镍
镍基本面
基本介绍：中文名称：镍，英文名称：Nickel，元素符号是Ni, 元素周期表中原子序数28，相对原子质量58.69，是VIII族金属。
密度8.9g/cm³，熔点1455℃，沸点2730℃。
镍是一种银白色金属，在空气中很容易被空气氧化，表面形成有些发乌的氧化膜，因此人们见到的镍常颜色发乌。
镍质坚硬，有很好的延展性，在地壳中含量也非常丰富。
在自然界中以硅酸镍矿或硫、砷、镍化合物形式存在。
镍的历史：镍在人类物质文明发展过程中起着重要作用。
由于镍和铁的熔点较接近，镍被古人误认为是很好的铁。
在古代，中国、埃及和巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物，且由于镍不生锈，也被秘鲁土著人看做是银。
早在公元前235年，我国就开始使用镍矿物制造硬币，而白铜即铜镍合金在公元前200年就被我国古人发明和使用了。
在1751年，斯德哥尔摩的Alex Fredrik Cronstedt研究一种新的金属——叫做红砷镍矿(NiAs)。
他以为其包含铜，但他提取出的是一种新的金属，并于1754年宣布并命名为nickel(镍)。
在提取的过程中金属钴、砷和铜的合金都以微量的污染物出现，被许多化学家误认，直到1775年纯净的镍才被Torbern Bergman制取，这才确认了它是一种元素。
1952年有报告提出动物体内有镍，后来又有人提出镍是哺乳动物的必需微量元素。
1975年以后开展了镍的营养与代谢研究。
镍行业发展：近年来，世界镍的生产和消费比较平稳，世界上镍市场供求情况主要是随不锈钢工业发展变化而变化，随着镍在不锈钢工业消费中应用的增长，镍铁冶炼工艺技术有了极大进展，高品位镍铁产量得到大幅提升。
我国目前是全球最大的镍铁生产和消费国，随着经济和钢铁工业的不断发展，镍资源的需求不断增加，但与此同时，镍矿的产量也在不断增加，逐渐造成了当前全球镍市供应过剩的严峻格局。
在国内不锈钢生产中，镍铁作为生产原材料，其使用比例将逐年上升，纯镍的使用呈下滑的趋势。
镍是什么金属
镍是什么金属镍是一种化学元素，原子序数为28，化学符号为Ni。
它是一种过渡金属，位于周期表的d区域。
镍具有很高的融点和熔点，是一种坚硬的银白色金属，在常温下具有良好的耐腐蚀性。
镍也是世界上广泛使用的金属之一，被用于多种工业和商业应用中，包括不锈钢制造、电池制造、化学反应催化剂等。
镍在地球上的存在形式相对较少，主要以矿物镍的形式存在。
镍矿主要分为硫化镍矿和氧化镍矿两种类型。
硫化镍矿中镍的含量较高，氧化镍矿的镍含量较低。
全球主要的镍矿产国包括俄罗斯、澳大利亚、加拿大、菲律宾等。
镍是一个重要的金属材料，主要用于不锈钢制造。
不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀和高温性能的金属材料，广泛应用于建筑、汽车、家电等领域。
不锈钢中加入镍元素可以提高其耐腐蚀性能，并使其具有良好的机械性能。
在不锈钢中，镍的含量一般在8%至25%之间，具体含量取决于不锈钢的用途和需求。
镍还广泛用于电池制造。
镍镉电池和镍氢电池都是以镍为主要电极材料的电池类型。
镍镉电池因其高能量密度和长寿命在航空航天、军事等领域有重要应用。
镍氢电池是一种高效、环保的电池类型，被广泛应用于电动车、太阳能和风能储能系统等领域。
除了不锈钢和电池，镍还用作各种合金材料的成分。
镍合金具有优异的热膨胀性、磁性和耐腐蚀性能。
镍基合金被广泛应用于航空航天、能源、化工等高端领域。
例如，镍钛合金具有记忆效应，在医疗器械和航空领域有重要应用。
镍铬合金在高温环境下保持良好的机械性能，被广泛应用于燃气涡轮发动机中。
此外，镍还是一种重要的化学反应催化剂。
由于镍具有良好的氧化还原性质和催化活性，可以用于合成催化剂和催化反应中。
例如，镍催化剂常用于氢化反应中，如合成氨和加氢裂化等。
镍还可以参与一系列有机合成反应，如氢化、偶联和氧化反应等。
然而，镍也具有一定的毒性。
在一些情况下，接触高含镍物质可能引起镍过敏症，导致皮肤炎症和其他过敏反应。
因此，在处理和使用镍材料时，需要采取适当的安全措施，以降低对人体健康的风险。
镍、钼、铬、钛以及铁合金等原料的基本知识
镍、钼、铬、钛以及铁合金等原料的基本知识一、镍的基本知识1.1 镍的概述镍是一种银白色的过渡金属，化学符号为Ni，原子序数为28。
它具有较高的融点和热膨胀系数，良好的耐腐蚀性和电导率。
镍广泛用于不锈钢、合金材料和电池等领域。
1.2 镍的应用领域镍被广泛应用于不锈钢制造，其中主要用于制作不锈钢材料的耐腐蚀层。
此外，镍还用于合金材料的制造，如铸造、锻造、热处理和电镀等工艺。
镍合金具有高强度、耐热、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等行业。
二、钼的基本知识2.1 钼的概述钼是一种银灰色的过渡金属，化学符号为Mo，原子序数为42。
它具有高熔点、高强度和高耐磨性等特点。
钼是地壳中含量很少的元素，其矿石主要有钼矿、钼铁矿和钼硫矿等。
2.2 钼的应用领域钼广泛应用于钢铁制造、合金材料、电子产业和化工等领域。
钼合金具有高强度、高耐磨性和耐高温等特点，被用于制造航天器、导弹、发动机等高温设备的材料。
此外，钼还用于电子产业，如制造集成电路、电子器件和光电子器件等。
三、铬的基本知识3.1 铬的概述铬是一种灰白色的过渡金属，化学符号为Cr，原子序数为24。
它具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。
铬是地壳中含量较少的元素，其主要矿石有铬铁矿、铬矿和铬砂等。
3.2 铬的应用领域铬被广泛应用于不锈钢、合金材料和化学工业等领域。
其中，不锈钢是铬的主要应用领域之一，铬被用于制造不锈钢材料的耐腐蚀层。
此外，铬合金具有高硬度、高熔点和高耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等行业。
四、钛的基本知识4.1 钛的概述钛是一种银灰色的过渡金属，化学符号为Ti，原子序数为22。
它具有很高的强度和较低的密度，在常温下具有良好的耐腐蚀性。
钛是地壳中含量较多的元素，其主要矿石有钛铁矿、钛矿和钛砂等。
4.2 钛的应用领域钛被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗设备和化工等领域。
钛合金具有良好的强度、耐腐蚀性和低密度等特点，被用于制造飞机、航天器、汽车零部件等高强度要求的产品。
镍主要运行区间
镍主要运行区间镍是一种硬质、有光泽的银白色金属，化学性质稳定，具有良好的导电性和导热性，因此被广泛应用于电子、电器、航空航天等领域。
镍的主要运行区间受其熔点、热膨胀系数、热传导性等因素的影响。
一般来说，镍的熔点约为1455摄氏度，热膨胀系数为13.3×10^-6/℃，热传导性为90.7W/(m·K)。
在这些性质的基础上，镍在工业生产中可以承受的温度范围大约在500摄氏度至1500摄氏度之间。
在航空航天领域，镍主要运行区间一般为600摄氏度至1000摄氏度之间。
航空发动机的涡轮叶片、涡轮盘等关键部件中常使用镍基高温合金，其工作温度通常在800摄氏度以上。
这些部件在高温高压、高速旋转的工况下需要具有良好的高温强度、耐热疲劳性能和抗氧化性能，镍基高温合金正是具备这些性能的优良材料之一。
在化工、石油、冶金等领域，镍主要运行区间的温度范围一般较宽，可达到1000摄氏度以上。
镍在这些领域中广泛应用于反应容器、炉子、管道等设备中，承受着高温高压、腐蚀、磨损等严苛的工作环境。
镍具有较好的耐腐蚀性能和耐热性能，能够在这些恶劣条件下稳定运行，保障设备的安全性和可靠性。
除了上述领域外，镍还在电子、电器、汽车、医疗等领域中得到广泛应用。
在电子和电器行业中，镍常用于制造接点材料、电阻器、导线等零部件，其主要运行区间可以达到300摄氏度以上。
在汽车制造和医疗设备制造中，镍主要用于制造发动机部件、医疗器械等，在这些领域中，镍的主要运行区间通常在300摄氏度至800摄氏度之间。
总的来说，镍作为一种重要的金属材料，具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和耐热性，被广泛应用于工业、冶炼、制造等领域。
镍的主要运行区间取决于其工作条件和要求，一般在500摄氏度至1500摄氏度之间。
不同领域对镍的要求不同，需要根据具体的工作条件选择合适的镍材料，并控制其工作温度在适宜的范围内，以确保设备的正常运行和使用寿命。
镍的性质
镍的性质：
1、常温下，镍在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，不但能阻止继续被氧化，而且能耐碱、
盐溶液的腐蚀。
（所以处理晶粒被氧化，不能用碱）
2、镍的氧化态为－1．+1．+2．+3．+4 ，简单化合物中以+2价最稳定，+3价镍盐
为氧化剂。
镍的氧化物有NiO和Ni2O3。
氢氧化镍〔Ni(OH)2〕为强碱，微溶于水，易溶于酸。
硫酸镍（NiSO4）能与碱金属硫酸盐形成矾Ni(SO4)2o6H2O(MI 为碱金属离子)。
+2价镍离子能形成配位化合物。
3、有好的耐腐蚀性，在空气中不被氧化，又耐强碱（所以NaOH不腐蚀镍，但是要
腐蚀SI，反应为2NaOH + Si + H2O = 2H2 + Na2SiO3）。
在稀酸中可缓慢溶解，释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni2+（可以考虑用烯酸去氧化镍）；对氧化剂溶液包括硝酸在内，均不发生反应（所以烧硝酸，只能去表面杂质和氧化物，不能腐蚀镍）。
镍是一个中等强度的还原剂。
4、常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化。
盐酸、
硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的浸蚀极慢。
镍在稀硝酸缓慢溶解。
强硝酸能使镍表面钝化而具有抗腐蚀性。
镍同铂、钯一样，钝化时能吸大量的氢，粒度越小，吸收量越大。
镍的重要盐类为硫酸镍和氯化镍。
与铁，钴相似，在常温下对水和空气都较稳定，能抗碱性腐蚀，故实验室中可以用镍坩埚熔融碱性物质。
镍可溶于稀酸中，和铁不同是，钴和镍与浓硝酸激烈反应，与稀硝酸反应较慢。
金属镍简述
镍与不锈钢
❖ 我国每年大约70%的镍用于不锈钢生产
❖ 镍是奥氏体不锈钢中的主要合金元素,其主要作用是 稳定奥氏体,使钢获得完全奥氏体组织,从而使钢具 有良好的强度和塑性,韧性的配合,并具有优良的冷, 热加工性和冷形成性以及焊接,低温与无磁等性能, 同时提高奥氏体不锈钢的热力学稳定性,使之不仅比 相同铬,钼含量的铁素体,马氏体等类不锈还具有更加优异的耐一些还原 性介质的性能.
❖以下是中国海关总署21日公布的 2010年6月镍进出口数据一览 表.doc）：
LME镍
❖ 英国伦敦金属交易所镍期货标准合约 交易商品原镍 合约单位6吨价格单位美元/吨价格波动最小幅度1美 元/吨交割日期3个月内为任何一个交易日; 3个月以 上至15个月为每月的第三个星期三交易时间12:15---12:20 13:00----13:05(正式牌价) 15:45----15:50 16:30----16:35交割等级原镍，其纯 度不低于99.8%， 符合美国原材料检测协会 （ASTM）规格的阴极镍、镍粒或镍球，须有伦敦 金属交易所认可的牌号。
❖ 含镍丰富的食物有：巧克力、果仁、干豆和 谷类。
❖ 每天摄入可溶性镍250mg会引起中毒 ，有些 人比较敏感，摄入600μg即可引起中毒。依 据动物实验，慢性超量摄取或超量暴露，可 导致心肌、脑、肺、肝和肾退行性变。
镍的用途
❖ 金属镍主要用于电镀工业，在化学工业上常 用作催化剂。
❖ 主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金，如 镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金，含镍成 分较高的铜镍合金，就不易腐蚀。也作加氢 催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电 子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等等。
供需状况
❖ 中国镍供给有两个部分组成，一部分是新产 镍精矿供应，这部分占镍总供给量的72.9%， 另一部分来自再生镍占27.1%，随着经济建 设和钢铁工业的发展，镍的需求量不断增加， 需要大量进口。
镍
镍的主要物理化学性质为：相对原子质量58.71密度/(g/cm3） 8.91熔点/℃1455沸点/℃2910摩尔热容（25℃时）/(J/(mol.C)) 25.51电阻率（0℃时）/(Ω•cm)6.14×10-6纯镍呈银白色，镍能与一些元素形成化合物。
镍与碳可以形成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。
但是看来液体中的Ni3C，直到2 000℃以上是稳定的。
镍与硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。
镍和氧能形成NiO，NiO系菱面体晶，加热至200℃以上时则变成立方晶。
氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降。
镍与硫可以形成Ni3S2、Ni6S5、Ni7S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化镍。
在工业镍铳中，找不到存在于自然界中的硫化镍NiS和NiS2，因为这两种硫化镍在熔点以下就早已分解了。
镍和铁在γ区内形成连续固溶体。
液相线在1436℃下，含镍65%－72%时，出现一个不很明显的最低点。
镍可以扩大γ区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，都可形成FeNi3。
在图29－1中可以看出镍铁合金中的居里点的变化，α－镍在360℃以下为面心立方晶，β－镍在1130℃以下为六方晶，γ－镍在熔点之前为立方晶。
冶炼方法：现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。
根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化矿和氧化矿）的不同，冶炼处理方法各异。
含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。
氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。
氧化矿的火法处理是镍铁法。
工艺操作：硫化镍精矿的火法冶炼硫化镍精矿的火法冶炼流程如图29－2所示。
其主要工艺特点如下：（1）熔炼。
镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。
镍
生理需要 由于膳食中每日摄入镍70～260μg/d，人的需要量是根据动物实验结 果推算的，可能需要量为25～35μg/d。 过量表现 每天摄入可溶性镍250mg会引起中毒。有些人比较敏感，摄入600μg 即可引起中毒。依据动物实验，慢性超量摄取或超量暴露，可导致心 肌、脑、肺、肝和肾退行性变。 有资料显示：每天喝含镍高的水会增加癌症发病率，特别是己患癌症 在放化疗期间应必须杜绝与镍产品接触。目前市场上经销的部份陶瓷 制饮食用具应慎重选择使用，平时生活中拿一个含镍高的陶瓷具做饮 水具，会提高发病机会。 另外，也有一些非正规厂家生产的性药品也有镍的高成份。所以对镍 与人身健康应高度重视. 镍缺乏症 动物实验显示缺乏镍可出现生长缓慢，生殖力减弱。
食物来源 含镍丰富的食物有：巧克力、果仁、干豆和谷类。 代谢吸收 膳食中的镍经肠道铁运转系统通过肠黏膜，吸收与运转过程 尚不清楚，镍的吸收率约3%～10%，奶、咖啡、茶、橘子汁、 维生素C等使吸收率下降。在铁缺乏或怀孕和哺乳时吸收率可 增加。吸收人血的镍通过血清中主要配体白蛋白运送到全身。 镍也与血清中的L-组氨酸和α-巨球蛋白相结合。吸收入血的镍 60%由尿排出，汗液中镍的含量较高，胆汁也可排出不少的 镍。在某些环境中存在羰基镍，它是无色透明液体，沸点 43℃，可以蒸气形式由呼吸系统迅速吸入，皮肤也可少量吸 收，羰基镍进入体内后约1/3在6小时由呼气排出，其余通过 肺泡吸收入血，最后由尿排出。羰基镍吸入后24h体内仅留 17%，6天内全部排出。
对人影响致敏性
镍是最常见的致敏性金属，约有20%左右的人对镍离子过敏，女性患者的人数 要高于男性患者，在与人体接触时，镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤 里面去，从而引起皮肤过敏发炎，其临床表现为皮炎和湿疹。一旦出现致敏， 镍过敏能常无限期持续。患者所受的压力、汗液、大气与皮肤的湿度和磨擦会 加重镍过敏的症状。镍过敏性皮炎临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水疱性的皮 炎，伴有苔藓化。
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镍矿开采生产厂家主要向电池正极材料生产厂家提供电池级硫酸镍作为其原材料。
镍矿资源要存在于红土镍矿中，世界上的红土镍矿主要分布在南北回归线范围内的两个区域：大洋洲的新喀里多尼亚、澳大利亚东部，向北延至东南亚的印度尼西亚和菲律宾；中美洲的加勒比海地区。
大多数具有工业意义的红土型镍矿床均发育于橄榄岩基岩之上，是在热带或亚热带地区经过大规模的长期化学风化，由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松黏土状矿石。
澳大利亚镍金属储量和基础储量都居世界首位，分别为2600万吨和2900万吨，各占全球总量的37.8%和19.6%。
澳大利亚、新喀里多尼亚、俄罗斯、古巴、加拿大、巴西、南非、印尼占全球总镍金属储量的89.5%，总镍基础储量的84.1%。
我国的镍资源处于相对紧张状况，对进口资源的依赖程度较高。
我国是红土镍矿资源比较缺乏的国家之一，目前全国红土镍矿保有量仅占全部镍矿资源的9.6%，不仅储量比较少，而且国内红土镍矿品位比较低，开采成本比较高，这就意味着我国在红土镍矿方面并没有竞争力。
目前世界范围内镍资源主要用于生产不锈钢，以下是我国镍资源主要消费领域占比。
如果以2020年我国动力锂离子电池需求量125Gwh测算（2016年需求量为30Gwh），其中有一半的电池为三元电池（以NCM523），1Kwh的三元电池用镍（以镍金属计）为0.52Kg，则到2020年动力锂离子电池所消耗的镍质量为3.2万吨，该数值只占全国每年镍消费量的很小一部分。
所以预计由于动力锂离子电池带来镍需求的增长并不会改变当前镍资源的供求结构。
2020 年的纯电动乘用车动力电池的能量密度目标为300Wh/kg，2025年目标为400 Wh/kg，2030 年目标为500 Wh/kg。
镍在三元电池中占有重要地位，其作用在于提高材料的能量密度，镍的配比不同，比能量就不同，而通过适当高镍在材料中占比，可以较好的提高材料能量密度。
目前主流的NCM 型号（镍钴锰摩尔比）包括333 型、523型、622型和有待开发的811型，随着镍含量递增，电池能量密度也相应得到提升。
预计今后NGM型三元正极材料将向着高镍型材料发展，目前主要应用的是523型三元材料，622型三元材料处于小批量生产阶段，未来则将发展出比较成熟的811型材质。
随着含镍量的上升，钴原材料使用量
占比减少，由于钴原材料本身供给有限，价格又受主产地政局影响，所以钴原材料用量减小可以一定程度上降低三元锂离子动力电池的原材料成本。