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(shí)間不長(zhǎng)，但使用鎳的時(shí)間可一直追溯到公元前300年左右。我國(guó)至遲在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)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(lái)，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*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(guó)就知道使用鎳鋅，鎳銅合金。
國(guó)外于1775年制得純鎳，在1825～1826年間瑞典開(kāi)始了鎳的工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，由于技術(shù)條件等因素的限制，鎳的生產(chǎn)長(zhǎng)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(wàn)噸，1960年為32.55萬(wàn)噸，1980年為74.28萬(wàn)噸，至2002年世界鎳的年產(chǎn)量已達(dá)到117.59萬(wàn)噸，鎳的消費(fèi)量也將達(dá)到104.7萬(wàn)噸或更多.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的進(jìn)一步加快和國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，不銹鋼行業(yè)，池，鍍，觸媒行業(yè)對(duì)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(chǔ)存于深海底部的含鎳錳結(jié)核.有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，至1990年，*已發(fā)現(xiàn)的陸鎳儲(chǔ)量為5800萬(wàn)噸，儲(chǔ)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(jì)，約有689萬(wàn)噸.在*鎳儲(chǔ)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(guó)，巴西，哥倫比亞，多米尼加，希臘，菲律賓等國(guó).世界各國(guó)所產(chǎn)鎳金屬中，百分之七十左右來(lái)源于硫化鎳礦。
1.2國(guó)內(nèi)鎳資源
我國(guó)已探明的鎳礦點(diǎn)有70余處，儲(chǔ)量為800萬(wàn)噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為1000萬(wàn)噸，在世界上占第八位.其中硫化鎳礦占總儲(chǔ)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(gè)省，自治區(qū)中，其中甘肅zui多.金川鎳礦已探明的鎳儲(chǔ)量為548萬(wàn)噸，占全國(guó)總儲(chǔ)量的68.5%.其中次為云南，新疆，吉林和四川，其鎳儲(chǔ)量分別占全國(guó)總儲(chǔ)量的9.1%，7.5%，5.2%和4.5%(見(jiàn)表1-2).金川鎳礦則由于鎳金屬儲(chǔ)量集中，有價(jià)稀貴元素多等特點(diǎn)，成為世界同類礦床中罕見(jiàn)的，高品級(jí)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)
2.1.1物理性質(zhì)
2.1.2化學(xué)性質(zhì)
2.1.1物理性質(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)一致的方，重要表現(xiàn)在:
A.鎳的比重:在20℃時(shí)為8.908，可靠數(shù)值為8.9～8.908，熔點(diǎn)時(shí)液體鎳的比重為7.9。
B.鎳的比熱:在0～1000℃的溫度范圍內(nèi)變動(dòng)于420～620焦耳/公斤.K，在居里點(diǎn)或其附連有一顯著的高峰，此溫度下失去鐵磁性。
C.鎳的阻:在20℃時(shí)按其純度99.99～99.8%變動(dòng)于6.8～9.9微歐厘米(10-8Ωm).鎳基合金雖然廣泛用于熱元件，但由于氧化關(guān)系純鎳實(shí)際上無(wú)此用途。
D.鎳的熱性與鐵，銅，銀，金等金屬不同，較鉑為負(fù)，所以在冷端的流由鉑流向鎳，因此，以鎳作為熱元件時(shí)可產(chǎn)生高的動(dòng)勢(shì)。
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%。
2.1.2化學(xué)性質(zhì)
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(diǎn)1453±1℃，沸點(diǎn)2800℃.天然生成的金屬鎳有五種穩(wěn)定的同位素:Ni5867.7%，Ni6026.2%，Ni611.25%，Ni623.66%，Ni641.66%.其主要化學(xué)性質(zhì)有:
A.在大氣中不易生銹以及能抵抗苛性堿的腐蝕.大氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果，99%純度的鎳在20年內(nèi)不生銹痕，無(wú)論在水溶液或熔鹽內(nèi)鎳抵抗苛性堿的能力都很強(qiáng)，在50%沸騰苛性鈉溶液中每年的腐蝕性速度不超過(guò)25微米，對(duì)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(duì)鎳有嚴(yán)重腐蝕，尤其在鎳與硫化鎳Ni3S2共晶溫度在643℃以上時(shí)更是如此.在500℃以下時(shí)鎳對(duì)于無(wú)顯著作用。
C.20℃時(shí)鎳的極位為-0.227伏，25℃鎳的極位為-0.231伏，若溶液中有少量雜質(zhì)，尤其是有硫存在時(shí)，鎳即顯著鈍化。
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.
2.2.1鎳的氧化物
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(shí)穩(wěn)定，加熱至400~450℃，即離解為四氧化三鎳，進(jìn)一步提高溫度zui終變成氧化亞鎳.鎳可形成多種鹽類，但與鈷不同，只生成兩價(jià)鎳鹽，因此，不穩(wěn)定的三氧化二鎳常作為較負(fù)金屬(如Co，Fe)的氧化劑，用于鎳解液凈化除Co之用.氧化亞鎳的熔點(diǎn)為1650∽1660℃，很容易被C或CO所還原.氧化亞鎳與CoO，FeO一樣，可形成MeOSiO2和2MeOSiO2兩類硅酸鹽化合物，但NiOSiO2不穩(wěn)定.氧化亞鎳具有觸煤作用，可使SO2轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>SO3，而SO3與NiO又可以形成穩(wěn)定的硫酸鹽，并較銅，鐵的硫酸鹽穩(wěn)定，加熱到750~800℃才顯著離解.氧化亞鎳能溶于硫酸，亞硫酸，鹽酸和硝酸等溶液中形成綠色的兩價(jià)鎳鹽.當(dāng)與石灰乳發(fā)生反應(yīng)時(shí)，即形成綠色的氫氧化鎳(Ni(OH)2)沉淀。
2.2.2鎳的硫化物
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(shí)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。
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