镍.CR

镍

镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增加。总之，由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。

一、镍矿原料特点

镍属于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。

已知含镍矿物约50余种，最主要的10多种含镍矿物列于表3.10.1中。其中硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%~2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为1.6%~4.0%。目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。

Ni2+具强烈亲硫性。在岩浆结晶早期，在镍含量一定的前提下，镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。当有足够的硫时，镍与硫及似硫物(砷、锑)形成含镍硫化物，在硅酸矿物结晶前分离出来，形成镍的硫(或砷)化物(如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华)。通常所谓的镁硅镍矿(即硅酸镍矿)是从蛇纹石到类似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿物的一系列混合物的总称，在氧化作用条件下，部分镁被镍置换。氧化镍和硫化镍一样，现在已成为镍的重要来源。

二、矿石工业要求

硫化镍矿床的矿石按硫化率，即呈硫化物状态的镍(SNi)与全镍(TNi)之比将矿石分为：

原生矿石：SNi/TNi＞70%

混合矿石：SNi/TNi45%~70%

氧化矿石：SNi/TNi＜45%

硅酸镍矿石按氧化镁含量分为：

铁质矿石：MgO＜10%

铁镁质矿石：MgO 10%~20%

镁质矿石：MgO＞20%

镍矿石的主要有害杂质有铜(在硅酸镍矿中)、铅、锌、砷、氟、锰、锑、铋、铬等。

硫化镍矿石按镍含量可分下列三个品级，特富矿石：Ni＞3%；富矿石Ni 1%~3%；贫矿石：Ni 0.3%~1%。富矿石及贫矿石需经选矿，特富矿石可直接入炉冶炼。

硫化镍矿床普遍含铜，常称含铜硫化镍矿床。在镍矿体中铜无需单独制定指标和圈定矿体，当镍品位达不到指标而铜可单独形成矿体时，其指标为按铜执行。除铜外，一般常伴生有铁、铬、钴、锰、铂族金属、金、银及硒和碲等，这些伴生有用组分的含量要求是：Pt、Pd为0.03g/t；Os、Ru、Rh、Ir为0.02g/t；Au为0.05~0.1g/t、Ag为1.0g/t、Co为0.01%；Se为0.0005%；Te为0.0002%。

在蛇纹岩、滑石等矿床中含有较高的镍，常有回收价值，在评价该类矿床时对镍要注意综合评价。

三、矿业简史

古代埃及和我国都曾用含镍很高的陨铁作器物。我国公元前206年(汉朝)以前就已掌握了冶炼白铜(即铜镍锌合金，含Cu 52%~80%，Ni 5%~35%，Zn 10%~35%)的技术。

1865年法国加尼尔首次在新喀里多尼亚发现硅酸镍矿，以后被他命名为硅镁镍矿。1875年开始开采，由于当地燃料、熔剂缺乏，劳力不足，矿石送往法国、德国冶炼，是世界上最早用鼓风炉炼镍的矿石。1856年A.P.萨尔得在加拿大定子午线时发现在萨德伯里地区罗盘读数显得偏斜，随后，墨累据此在附近检查，从铁帽上(即克里斯顿矿体顶盘)采样分析发现含Ni1%、Cu2%的矿石，但因交通不便，未引起注意，至1883年才开展工作，于1886年发现克里斯顿矿床，从而发现了世界闻名的萨德伯里超大型铜镍硫化物矿床，1901年露采出矿。从此世界镍的冶炼由氧化镍转向硫化镍。

我国镍工业始于1957年四川省力马河镍矿的开采，虽然生产规模较小，填补了我国镍工业的空白，在当时缓和了我国“镍荒”。1958年甘肃省地质局发现金川(即白家嘴子)镍矿，并于60年代投产，这在很大程度中解决了我国对镍的需要。到了90年代，由于新疆喀拉通克镍矿、云南金平镍矿及吉林赤柏松镍矿的开发和投产，更使我国镍工业的发展上了一个新台阶。

CR主要性质和用途

熔点为1 857±20 ℃,沸点为2 672 ℃，密度为7.190 g/cm3(20 ℃)。硬的蓝白色金属。溶于盐酸和硫酸，但因形成保护层而不溶于硝酸、磷酸或高氯酸，在空气中抗氧化。主要用于

合金、镀铬和金属陶瓷。

发现

1797年由沃克兰(N.L.Vanquelin)在法国发现。

最硬的金属—铬(Cr)

铬是1797年由法国沃奎林(L.N.Vauquelin)在“西伯利亚红铅矿”

(即铬酸铅矿)中发现的。由于铬的化合物有黄(如铬酸镁、铬酸铅)、绿

(氧化铬、硫酸铬)、桔红(重铬酸钾)、猩红(铬酸)、蓝紫色(含水硫酸铬

又名铬矾)等多种多样的颜色，法国化学家伏克劳(A.F.de Fourcroy)和霍

伊(R.J.Haü y)将其取名为Chromium(铬)，来源于希腊语Chroma,意为“颜

色”。铬在地壳中的丰度为122ppm，主要以铬铁矿存在，绿宝石和红宝石

中的颜色就是其中铬盐的颜色。工业上主要通过焦炭还原铬铁矿及铝或硅

还原三氧化二铬，再通过精炼得到。

金属铬具有银白色光泽，是最坚硬的金属。用铬和其他金属组成的合

金可大大提高金属的硬度，延长使用寿命，如用高铬铸钢作为轧钢导板材

料寿命比铸铁导板长500倍。铬还具有优异的抗腐蚀能力。1913年，英国

科学家布里尔利采用铬和铁等金属制备合金，但对成品的一项指标并不满

意，于是将它扔进了废品堆。然而过了很长时间后，废品堆中许多金属都

已锈迹斑斑，而该合金却仍然光亮如新。于是他进行了重新研究，制得了

材料新秀—不锈钢。目前，不锈钢在日常生活、医疗器械及汽车、造船工

业等各方面都得到了广泛的应用，现在的不锈钢虽然各种各样，但仍以铬

为主要添加元素。铬还常用于电镀，金属表面镀铬后可增加硬度，防止腐

蚀。在我国秦始皇兵马俑出土的秦俑佩戴的兵刃和剑上就镀有金属铬，这

说明我国人民2000年前就掌握了镀铬技术。铬的化合物也用于各行各业。

重铬酸钾广泛用于造革工业和纺织工业；也常溶解于浓流酸或浓硝酸中制

成洗液，清洗玻璃仪器上的油迹和污斑；在分析化学中以重铬酸钾作氧化

剂，来测定铁矿中铁的含量，俗称“重铬酸钾法”。铬酸锌是合成甲醇的

催化剂。三氧化二铬是乙烯聚合反应的催化剂。铬绿(即氧化铬)和铬黄

(即铬酸铅)是重要的颜料。

铬是人体必需的微量元素。铬是胰岛素不可缺少的辅助成份，通过参

与糖的代谢过程，促进脂肪和蛋白质的合成，进而促进生长发育。糖尿病

人的血液和头发中含铬量低，心血管疾病也与体内铬含量低有关。现在还

有人认为近视眼与人体缺铬有关。当人体缺铬时，胰岛素作用降低使糖的

利用发生障碍，结果血内脂肪和类脂，特别是胆固醇含量增加，出现动脉

硬化—糖尿病的综合缺铬症。若出现高血糖、糖尿、血管硬化时，血糖增

高引起渗透压降低，造成眼睛晶状体和房水渗透压改变，促使晶状体变