鎳

鎳

鎳,近似銀[化學元素]白色、硬而有延展性並具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳屬於親鐵元素,在地球中的含量僅次於矽、氧、鐵、鎂,居第5位。在地核中含鎳最高,是天然的鎳鐵合金。在地殼中鐵鎂質岩石含鎳高於矽鋁質岩石,例如橄欖岩含鎳為花崗岩的1000倍,輝長岩含鎳為花崗岩的80倍。鎳鋼用來製造機器承受較大壓力、承受衝擊和往復負荷部分的零件,如渦輪葉片、曲軸、連桿等。中國鎳行業在不斷發展的同時,也存在一些問題,如鎳礦中多為低品味,露采比例很小,可采儲量僅占總儲量的10%,開採和冶煉的技術相對較為落後;選礦一般採用弱酸或弱鹼介質浮選工藝,選礦能力為430萬噸/年;中國鎳冶煉除幾家大型企業以外普遍採用火法的選鋶熔煉技術,精煉鎳主要採用硫化鎳陽極隔膜電解和硫酸選擇性浸出——電積工藝,與世界先進技術還有一定差距,因此中國開採和冶煉的成本居高不下。

基本信息

發現簡史

鎳鎳
隕石包含著鐵和鎳,早期它們被作為上好的鐵使用。因為這種金屬不生鏽,它被秘魯的土著看作是銀。一種含有鋅鎳的合金被叫做白銅,在公元前200年的中國被使用。有些甚至延伸到了歐洲。

在1751年,工作於斯德哥爾摩(瑞典首都)的Alex Fredrik Cronstedt研究一種新的金屬——叫做紅砷鎳礦(NiAs)——其來自瑞典的海爾辛蘭的Los。他以為其包含銅,但他提取出的是一種新的金屬,他宣布並命名為nickel(鎳)於1754年。許多化學家認為它是鈷,砷,鐵和銅的合金——這些元素以微量的污染物出現。直到1775年純淨的鎳才被Torbern Bergman製取,這才確認了它是一種元素。

礦產分布

世界上紅土鎳礦分布在赤道線南北30度以內的熱帶國家,集中分布在環太平洋的熱帶―亞熱帶地區,主要有:美洲的古巴、巴西;東南亞的印度尼西亞、菲律賓;大洋洲的澳大利亞、新喀里多尼亞、巴布亞紐幾內亞等。中國鎳礦分布就大區來看,主要分布在西北、西南和東北,其保有儲量占全國總儲量的比例分別為76.8%、12.1%、4.9%。就各省(區)來看,甘肅儲量最多,占全國鎳礦總儲量的62%,其次是新疆(11.6%)、雲南(8.9%)、吉林(4.4%)、湖北(3.4%)和四川(3.3%)。其中甘肅金昌的銅鎳共生礦床,鎳資源儲量巨大,僅次於加拿大薩德伯里鎳礦,居世界第二,亞洲第一。

物理性質

有良好延展性,具有中等硬度。鎳是銀白色金屬,具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蝕性,鎳近似銀白色、硬而有延展性並具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。溶於硝酸後,呈綠色。主要用於合金(如鎳鋼和鎳銀)及用作催化劑(如蘭尼鎳,尤指用作氫化的催化劑)。

同位素

鎳鎳
最穩定的同位素:

同位素 豐度 半衰期衰變模式 衰變能量 衰變產物

MeV

56Ni 人造 6.077天 電子捕獲 2.136 56Co

58Ni 68.077 % 穩定

59Ni 人造 76,000年 電子捕獲 1.072 59Co

60Ni 26.233 % 穩定

61Ni 1.14 % 穩定

62Ni 3.634 % 穩定

63Ni 人造 100.1年 β衰變 2.137 63Cu

64Ni 0.926 % 穩定

儲運條件

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、酸類等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。

製備方法

1.電解法。將富集的硫化物礦焙燒成氧化物,用炭還原成粗鎳,再經電解得純金屬鎳。
2.羰基化法。將鎳的硫化物礦與一氧化碳作用生成四羰基鎳,加熱後分解,又得純度很高的金屬鎳。
3.氫氣還原法。用氫氣還原氧化鎳,可得金屬鎳。
4.在鼓風爐中混入氧置換硫,加熱鎳礦可得到鎳的氧化物。而此種氧化物再和與鐵反應過的酸液進行作用就能得到鎳金屬。
5.礦石經煅燒成氧化物後,再用水煤氣或炭還原得到鎳。

生理功能

鎳鎳
致敏性:鎳是最常見的致敏性金屬,約有20%左右的人對鎳離子過敏,女性患者的人數要高於男性患者,在與人體接觸時,鎳離子可以通過毛孔和皮脂腺滲透到皮膚裡面去,從而引起皮膚過敏發炎,其臨床表現為皮炎和濕疹。一旦出現致敏,鎳過敏能常無限期持續。患者所受的壓力、汗液、大氣與皮膚的濕度和磨擦會加重鎳過敏的症狀。鎳過敏性皮炎臨床表現為瘙癢、丘疹性或丘疹水皰性的皮炎,伴有苔蘚化。
臨床觀察:在較高等動物與人的體內,鎳的生化功能尚未了解。但體外實驗,動物實驗和臨床觀察提供了有價值的結果。
1.體外實驗顯示了鎳硫胺素焦磷酸(輔羧酶)、磷酸吡哆醛、卟啉、蛋白質和肽的親和力,並證明鎳也與RNA和DNA結合。
2.鎳缺乏時肝內6種脫氫酶減少,包括葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和谷氨酸脫氫酶。這些酶參與生成NADH、無氧糖酵解、三羧循環和由胺基酸釋放氮。而且鎳缺乏時顯示肝細胞和線粒體結構有變化,特別是區域網路質不規整,線粒體氧化功能降低。
3.貧血病人血鎳含量減少,而且鐵吸收減少,鎳有刺激造血功能的作用,人和動物補充鎳後紅細胞、血紅素及白細胞增加。
生理需要:由於膳食中每日攝入鎳70~260μg/d,人的需要量是根據動物實驗結果推算的,可能需要量為25~35μg/d。
過量表現:每天攝入可溶性鎳250mg會引起中毒。有些人比較敏感,攝入600μg即可引起中毒。依據動物實驗,慢性超量攝取或超量暴露,可導致心肌、腦、肺、肝和腎退行性變。
有資料顯示:每天喝含鎳高的水會增加癌症發病率,特別是己患癌症在放化療期間應必須杜絕與鎳產品接觸。市場上經銷的部份陶瓷製食用具應慎重選擇使用,平時生活中拿一個含鎳高的陶瓷具做飲水具,會提高發病機會。
另外,也有一些非正規廠家生產的性藥品也有鎳的高成份。所以對鎳與人身健康應高度重視.
缺乏症:動物實驗顯示缺乏鎳可出現生長緩慢,生殖力減弱。

主要套用

因為鎳的抗腐蝕性佳,常被用在電鍍上。鎳鎘電池含有鎳。主要用於合金(配方)(如鎳鋼和鎳銀)及用作催化劑(如拉內鎳,尤指用作氫化的催化劑),可用來製造貨幣等,鍍在其他金屬上可以防止生鏽。主要用來製造不鏽鋼和其他抗腐蝕合金,如鎳鋼、鎳鉻鋼及各種有色金屬合金,含鎳成分較高的銅鎳合金,就不易腐蝕。也作加氫催化劑和用於陶瓷製品、特種化學器皿、電子線路、玻璃著綠色以及鎳化合物製備等等。
電解鎳:電解鎳是使用電解法支撐的鎳,用它製造的不鏽鋼和各種合金鋼被廣泛地用於飛機、坦克、艦艇、雷達、飛彈、宇宙飛船和民用工業中的機器製造、陶瓷顏料、永磁材料、電子遙控等領域。

市場發展

鎳鎳
2006年1-12月,中國鎳累計產量為111280.01噸,與2005年同期相比增長了22.07%;2007年1-12月,中國鎳累計產量為115772.10噸,與2006年同期相比增長了8.51%;2008年1-10月,中國鎳累計產量為112209.99噸,與2007年同期相比增長了8.99%。
中國鎳行業在不斷發展的同時,也存在一些問題,如鎳礦中多為低品味,露采比例很小,可采儲量僅占總儲量的10%,開採和冶煉的技術相對較為落後;選礦一般採用弱酸或弱鹼介質浮選工藝,選礦能力為430萬噸/年;中國鎳冶煉除幾家大型企業以外普遍採用火法的選鋶熔煉技術,精煉鎳主要採用硫化鎳陽極隔膜電解和硫酸選擇性浸出——電積工藝,與世界先進技術還有一定差距,因此中國開採和冶煉的成本居高不下。
2010年預計中國鎳消費量將達到40萬噸/年以後,中國將成為世界最大的鎳消費國。2010年中國鎳金屬基礎儲量只有230萬噸左右,2010-2013年來中國鎳礦勘探沒有重大進展,如果就按照這樣消費下去的話,10年後中國的鎳礦資源將逐漸消耗殆盡。
2012年10月5日,中國新疆省地礦部門和礦產企業經4年勘查,在新疆若羌縣發現百萬噸級特大型鎳礦,已探得鎳金屬資源量128萬噸。
《2013-2017年中國金屬鎳行業全景調研及投資前景預測報告》資料顯示,中國和美國為最大消費國。Higo稱,2013年中國鎳生鐵產量將增至35萬噸。鎳生鐵為低級鐵礦石的替代品。中國不鏽鋼生產商鎳生鐵使用量增加將抑制其對鎳的風險偏好,拖累鎳價。他表示,中國需求將增加8.5%至83萬噸,而包括生鐵在內的產量將增長10%至54萬噸。中國需求占全球總量的47%。
截至2013年5月23日,中國庫存180,024噸。2013年全球不鏽鋼產量或自1月預估增長1.7%至3,650萬噸。中國產量將增加3.7%至1,680萬噸。根據國際不鏽鋼論壇,亞洲不鏽鋼產量占全球總量的70%。
中國鎳供給有兩個部分組成,一部分是新產鎳精礦供應,這部分占鎳總供給量的72.9%,另一部分來自再生鎳占27.1%,隨著經濟建設和鋼鐵工業的發展,鎳的需求量不斷增加。
南非:Nkomati鎳礦,位於南非共和國東部Mpumalanga地區,距離約翰內斯堡300公里處,1997年投產,為南非的第一座鎳礦。分為兩個礦床:高含量礦、低含量礦。高含量礦送至Rustenburg冶煉廠進行冶煉,低含量礦送至博斯瓦納和辛巴威進行冶煉。2007年進行擴產可行性研究,預計2010年擴產項目投產。2010年產能與產能4000噸左右(金屬量)。擴產後,開採壽命將從2023年延長至2030年,並將逐步改為露天開採。

生命元素

描述
生命元素 生命元素共有29種,包括
氫、硼、碳、氮、氧、氟、鈉、鎂、矽、磷、硫、氯、鉀、鈣、釩、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、溴、鉬、錫和碘
(硼是某些綠色植物和藻類生長的必需元素,哺乳動物並不需要硼)
宏量元素 如碳、氫、氧、氮、磷、硫、氯、鉀、鈉、鈣和鎂
微量元素

化學元素周期表

族→123456789101112131415161718電子層0族電子數
周期↓I A0
11
H
氫
2
He
氦
K2
II AIII AIV AV AVI AVII A
23
Li
鋰
4
Be
鈹
5
B
硼
6
C
碳
7
N
氮
8
O
氧
9
F
氟
10
Ne
氖
L
K
8
2
311
Na
鈉
12
Mg
鎂
13
Al
鋁
14
Si
矽
15
P
磷
16
S
硫
17
Cl
氯
18
Ar
氬
M
L
K
8
8
2
III BIV BV BVI BVII BVIIII BII B
419
K
鉀
20
Ca
鈣
21
Sc
鈧
22
Ti
鈦
23
V
釩
24
Cr
鉻
25
Mn
錳
26
Fe
鐵
27
Co
鈷
28
Ni
鎳
29
Cu
銅
30
Zn
鋅
31
Ga
鎵
32
Ge
鍺
33
As
砷
34
Se
硒
35
Br
溴
36
Kr
氪
N
M
L
K
8
18
8
2
537
Rb
銣
38
Sr
鍶
39
Y
釔
40
Zr
鋯
41
Nb
鈮
42
Mo
鉬
43
Tc
鎝
44
Ru
釕
45
Rh
銠
46
Pd
鈀
47
Ag
銀
48
Cd
鎘
49
In
銦
50
Sn
錫
51
Sb
銻
52
Te
碲
53
I
碘
54
Xe
氙
O
N
M
L
K
8
18
18
8
2
655
Cs
銫
56
Ba
鋇
57-
71
鑭系
72
Hf
鉿
73
Ta
鉭
74
W
鎢
75
Re
錸
76
Os
鋨
77
Ir
銥
78
Pt
鉑
79
Au
金
80
Hg
汞
81
Tl
鉈
82
Pb
鉛
83
Bi
鉍
84
Po
釙
85
At
砹
86
Rn
氡
P
O
N
M
L
K
8
18
32
18
8
2
787
Fr
鍅
88
Ra
鐳
89-
103
錒
104
Rf
鑪
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
鐽
111
Rg
錀
112
Uub
113
Uut
114
Uuq
115
Uup
116
Uuh
117
Uus
118
Uuo

鑭系元 素57
La
鑭
58
Ce
鈰
59
Pr
鐠
60
Nd
釹
61
Pm
鉕
62
Sm
釤
63
Eu
銪
64
Gd
釓
65
Tb
鋱
66
Dy
鏑
67
Ho
鈥
68
Er
鉺
69
Tm
銩
70
Yb
鐿
71
Lu
鑥
錒系元 素89
Ac
錒
90
Th
釷
91
Pa
鏷
92
U
鈾
93
Np
鎿
94
Pu
鈽
95
Am
鎇
96
Cm
鋦
97
Bk
錇
98
Cf
鐦
99
Es
鑀
100
Fm
鐨
101
Md
鍆
102
No
鍩
103
Lr
鐒

化學元素(二)

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