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1、概述
鎳在世界物質(zhì)文明發(fā)展中十分重要的作用.人類發(fā)現(xiàn)鎳的時間不長，但使用鎳的時間可一直追溯到公元前300年左右。我國至遲在春秋戰(zhàn)國時期就已經(jīng)出現(xiàn)了含鎳成分的兵器及合金器皿.古代云南出產(chǎn)的一種"白銅"中，也含有很高的鎳.1751年，瑞典科學(xué)家克朗斯塔特首次制取到了金屬鎳。直到十九世紀(jì)末，由于產(chǎn)量有限，鎳被人們視為貴金屬，用以制作首飾.二十世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了鎳的多種用途及其在改善鋼的性能方面所具有的獨特功能，現(xiàn)代鎳工業(yè)由此誕生并得到了迅速發(fā)展.鎳是一種銀白色的金屬.在公元前我國就知道使用鎳鋅，鎳銅合金。
國外于1775年制得純鎳，在1825～1826年間瑞典開始了鎳的工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)時，由于技術(shù)條件等因素的限制，鎳的生產(chǎn)長期未得到顯著的發(fā)展.直到發(fā)現(xiàn)將鎳煉制成合金鋼以后，鎳工業(yè)才有了較快的發(fā)展，產(chǎn)量也迅速上升.1910年世界鎳產(chǎn)量只有2.3萬噸，1960年為32.55萬噸，1980年為74.28萬噸，至2002年世界鎳的年產(chǎn)量已達(dá)到117.59萬噸，鎳的消費量也將達(dá)到104.7萬噸或更多.隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的進(jìn)一步加快和國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，不銹鋼行業(yè)，電池，電鍍，觸媒行業(yè)對鎳的需求量將進(jìn)一步增加。
1.1世界鎳資源
鎳的礦物資源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦，再就是儲存于深海底部的含鎳錳結(jié)核.有關(guān)統(tǒng)計資料表明，至1990年，全世界已發(fā)現(xiàn)的陸地鎳儲量為5800萬噸，儲量基礎(chǔ)為1.23億噸，海洋錳結(jié)核礦的鎳資源若以準(zhǔn)邊界品位估計，約有689萬噸.在全世界鎳儲量中，硫化鎳礦占了30―40%，氧化硫礦占了60―70%.主要分布在古巴，加拿大，俄羅斯，新喀里多尼亞，印度尼西亞，南非，澳大利亞和中國，巴西，哥倫比亞，多米尼加，希臘，菲律賓等國.世界各國所產(chǎn)鎳金屬中，百分之七十左右來源于硫化鎳礦。
1.2國內(nèi)鎳資源
我國已探明的鎳礦點有70余處，儲量為800萬噸，儲量基礎(chǔ)為1000萬噸，在世界上占第八位.其中硫化鎳礦占總儲量的87%，氧化鎳礦占13%.主要分布在甘肅，四川，云南，青海，新疆，陜西等15個省，自治區(qū)中，其中甘肅最多.金川鎳礦已探明的鎳儲量為548萬噸，占全國總儲量的68.5%.其中次為云南，新疆，吉林和四川，其鎳儲量分別占全國總儲量的9.1%，7.5%，5.2%和4.5%(見表1-2).金川鎳礦則由于鎳金屬儲量集中，有價稀貴元素多等特點，成為世界同類礦床中罕見的，高品級的硫化鎳礦床。
2、鎳及其主要化合物的物理化學(xué)性質(zhì)
鎳是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的位置決定了鎳及其化合物的一系列物理化學(xué)特性，鎳的許多物理化學(xué)特性與鈷，鐵近似;由于與銅比鄰，因此在親氧和親硫性方面又較接近銅。
2.1金屬鎳的性質(zhì)
鎳是一種銀白色的金屬，其物理性質(zhì)與金屬鈷，鐵有相當(dāng)一致的地方，重要表現(xiàn)在:
A.鎳的比重:在
B.鎳的比熱:在0～
C.鎳的電阻:在
D.鎳的熱電性與鐵，銅，銀，金等金屬不同，較鉑為負(fù)，所以在冷端的電流由鉑流向鎳，因此，以鎳作為熱電元件時可產(chǎn)生高的電動勢。
E.鎳具有磁性，是許多磁性物料(由高導(dǎo)磁率的軟磁合金至高矯頑力的永磁合金)的主要組成部分，其含量常為10~20%。
金屬鎳是元素周期表第8副族鐵磁金屬之一，原子序數(shù)28，原子量58.71，熔點1453±
A.在大氣中不易生銹以及能抵抗苛性堿的腐蝕.大氣實驗結(jié)果，99%純度的鎳在20年內(nèi)不生銹痕，無論在水溶液或熔鹽內(nèi)鎳抵抗苛性堿的能力都很強，在50%沸騰苛性鈉溶液中每年的腐蝕性速度不超過25微米，對鹽類溶液只容易受到氧化性鹽類(如氯化高鐵或次氯酸鐵鹽)的侵蝕.鎳能抵抗所有的有機(jī)化合物。
B.在空氣中或氧氣中，鎳表面上形成一層NiO薄膜，可防止進(jìn)一步氧化，含硫的氣體對鎳有嚴(yán)重腐蝕，尤其在鎳與硫化鎳Ni3S2共晶溫度在
C
2.2鎳的化合物及性質(zhì)
在自然界里鎳的化合物有三種基本形態(tài)
1:鎳的氧化物
2:鎳的硫化物
3:鎳的砷化物.
鎳有三種氧化物:即氧化亞鎳(NiO)，四氧化三鎳(Ni3O4)及三氧化二鎳(Ni2O3).三氧化二鎳僅在低溫時穩(wěn)定，加熱至400~
鎳的硫化物有:NiS2，NiS5，Ni3S2，NiS.硫化亞鎳(NiS)在高溫下不穩(wěn)定，在中性和還原氣氛下受熱時按下式離解:3NiS=Ni3S2+1/2S2在冶煉溫度下，低硫化鎳(Ni3S2)是穩(wěn)定的，其離解壓比FeS小，但比Cu2S大。
鎳的砷化物有砷化鎳(NiAs)和二砷化三鎳(Ni3As2).前者在自然界中為紅砷鎳礦，在中性氣氛中可按下式離解:3NiAs=Ni3As2+As在氧化氣氛中紅砷鎳礦的砷一部分形成揮發(fā)性的As2O3，一部分則形成無揮發(fā)性的砷酸鹽(NiOAs2O3).因此，為了更完全地脫砷，在氧化焙燒后還必須再進(jìn)行還原焙燒，使砷酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樯榛铮M(jìn)一步氧化焙燒中再使砷呈As2O3形態(tài)揮發(fā)，即進(jìn)行交替的氧化還原焙燒以完成脫砷過程。
3、鎳的用途及其消費
3.1鎳的用途
3.2鎳的消費量
3.1鎳的用途
鎳與鉑，鈀相似，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，加熱到700～800℃時仍不氧化.鎳在化學(xué)試劑(堿液和其它試劑)中穩(wěn)定.鎳系磁性金屬，具有良好的韌性，有足夠的機(jī)械強度，能經(jīng)受各種類型的機(jī)械加工(壓延，壓磨，焊接等).純鎳特別是鎳合金在國民經(jīng)濟(jì)中獲得廣泛的應(yīng)有.鎳具有良好的磨光性能，故純鎳用于鍍鎳技術(shù)中.特別值得指出的是純鎳還用在雷達(dá)，電視，原子工業(yè)，遠(yuǎn)距離控制等現(xiàn)代新技術(shù)中.在火箭技術(shù)中，超級的鎳或鎳合金用作高溫結(jié)構(gòu)材料.鎳粉是粉末冶金中制造各種含鎳零件的原料，在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑.鎳的化合物也有重要用途.硫酸鎳主要用于制備鍍鎳的電解液，蟻酸鎳則用于油脂的氫化，氫氧化亞鎳用于制備堿性電池.硝酸鎳還可以在陶瓷工業(yè)中用作棕色顏料.但是，純鎳金屬和鎳鹽在現(xiàn)代工業(yè)用途中消耗不多，而主要是制成合金使用.全世界耗鎳最多的國家是美國和英國，占總產(chǎn)量的60～70%.其中用于合金的鎳量達(dá)到80%以上.隨著我國改革開放，工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，電氣工業(yè)，機(jī)械工業(yè)，建筑業(yè)，化學(xué)工業(yè)等對鎳的需求也愈來愈大.近十年我國的鎳的工業(yè)又有了很大的發(fā)展.概括起來鎳的用途可分為六類:
a.作金屬材料，包括制作不銹鋼，耐熱合金鋼和各種合金等3000多種，占鎳消費量的70%以上。
b.用于電鍍，其用量約占鎳消費量的15%.主要用在鋼材及其他金屬材料的基體上覆蓋一層耐用，耐腐蝕的表面層，其防腐性能要比鍍鋅層高20~15%。
c.在石油化工的氫化過程中作催化劑.在煤的氣化過程中，當(dāng)用CO和H2合成甲烷時發(fā)生下列反應(yīng):CO+3H2→CH4+H2O(溫度
d.用于用作化學(xué)電源，是制作電池的材料.如工業(yè)上已生產(chǎn)的Cd-Ni，Fe-Ni，Zn-Ni電池和H2-Ni密封電池。
e.制作顏料和染料.其最主要的是組成黃橙色顏料。
f.制作陶瓷和鐵素體.如陶瓷上常用NiO作著色劑添加還能增加料坯與鐵素體間的粘結(jié)性，并使料坯表面光潔致密.鐵素體是一種較新的陶瓷材料，主要用于高頻電器設(shè)備。
3.2鎳的消費量
鎳的消費相對比較單一，主要集中在不銹鋼，合金鋼，電鍍，電池，觸媒，軍工等領(lǐng)域，其中不銹鋼行業(yè)耗鎳量最大，約占整個鎳消費的60―70%.2001年我國不銹鋼產(chǎn)量為75萬噸左右，耗鎳量約4.5萬噸.非鋼行業(yè)近年來發(fā)展迅猛，2001年耗鎳量約3萬噸，其中電鍍及鎳網(wǎng)行業(yè)耗鎳最大，約為2萬噸，電池行業(yè)5000噸，觸媒行業(yè)1500噸，軍工行業(yè)2000噸，其它行業(yè)1500噸，使全國鎳的消費量達(dá)到7.5萬噸左右，消費量迅猛增長。
我國鎳的消費按市場細(xì)分原則和區(qū)域劃分呈五大市場區(qū)域:
A.以上海為中心的華東市場:包括江，浙，滬，皖三省一市.在此區(qū)域內(nèi)有全國主要的金屬期貨交易所和長江，華通兩個現(xiàn)貨市場.目前該區(qū)域內(nèi)年消費鎳3萬噸左右.未來幾年內(nèi)寶鋼集團(tuán)所屬上鋼一廠，三廠，五廠共計有150萬噸的不銹鋼產(chǎn)能將陸續(xù)形成，鎳的潛在消費驚人.150萬噸產(chǎn)能估計含鎳不銹鋼為100-120萬噸，理論推算耗鎳量為8-10萬噸，考慮其使用廢鋼因素，不銹鋼增加的產(chǎn)能至少要消耗5萬噸原鎳，再加上電鍍，合金，鎳網(wǎng)，鑄造等行業(yè)鎳的消費，使該區(qū)域?qū)︽嚨男枨笤谖磥韺⑦_(dá)到8萬噸以上。
B.以太鋼為重點的華北市場:包括太原，天津，北京三地.目前該區(qū)域鎳的消費量約2.8萬噸，有80%集中在太原鋼鐵公司.太鋼在未來將形成100萬噸不銹鋼生產(chǎn)能力，屆時原鎳消耗預(yù)計達(dá)到5.2萬噸左右，從而使華北市場鎳的消費量達(dá)到5.6萬噸水平，是一個極為重要的區(qū)域，而且該區(qū)域?qū)︹挘K族金屬的需求量也較大。
C.以電鍍?yōu)橹攸c的珠江三角洲及周邊市場:該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，鎳的年消費量在6000―8000噸，但在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)成長潛力不大。
D.以沈陽為中心的東北市場:主要是冶金，軍工，電池行業(yè)，年消費鎳約6000噸.隨著寶鋼，太鋼不銹鋼計劃的實施，東北地區(qū)的不銹鋼生產(chǎn)會逐步萎縮，優(yōu)勢將集中在高溫合金和軍工鋼方面，消費量呈遞減趨勢。
E.以重慶為重點的西南市場:包括云，貴，川三省，主要是冶金，電鍍行業(yè)，年消費鎳量約4000噸.重慶市把汽車，摩托車做為支柱產(chǎn)業(yè)來規(guī)劃和發(fā)展，電鍍用鎳呈增長趨勢，預(yù)計未來西南市場對鎳的需求將達(dá)到5000噸/年水平。
4、鎳的生產(chǎn)量及其變化
我國鎳工業(yè)起步于1953年.在金川鎳礦被發(fā)現(xiàn)前，中國一直被外國視為"貧鎳國"，一些國家也趁機(jī)對我國實行鎳封鎖，以此制約我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展.五十年代初，上海冶煉廠，沈陽冶煉廠，重慶冶煉廠等主要在銅電解液中和處理雜銅的過程中提取鎳金屬，以滿足國家對鎳的需求.此外，也從吉巴進(jìn)口的氧化鎳中制取鎳金屬.我國使用國內(nèi)礦產(chǎn)原料提取鎳是從四川會理鎳礦開始的.1959年，四川會理鎳礦投入生產(chǎn).1963年和1964年，金川鎳礦和吉林磐石鎳礦又相繼投入生產(chǎn).特別是金川鎳礦的發(fā)現(xiàn)和建成投產(chǎn)，不但使我國的鎳資源儲量躍居世界前列，而且大大提高了我國國產(chǎn)鎳的產(chǎn)量，為我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ).特別是進(jìn)入新世紀(jì)以來，金川公司不斷加大對礦山的投入，利用新的探礦，找礦方法，在自有礦山的深部和外圍進(jìn)一步勘探，僅2001年就在龍首礦深部發(fā)現(xiàn)一出中型礦體，含鎳，銅金屬量分別達(dá)到6萬多噸和3萬多噸。
截止2003年，全國精鎳的年生產(chǎn)能力約6.8萬噸，其中:金川公司6萬噸，成都電冶廠5000噸，重慶冶煉廠1500噸，新疆阜康冶煉廠2000噸.但實際產(chǎn)量達(dá)不到，只有6.2萬噸(不包括鎳鹽含鎳量)，原料不足是制約達(dá)產(chǎn)的最主要因素.值得一提的是我國最大的鎳生產(chǎn)企業(yè)金川公司近幾年經(jīng)過技術(shù)改造和資源控制戰(zhàn)略的實施，生產(chǎn)能力大為提高.根據(jù)該公司的發(fā)展目標(biāo)，到2006年其產(chǎn)量將超過10萬噸。
(關(guān)鍵字：鎳源理 化性能)
