氧化亚镍冶金百科

氧化亚镍冶金百科

1 镍冶金常识 1.1 概述镍在国际物质文明发展中非常重要的作用。 人类发现镍的时间并不长，但镍的使用可以追溯到公元前300年左右。 早在春秋战国时期，我国就已出现含镍的武器和合金器皿。 古代云南出产的一种“白铜”，镍含量也很高。 1751年，瑞典科学家喀琅施塔得首次制备出金属镍。 直到19世纪末，由于产值有限，镍才被视为贵金属，并被作为贵金属使用。 来制作首饰。 20世纪以来，人们发现了镍的多种用途及其对改善钢铁性能的独特作用，现代镍工业诞生并迅速发展。 镍呈银白色。 金属。 我国早在1775年就知道使用镍锌和镍铜合金。当时，镍的工业生产在1825年至1826年间在瑞典开始。镍的生产在很长一段时间内没有显着发展。 直到发明将镍精炼成合金钢后，镍工业才迅速发展，产值也迅速增加。 1910年，国际镍产值仅为2.3万吨。 32.55万吨，而1980年为74.28万吨。到2002年，国际镍年产值已达117.59万吨，镍的消费量也将达到104.7万吨以上。 随着我国经济发展和国民经济结构调整的进一步加快，不锈钢行业、电池、电镀、催化剂行业对镍的需求将进一步增加。

1.1.1 国际镍资源 镍矿产资源主要包括硫化镍矿和氧化镍矿，此外还有深海底部蕴藏的含镍锰结核。 有关统计数据显示，截至1990年，世界已发现海洋镍储量为5800万吨，基础储量为1.23亿吨。 如果按准边境水平估算海洋锰结核镍资源量约为689万吨。 在国际镍总储量中，硫化镍矿占30-40%，硫氧化物矿占60-70%。 主要分布于古巴、加拿大、俄罗斯、新喀里多尼亚、印度尼西亚、南非、澳大利亚以及我国巴西、哥伦比亚、多米尼加、希腊、菲律宾等国家。 世界各国生产的镍金属约有70%来自硫化镍矿石。 1.1.2国内镍资源 我国探明镍矿床70余处，储量800万吨，基础储量1000万吨，居世界第八位。 其中，硫化镍矿石占总储量的87%。 其中，氧化镍矿占13%。 主要分布于甘肃、四川、云南、青海、新疆、陕西等15个省区，其中甘肃数量最多。 金川镍矿已探明镍储量548万吨，占全国总储量的68.5%。 其次是云南、新疆、吉林和四川，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）。 金川镍矿因其镍金属储量集中、有价贵重元素丰富，成为世界同类矿床中罕见的高品位硫化镍矿床。

1.2 镍及其主要化合物的理化性质 镍是元素周期表第VIII族元素。 它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和化学性质。 镍的许多物理和化学性质与钴有关，与铁相似； 由于它与铜相邻，因此在氧亲和力和硫亲和力方面更接近铜。 1.2.1 金属镍的性质 1.2.1.1 物理性质 1.2.1.2 化学性质 1.2.1.1 物理性质 镍是一种银白色金属。 其物理性质与金属钴、铁十分相似。 主要表现有： A、镍的比重：20℃时为8.908，可靠值为8.9~8.908，液态镍在熔点时的比重为7.9。 B、镍的比热：在0～1000℃温度范围内变化为420～620焦耳/kg.K，在居里点或其附着处有明显的峰值，在此温度下失去铁磁性。 C、镍的电阻：20℃时，根据其纯度99.99～99.8%，从6.8～9.9微欧厘米(10-8Ωm)变化。 尽管镍基合金广泛用于热电元件，但由于氧化，纯镍实际上并不能用于此目的。 D、镍的热电性与铁、铜、银、金等金属不同。 它比铂负电更大，因此冷端电流从铂流向镍。 因此，当使用镍作为热电元件时，可以产生高电动势。 E、镍具有磁性，是许多磁性材料（从高磁导率软磁合金到高矫顽力永磁合金）的重要成分，其含量通常为10~20%。

1.2.1.2 化学性质 金属镍是元素周期表第8副族中的铁磁金属之一。 它的原子序数为28，原子量为58.71，熔点为1453±1℃，沸点为2800℃。 天然存在的金属镍有五种稳定同位素：0.7%、0.2%、Ni611.25%、Ni623.66% 和 Ni641.66%。 其主要化学性能有： A、在大气中不易生锈，能耐苛性碱的腐蚀。 大气测试结果表明，99%纯镍20年内不会生锈。 镍无论在水溶液还是熔盐中都有很强的抗苛性碱的能力。 在50%烧碱溶液中年腐蚀率不超过25%。 微米盐溶液仅容易受到氧化盐（例如氯化铁或次氯酸铁）的腐蚀。 镍可以抵抗所有有机化合物。 B、在空气或氧气中，镍表面形成一层NiO膜，防止进一步氧化。 含硫气体对镍有严重腐蚀，特别是当镍与硫化镍Ni3S2的共晶温度在643℃以上时。 这样镍在500℃以下就没有明显的作用了。 C. 镍的电极电势在 20°C 时为 -0.227 伏，在 25°C 时为 -0.231 伏。 如果溶液中存在少量杂质，特别是当存在硫时，镍会显着钝化。 1.2.2 镍化合物及性质 镍化合物在自然界中有三种基本形式 1：氧化镍 2：硫化镍 3：砷化镍 1.2.2.1 氧化镍 镍有三种氧化物：即氧化镍（NiO）、镍四氧化二镍 (Ni3O4) 和三氧化镍 (Ni2O3)。

三氧化镍仅在低温下稳定。 加热至400～450℃时离解成四氧化镍。 进一步升高温度最终会变成氧化镍。 镍可以形成多种盐，但与钴不同，它只能形成二价镍盐，因此不稳定的三氧化镍常被用作电负性较大的金属（如Co、Fe）的氧化剂，并用于净化镍电解液以氧化镍的熔点为1650∽1660°C，很容易被C或CO还原。氧化镍与CoO和FeO一样，可以形成MeO SiO2和2MeO SiO2两种类型的硅酸盐化合物，但它不稳定。 氧化镍具有与煤接触的作用，能将SO2转化为SO3，SO3与NiO可形成稳定的硫酸盐，比铜、铁的硫酸盐稳定，只有加热到750~800℃时才能显着解离。 氧化镍能溶于硫酸、硝酸、浓硝酸等溶液中形成绿色二价镍盐。 与石灰乳反应时，会形成绿色氢氧化镍 (Ni(OH)2) 沉积物。 1.2.2.2 硫化镍 硫化镍包括：NiS2、NiS5、Ni3S2、NiS。 硫化镍（NiS）在高温下不稳定，在中性和回收气氛中加热时按下式解离： 3NiS = Ni3S2 +1/2S2 在熔炼温度下，低硫化镍（Ni3S2）是稳定的，其解离压力比 FeS 小，但比 Cu2S 大。 1.2.2.3 砷化镍 砷化镍包括砷化镍（NiAs）和三砷化镍（NiAs）。

前者本质上是红色砷镍矿，在中性气氛中可按下式解离：3NiAs=+As。 在氧化气氛中，红砷镍矿中的砷部分形成蒸发性As2O3，部分形成不蒸发盐。 ()。 因此，为了更彻底地脱砷，必须在氧化焙烧后进行还原焙烧，将盐转化为砷化物。 进一步氧化焙烧时，砷以As2O3的形式蒸发，即进行交替氧化还原焙烧，完成砷的脱除。 过程。 1.3 镍的用途和消费 1.3.1 镍的用途 1.3.2 镍的消费 1.3.1 镍的用途 镍与铂和钯类似。 具有高度的化学稳定性，加热至700~800℃仍保持稳定。 氧化。 镍在化学试剂（碱液等试剂）中稳定。 镍是一种磁性金属，具有优异的耐用性和足够的机械强度，可以承受各种类型的机械加工（轧制、磨削、焊接等）。 纯镍，特别是镍合金，在国民经济中得到了广泛的应用。 镍具有优良的抛光性能，因此镀镍技术采用纯镍。 特别值得指出的是，纯镍还用于雷达、电视和原子工业。 、远程控制等现代新技术。 在火箭技术中，超级镍或镍合金被用作高温结构材料。 镍粉是粉末冶金中制造各种含镍零件的原料，在化学工业中广泛用作催化剂，镍化合物也有重要用途。 硫酸镍主要用于配制镀镍电解液，镍用于油脂加氢，氢氧化镍用于配制碱性电池。 硝酸镍在陶瓷工业中还可用作棕色颜料。 然而，纯镍金属和镍盐在现代工业应用中消耗不多，而主要制成合金。 世界上镍消费最多的国家是美国和英国，占总产值的60%至70%。

其中，合金中镍的用量达到80%以上。 随着我国改革开放，工业技术快速发展，电气工业、机械工业、建筑工业、化学工业等对镍的需求量也不断增加。 近十年来，我国镍工业取得了长足发展。 概括起来，镍的用途可分为六类： 作为金属材料，生产包括不锈钢、耐热合金钢及各种合金等3000多种类型。 占镍消费量的70%以上。 b. 用于电镀，其用量约占镍消耗量的15%左右。 主要用于在钢铁等金属材料的基材上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表面层。 其防腐性能比镀锌层高20~15%。 C。 用作石油化学工业加氢过程的催化剂。 煤的气化过程中，CO与H2化合时发生如下反应：CO+3H2→CH4+H2O（温度800℃，催化剂）常用的催化剂是高镍复合材料（Ni25~27%）分散在氧化铝基质。 这种催化剂不易被H2S和SO2毒害。 d. 用作化学电源和制造电池的材料。 如工业化生产的镉镍、铁镍、锌镍电池和氢镍密封电池等。 e. 颜料和染料的制造。 最重要的是形成黄橙色颜料。 F。 陶瓷和铁氧体的制造。 例如，NiO通常用作陶瓷中的着色剂。 还可以增加毛坯与铁素体之间的结合力，使毛坯表面光滑细腻。 铁氧体是一种新型陶瓷材料，主要用于高频电气设备。

1.3.2 镍消费 镍消费较为单一，主要集中在不锈钢、合金钢、电镀、电池、催化剂、军工等领域。 其中，不锈钢行业镍消耗量最大，约占整个镍消耗量的60-70%。 %。 2001年，我国不锈钢产值约为75万吨，镍消费量约为4.5万吨。 近年来非钢工业发展迅速，2001年镍消费量约3万吨。 其中，电镀和镍网行业消耗镍量最大，约为2万吨，其中电池行业5000吨，催化剂行业1500吨，军工行业2000吨，其他行业1500吨，全国镍消费量约7.5万吨，消费量增长较快。 我国镍消费按照市场细分原则和区域划分分为5大市场区域： A、以上海为中心的华东市场：包括江、浙、沪、皖四省一市。 在这一区域，全国重要的金属期货交易有长江和华通两个现货市场。 目前，该地区年镍消费量约为3万吨。 未来几年，宝钢集团上海钢铁一厂、三厂、五厂不锈钢总产能将达到150万吨，镍的潜在消耗量惊人。 150万吨含镍不锈钢产能预计为100万吨至120万吨，理论镍消耗8万吨至10万吨。 考虑到废钢因素，不锈钢新增产能将消耗至少5万吨原料镍，加上电镀、合金、镍网、铸造等专业镍生产，该地区镍需求量将达到8万以上未来吨。 B、以太钢为核心的华北市场：包括太原、天津、北京。 目前该地区镍消费量约为2.8万吨，其中80%集中在太原钢铁公司。

太原钢铁未来将形成100万吨不锈钢产能。 届时，预计原料镍消费量将达到5.2万吨左右，从而使华北市场镍消费量达到5.6万吨。 这是一个极其重要的领域，这个领域对钴和铂族金属的需求量也很大。 C、珠三角及周边市场，以电镀为主：该地区经济蓬勃发展，镍年消费量6000-8000吨，但未来相当长一段时间内发展潜力不大。 D、以沉阳为中心的东北市场：主要是冶金、军工、电池行业，年镍消费量约6000吨。 随着宝钢、太钢不锈钢计划的实施，东北地区不锈钢产量将逐步萎缩，优势将集中在高温合金和军工钢方面，消费呈下降趋势。 E、以重庆为核心的西南市场：包括云南、贵州、四川三省，主要以冶金、电镀行业为主，年镍消费量约4000吨。 重庆规划发展汽车、摩托车为支柱产业，电镀镍用量不断增加。 预计未来西南市场镍需求量将达到5000吨/年。 1.4 镍的产值及其变化 我国镍工业起步于1953年，在金川镍矿发现之前，我国一直被国外视为“镍贫国”。 一些国家还趁机对我国实施镍封锁，限制我国现代工业的发展。 1950年代初，上海冶炼厂、沉阳冶炼厂、重庆冶炼厂等主要在中和铜电解液、处理杂铜的过程中提取镍金属，以满足国家对镍的需求。

此外，镍金属也由吉巴进口的氧化镍生产。 我国利用国产矿物原料提取镍是从四川会理镍矿开始的。 1959年，四川会理镍矿投产。 1963年、1964年，金川镍矿、吉林盘石镍矿相继投产。 特别是金川镍矿的发现、建成和投产，不仅使我国镍资源储量跃居世界前列，而且极大提高了我国国内镍产量。 产值为我国现代工业的发展奠定了基础。 特别是新世纪以来，金川公司不断加大矿山投资力度，采用新的探矿、找矿方法，在自有矿山深处和周边进一步勘探。 2001年，龙首矿深部发现一处中型矿体，含镍6万余吨，铜金属3万余吨。 截至2003年，全国精炼镍年生产能力约为6.8万吨，其中：金川公司6万吨、成都电冶炼厂5000吨、重庆冶炼厂1500吨、新疆阜康冶炼厂2000吨。 但实际产值还没有达到，只有6.2万吨（不含镍盐的镍含量）。 原材料缺乏是限制产能的最重要因素。 值得一提的是，我国最大的镍生产商金川公司近年来通过技术改造和实施资源控制战略，产能大幅提升。 根据公司发展目标，到2006年产值将突破10万吨。