镍 资源 理 化性能及其冶金原理

1、概述

镍在世界物质文明发展中十分重要的作用.人类发现镍的时间不长，但使用镍的时间可一直追溯到公元前300年左右。我国至迟在春秋战国时期就已经出现了含镍成分的兵器及合金器皿.古代云南出产的一种”白铜”中，也含有很高的镍.1751年，瑞典科学家克朗斯塔特制取到了金属镍。直到十九世纪末，由于产量有限，镍被人们视为贵金属，用以制作首饰.二十世纪以来，人们发现了镍的多种用途及其在改善钢的性能方面所具有的*功能，现代镍工业由此诞生并得到了迅速发展.镍是一种银白色的金属.在公元前我国就知道使用镍锌，镍铜合金。

国外于1775年制得纯镍，在1825～1826年间瑞典开始了镍的工业生产。当时，由于技术条件等因素的限制，镍的生产长期未得到显著的发展.直到发现将镍炼制成合金钢以后，镍工业才有了较快的发展，产量也迅速上升.1910年世界镍产量只有2.3万吨，1960年为32.55万吨，1980年为74.28万吨，至2002年世界镍的年产量已达到117.59万吨，镍的消费量也将达到104.7万吨或更多.随着我国经济发展速度的进一步加快和国民经济结构的调整，不锈钢行业，池，镀，触媒行业对镍的需求量将进一步增加。

1.1世界镍资源

1.2国内镍资源

我国已探明的镍矿点有70余处，储量为800万吨，储量基础为1000万吨，在世界上占第八位.其中硫化镍矿占总储量的87%，氧化镍矿占13%.主要分布在甘肃，四川，云南，青海，新疆，陕西等15个省，自治区中，其中甘肃zui多.金川镍矿已探明的镍储量为548万吨，占全国总储量的68.5%.其中次为云南，新疆，吉林和四川，其镍储量分别占全国总储量的9.1%，7.5%，5.2%和4.5%(见表1-2).金川镍矿则由于镍金属储量集中，有价稀贵元素多等特点，成为世界同类矿床中罕见的，高品级的硫化镍矿床。

2、镍及其主要化合物的物理化学性质

镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的位置决定了镍及其化合物的一系列物理化学特性，镍的许多物理化学特性与钴，铁近似;由于与铜比邻，因此在亲氧和亲硫性方面又较接近铜。

2.1金属镍的性质

2.1.1物理性质

2.1.2化学性质

2.1.1物理性质

镍是一种银白色的金属，其物理性质与金属钴，铁有相当一致的方，重要表现在:

A.镍的比重:在20℃时为8.908，可靠数值为8.9～8.908，熔点时液体镍的比重为7.9。

B.镍的比热:在0～1000℃的温度范围内变动于420～620焦耳/公斤.K，在居里点或其附连有一显著的高峰，此温度下失去铁磁性。

C.镍的阻:在20℃时按其纯度99.99～99.8%变动于6.8～9.9微欧厘米(10-8Ωm).镍基合金虽然广泛用于热元件，但由于氧化关系纯镍实际上无此用途。

D.镍的热性与铁，铜，银，金等金属不同，较铂为负，所以在冷端的流由铂流向镍，因此，以镍作为热元件时可产生高的动势。

E.镍具有磁性，是许多磁性物料(由高导磁率的软磁合金至高矫顽力的永磁合金)的主要组成部分，其含量常为10~20%。

2.1.2化学性质

金属镍是元素周期表第8副族铁磁金属之一，原子序数28，原子量58.71，熔点1453±1℃，沸点2800℃.天然生成的金属镍有五种稳定的同位素:Ni5867.7%，Ni6026.2%，Ni611.25%，Ni623.66%，Ni641.66%.其主要化学性质有:

A.在大气中不易生锈以及能抵抗苛性碱的腐蚀.大气实验结果，99%纯度的镍在20年内不生锈痕，无论在水溶液或熔盐内镍抵抗苛性碱的能力都很强，在50%沸腾苛性钠溶液中每年的腐蚀性速度不超过25微米，对盐类溶液只容易受到氧化性盐类(如氯化高铁或次氯酸铁盐)的侵蚀.镍能抵抗所有的有机化合物。

B.在空气中或氧气中，镍表面上形成一层NiO薄膜，可防止进一步氧化，含硫的气体对镍有严重腐蚀，尤其在镍与硫化镍Ni3S2共晶温度在643℃以上时更是如此.在500℃以下时镍对于无显著作用。

C.20℃时镍的极位为-0.227伏，25℃镍的极位为-0.231伏，若溶液中有少量杂质，尤其是有硫存在时，镍即显著钝化。

2.2镍的化合物及性质

在自然界里镍的化合物有三种基本形态

1:镍的氧化物

2:镍的硫化物 

3:镍的砷化物.

2.2.1镍的氧化物

镍有三种氧化物:即氧化亚镍(NiO)，四氧化三镍(Ni3O4)及三氧化二镍(Ni2O3).三氧化二镍仅在低温时稳定，加热至400~450℃，即离解为四氧化三镍，进一步提高温度zui终变成氧化亚镍.镍可形成多种盐类，但与钴不同，只生成两价镍盐，因此，不稳定的三氧化二镍常作为较负金属(如Co，Fe)的氧化剂，用于镍解液净化除Co之用.氧化亚镍的熔点为1650∽1660℃，很容易被C或CO所还原.氧化亚镍与CoO，FeO一样，可形成MeOSiO2和2MeOSiO2两类硅酸盐化合物，但NiOSiO2不稳定.氧化亚镍具有触煤作用，可使SO2转变为SO3，而SO3与NiO又可以形成稳定的硫酸盐，并较铜，铁的硫酸盐稳定，加热到750~800℃才显著离解.氧化亚镍能溶于硫酸，亚硫酸，盐酸和硝酸等溶液中形成绿色的两价镍盐.当与石灰乳发生反应时，即形成绿色的氢氧化镍(Ni(OH)2)沉淀。

2.2.2镍的硫化物

镍的硫化物有:NiS2，NiS5，Ni3S2，NiS.硫化亚镍(NiS)在高温下不稳定，在中性和还原气氛下受热时按下式离解:3NiS=Ni3S2+1/2S2在冶炼温度下，低硫化镍(Ni3S2)是稳定的，其离解压比FeS小，但比Cu2S大。