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浏览量:895 最后更新时间:2017-02-01

                                   

  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。而在我国镍行业不断发展的同时,问题也随之而来,如镍矿中多为低品位,露采比例很小,可采储量更少,开采和冶炼技术相对较落后,与世界先进技术还有很大差距,开采和冶炼成本居高不下,由此可见,我国镍行业仍有很大的发展空间。

  镍产品种类及制品等级分类

  镍产品种类

  镍基本产品

  镍带、镍片、镍板、镍棒、镍珠、镍箔、镍盘、镍屑、镍焊条、海绵镍、镍制品、镍边料、镍角镍网、电解镍、电铸镍、发泡镍、纯镍丝、手机标牌、电铸镍牌边料、电铸镍牌边料、电池导电镍片、模具镍光盘、镍电铸标牌、镍渣印花、镍网、镍珠。

  镍合金产品

  镍铁合金、镍钼合金、镍钴合金、镍铝合金、高镍合金、镍锌合金、镍铜合金、杜美丝、镍锡珠、亚镍粉。

  国产镍产品

  金川镍,吉恩镍,新疆新鑫,江西江锂。

  进口镍产品

  英可镍(2006淡水河谷Vale收购加拿大Inco公司成为加拿大vale),日本住友,法新镍,挪威镍、巴西镍、N6镍片、俄罗斯Norilsk镍、鹰桥Falcon-bridge镍、澳大利亚镍。

  镍制品等级分类

  一级品:即伦敦金属交易所(LME)交易采用之电解镍、镍块、镍球等99.8%以上纯镍。其用途较广泛,包含特殊钢、电子材料和航天材料等的合金、触媒、电镀、电池材料等。

  二级品:即镍铁合金(镍16%~40%)、氧化镍(镍75%~98%)及通用镍(镍约98%)等。几乎都用于特殊钢。此外,还有NiSO4.Ni(OH)2、NiCl2.NiCO3等化合物产品。二级品大多是以镍块形式为原料,计算消耗量时应换算成实际之镍含量。

  镍的用途及应用领域介绍

  镍的应用简介

  镍具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性等性能,因此主要被用于钢铁、镍基合金、电镀及电池等领域,广泛用于飞机、雷达等各种军工制造业,民用机械制造业和电镀工业等。

  钢铁领域

  由于镍具有较好的耐腐蚀,耐高温,防锈等性能,因此被广泛应用到不锈钢和合金钢等钢铁领域。

  不锈钢

  在不锈钢应用中镍的消耗量最大,全球2/3的初级镍矿都用于不锈钢的生产。含镍的不锈钢既能抵抗大气、蒸汽和水的腐蚀,又能耐酸、碱、盐的腐蚀,故被广泛地应用于化工、冶金、建筑等行业,如制作石油化工、纺织、轻工、核能等工业中要求焊接的容器、塔、槽、管道等;制造尿素生产中的合成塔、洗涤塔、冷凝塔、汽提塔等耐蚀高压设备。根据含镍比例不同,含镍不锈钢主要分为:奥氏体不锈钢,奥氏体-铁素体双相不锈钢,沉淀硬化不锈钢。

  合金钢

  合金钢也称特种钢。因其元素组成配比不同,种类也各有不同,镍的参与能够提高合金刚的强度,保持其良好的塑性和韧性。含镍合金钢主要应用于制造化工生产上的耐酸塔、医疗器械,日常用品,及用于改造桥梁、修造军舰等机械制造、交通运输和军事工业等。

  镍基合金领域

  镍基合金是指在650~1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能可细分为镍基耐热合金,镍基耐蚀合金,镍基耐磨合金,镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。镍基合金产品主要有:电炉、电熨斗、涡轮发动机涡轮盘、燃烧室、涡轮叶片、彩色电视机、通讯器材、时钟和测量卷尺中的摆锤、制造家具、具备永久磁铁性能的精细工具、航天器上使用的自动张开结构件、宇航工业用的自激励紧固件和生物医学上使用的人造心脏马达等。广泛应用于航空、船舶、化工、电子、医学和能源等工业领域。

  电镀领域

  镀镍是指在钢材和其他金属基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的镀层,其防腐蚀性比镀锌层高20%~25%。镀镍的物品美观、干净、又不易锈蚀。电镀镍的加工量仅次于电镀锌居第二位,其消耗量占到镍总产量的10%左右。镀镍分为电镀镍和化学镀镍。电镀镍和化学镀镍的特点分析如下:

  电镀镍

  电镀镍层在空气中的稳定性很高,结晶极其细小,并且具有优良的抛光性能,镀层硬度比较高可以提高制品表面的耐磨性,广泛应用于光学仪器镀覆,防护装饰性镀层,铸造结晶器电子元件等。

  化学镀镍

  化学镀镍厚度均匀性好,不会渗氢,没有氢脆,化学镀镍后不需要除氢。很多化学镀镍产品的耐蚀性及抗高温氧化性比电镀镍好,可沉积在各种材料表面,不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备,热处理温度低只要在400℃以下经不同保温时间后,可得到不同的耐蚀性和耐磨性,因此,特别适用于形状复杂,表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等。

  镀镍液类型

  镀镍液的类型主要有硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等。其中以硫酸盐型(低氯化物)即称之谓Watts(瓦特)镀镍液在工业上的应用最为普遍。氨基磺酸盐型、氟硼酸盐型适用于镀厚镍或电铸。柠檬酸盐型适用于在锌压铸件上直接镀镍。这几种镀液的成本比较高。其他镀镍类型包括:普通镀镍(暗镀)、光亮镍、氨基磺酸盐镀镍、高硫镍、镍封、缎面镍、高应力镍、镀多层镍、柠檬酸盐镀镍等。

  电池领域

  镀金属镍还被应用到电池领域,主要有镍-氢电池、镉-镍电池还和镍-锰电池等。近年来发展最迅速的是应用日趋实用化的MHx-Ni蓄电池,其优点是无毒绿色无污染,电池储量比镍镉电池多30%,比镍镉电池更轻,使用寿命更长,缺点是价格比镍镉电池要贵,性能比锂电池差。主要应用于移动通讯,笔记本、录像机等领域同时也用于军工、国防、高科技等领域。以此类电池作为动力的汽车也已投入市场。

  世界上镍氢电池主要由中国和日本企业生产,占全球产量95%以上,其中70%以上在中国生产,中国镍氢电池企业主要包括超霸、豪鹏、比亚迪、环宇、科力远、力可兴、三普、迪生、三捷、量能、格瑞普等。日本企业松下、汤浅、三洋已将小型镍氢电池生产转移到中国。HEV用大型镍氢电池主要在日本生产,生产企业主要为Primearth电动车能源公司(PEVE)和三洋电机,由于松下和三洋合并,而松下的湘南工厂卖给了中国科力远。因此,大型镍氢电池已主要由松下生产。

  我国镍氢电池增长乏力,近几年的产品产值、产量均未超过2008年的高峰。2011年,镍氢电池的产值、产量分别为55亿元、9.5亿只,与2008相比分别下降15.38%、26.36%。产品规模的缩小使得镍氢电池更不具规模经济,未来情景堪忧,其发展空间仍然取决于混合电动车的应用情况。

  其他应用

  镍复合材料可用于石油化工的氢化和合成甲烷时的催化剂,优点是不易被H2S、S02所毒化。

  镍的化合物可制作颜料和染料。镍还能制成镍铁素体和镍锌铁素等新型陶瓷,做变压器的铁心和无线电的天线等。

  极细的镍粉,在化学工业上常用作催化剂。

  镍具有磁性,能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金,磁性更强了。可以用它来制造电磁起重机。

  镍的消费结构

  我国镍资源消费结构如下:

                                                      

  按行业划分,镍应用于各行业百分比如下图所示:

                                                      

  镍矿资源储量分布及产量情况

  镍矿资源分布

  世界镍资源储量十分丰富,在地壳中的含量不少,但比氧、硅、铝、铁、镁,要少很多。地核中含镍最高,是天然的镍铁合金。镍矿在地壳中的含量为0.018%,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。世界上镍矿资源分布中,红土镍矿约占55%,硫化物型镍矿占28%,海底铁锰结核中的镍占17%。海底铁锰结核由于开采技术及对海洋污染等因素,目前尚未实际开发。

  美国地质调查局2015年发布的数据显示,全球探明镍基础储量约8100万吨,资源总量14800万吨,基础储量的约60%为红土镍矿,约40%为硫化镍矿。世界大中型镍矿资源分布:

                                        

  区域分布

  1.硫化镍矿

  中国甘肃省金川镍矿带、吉林省磐石镍矿带;加拿大安大略省萨德伯里(Sudbury)镍矿带;加拿大曼尼托巴省林莱克的汤普森(Lynn Lake-Thompson)镍矿带;苏联科拉(Kojia)半岛镍矿带;俄罗斯西伯利亚诺里尔斯克(HophHjibck)镍矿带;澳大利亚坎巴尔达(KaMbalda)镍矿带;博茨瓦纳塞莱比-皮奎(Selebi Phikwe)镍矿带;芬兰科塔拉蒂(Kotalahti)镍矿带。

  2.红土镍矿

  南太平洋新喀里多尼亚(New Caledonia)镍矿区;印度尼西亚的摩鹿加(Moluccas)和苏拉威西(Sulawesi)地区镍矿带;菲律宾巴拉望(Palawan)地区镍矿带;澳大利亚的昆士兰(Queensland)地区镍矿带;巴西米纳斯吉拉斯(Minas Gerais)和戈亚斯(Goias)地区镍矿带;古巴的奥连特(Oriente)地区镍矿带;多米尼加的班南(Banan)地区镍矿带;希腊的拉耶马(Lary mma)地区镍矿带;以及苏联和阿尔巴尼亚等国的一些镍矿带。

  国家分布

  1. 红土型矿:主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、印尼、菲律宾、缅甸、越南、巴西等国。

  2. 硫化物型矿:主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国和南非等国。

  美国地质调查局2015年数据显示,全球镍储量8100万吨,其中,澳大利亚1900万吨,新喀里多尼亚1200万吨,巴西910万吨,俄罗斯790万吨,古巴550万吨。

  我国镍矿资源储量

  我国硫化物型镍矿资源较为丰富,主要分布在西北、西南和东北等地,保有储量占全国总储量的比例分别为76.8%、12.1%、4.9%。就各省(区)来看,甘肃储量最多,占全国镍矿总储量的62%(其中金昌的镍产提炼规模居全球第二位),其次是新疆(11.6%)、云南(8.9%)、吉林(4.4%)、湖北(3.4%)和四川(3.3%)。

                                

  我国三大镍矿分别为:金川镍矿、喀拉通克镍矿、黄山镍矿。主要生产厂家有:金川集团有限公司,吉林吉恩镍业股份有限公司,新疆有色金属工业(集团)阜康冶炼厂。

  金川集团是我国最大的电解镍生产商,主要生产镍、铜、钴、铂族贵金属、有色金属压延加工产品、化工产品、有色金属化学品等。目前,金川集团的年度镍产量居全球第4位,已形成年产镍15万吨的生产能力。金川集团拥有的金川镍铜矿是世界著名的大型多金属共生的硫化矿,探明资源量5.2亿吨。目前,金川集团保有矿石资源量为4.3亿吨,其中镍金属保有资源量450万吨。2012年该司镍产量为13.5万吨,2013年为14.1万吨。

  同时,我国也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。而我国又是不锈钢产品主产国,红土镍矿是镍铁的主要来源,且镍铁又是不锈钢的主要原料,因此我国每年都需大量进口红土镍矿来发展不锈钢工业。主要进口国家为印尼、澳大利亚和菲律宾等地。

  甘肃金昌——中国镍都

  金昌市位于甘肃省河西走廊东段,拥有丰富的矿产资源,镍矿资源尤其丰富,被称为中国的“镍都”。金昌镍矿储量丰富,规模巨大,仅次于加拿大萨德伯里矿,居世界第二、全国第一。此外,其铂、钯、膨润土、钴、硒、铜、伴生硫及花岗岩材等20种矿产的储量居全国首位,铜、钴等矿产储量居全国第二位。

 

  再生镍行业发展现状

  废镍回收的价值

  随着经济建设和钢铁工业的发展,镍作为合金元素得到广泛应用,其中不锈钢占全球镍消费量的一半以上,因镍价昂贵,镍资源量的不断减少,故再生镍行业的发展很重要。

  再生镍,又称为废镍。其99%左右的原料都是来自于不锈钢、超耐热合金和蓄电池的各种形式的含镍废料。含镍废料的来源主要是不锈钢加工过程产生的“新废料”和不锈钢报废后产生的“旧废料”。行业专家预测每年收集回的含镍废料总量在440-460万吨,其中镍的含量将近35万吨,是镍总需求量的四分之一。

  作为最有回收价值的常见有色金属,镍资源进行回收再生既可以保护环境,又可以变废为宝避免填埋引起贵重镍的损失,使镍资源进行更充分更有效的利用。同时也带动了资源再生行业的发展。消耗含镍废料的工业,可因此降低原料成本5%-10%。欧洲废料的回收利用水平比美洲和亚洲要高。美国、日本等发达国家对镍二次资源进行严格的分类回收,回收率达80%以上。

  由于镍几乎大部分以合金产品形式使用,因而很少以纯金属形式回收利用。世界范围内镍的消费结构中不锈钢占61%,中国不锈钢用镍已经占到总消费量的82%。国内外对废不锈钢的回收利用都很重视,此行业已经成为一个独立的循环。在全球共有4-5家国际级废镍加工厂,确保从全球各地收集废镍。大多数的废镍来源于陈旧工厂,机械设备和消费品中的不锈钢。

  我国镍行业回收现状及前景

  我国镍供给由两个部分组成,一部分是新产镍精矿供应占72.9%,另一部分来自再生镍占27.1%,可见再生镍行业在我国发展还比较落后,但同时也说明其发展空间巨大,目前,国家再生镍行业发展方向是规模化、专业化和环保化。国内高温合金、电镀、电池、再生铜电解等行业废镍料年产生量已达到5万吨以上(以镍计),但是国内的废镍回收量却相对较小。除高温合金、电镀、电池等行业企业直接回收利用外,还形成了若干废杂镍料集散地市场,推动废杂镍的回收利用取得显著的发展。据调查,在镍价高峰期间,国内回收的废杂镍能达到1.5万吨(金属量)以上。但是此后随着镍价的回落和含镍生铁代替部分废不锈钢,国内镍的回收呈现下降的趋势。

  同时,再生镍在我国的发展仍有一些问题存在,如回收体系不完善,国内可再生镍资源集中规模化处理性程度不高,废电池被列入《禁止进口固体废物目录》制约企业原料使用量,针对以上存在的问题,建议国家对包括废旧镍资源在内地额再生资源的回收加以规范,推动资源回收走上正规之路;建议加强行政管理制度,设立废旧二次电池及生产边角料试点企业,扶持一批符合环保要求,具有“较高化”利用技术和工艺的企业,从事再生资源回收利用事业。

 

 

 

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