發現簡史
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
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
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
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
化學元素周期表
族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 | |
周期↓ | I A | 0 | |||||||||||||||||||
1 | 1 H 氫 | 2 He 氦 | K | 2 | |||||||||||||||||
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | ||||||||||||||||
2 | 3 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 | |||||||||||
3 | 11 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 B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII | I B | II B | ||||||||||||||
4 | 19 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 | |
5 | 37 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 | |
6 | 55 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 | |
7 | 87 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 |