأبواب، والمخازن المؤقتة، وصنابير الحمام، والأثاث، وأدوات المطبخ، وأدوات المائدة، الخ. |
| طلاء الكروم الصلب | ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في كتلة التحكم في العمل، ومكونات المحرك النفاث، والقوالب البلاستيكية، وامتصاص الصدمات، وما إلى ذلك. |
| طلاء الكروم الأسود | زخرفة الآلات الموسيقية واستخدام الطاقة الشمسية |
التيتانيوم — معدن الفضاء
نظرًا لخصائصه الكيميائية المستقرة، ومقاومته الجيدة لدرجات الحرارة العالية، ودرجات الحرارة المنخفضة، ومقاومته القوية للأحماض والقلويات، فضلاً عن القوة العالية والكثافة المنخفضة، يُعرف التيتانيوم باسم "المعدن الفضائي" وله آفاق تطبيق واسعة في الفضاء الجوي والأسلحة والطاقة، الصناعة الكيميائية والمعادن والبناء والنقل.
التيتانيوم - معدن فضائي
الخصائص الفيزيائية للتيتانيوم
| ولاية | معدن انتقالي رمادي |
| نقطة الانصهار | 1660 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 3287 درجة مئوية |
| كثافة | 4.54 جم/سم3 |
موارد التيتانيوم والمعادن
يعد التيتانيوم أحد العناصر الأكثر انتشارًا ووفرة في القشرة الأرضية، حيث يمثل 0.16% من كتلة القشرة الأرضية، أي أكثر من 10 مرات أكثر من مجموع النحاس والقصدير والمنغنيز والزنك.هناك حوالي 140 معدنًا معروفًا للتيتانيوم، لكن التطبيقات الصناعية الرئيسية هي الإلمنيت (FeTiO 3 ) والروتيل (TiO 2 ). يتجاوز إجمالي موارد العالم من الأناتاز والإلمنيت والروتيل 2 مليار طن.
الدول المنتجة الرئيسية: الصين، كندا، أستراليا، جنوب أفريقيا، موزمبيق، الخ.
استخدامات التيتانيوم
| مجالات التطبيق | استخدامات محددة |
| الفضاء الجوي | أجزاء المحرك النفاث، أجزاء جسم الطائرة، الصواريخ، الأقمار الصناعية، المعززات، مقصورات المحرك، الأغلفة، دوارات التوجيه |
| المواد الكيميائية | المفاعلات، المركزات، أبراج التقطير، الأقطاب الكهربائية، المبادلات الحرارية، الخلايا الإلكتروليتية، إلخ. |
| سفينة | المروحة، المروحة النفاثة المائية، نظام تبادل حرارة الماء الساخن، الصمام، إلخ. |
| الطب الحيوي | المفاصل الصناعية، الغرسات الصناعية وتقويم الأسنان، أجهزة ضبط نبضات القلب، دعامات القلب والأوعية الدموية، إلخ. |
| الضرورات اليوميه | الساعات، وإطارات النظارات، وقضبان الصيد، وعصي المشي، وأدوات المطبخ، وما إلى ذلك. |
| مبنى | الأسقف والجدران الخارجية والسور واللافتات وما إلى ذلك. |
| السيارات | النوابض الحاملة، وقضبان التوصيل، واللوالب، وما إلى ذلك. |
