探索镍的神秘世界:从合金到高纯度镍球的制备之旅

2024-06-26 10:11:23发布    浏览41次    信息编号:76653

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探索镍的神秘世界:从合金到高纯度镍球的制备之旅

镍是大家非常熟悉的一种金属,但是很少有人见过它的真面目,因为镍通常以合金的形式存在于不锈钢中。镍很容易氧化,经常可以看到纯金、纯银、纯铜、纯铁、纯铝,却很少见到纯镍。冶金工业中的“纯镍”,镍的纯度也不过75%多一点。

纯度为 99.95% 的镍片

纯度超过99%的高纯镍在工业上很少使用,一般采用一种叫“蒙德法”的方法进行提纯。一般镍在50-60℃时与一氧化碳反应生成四羰基镍气体,其他杂质变成固体并析出;然后将这种有机气体复合物加热到220-250℃分解,镍就会从一氧化碳中分离出来并一点一点聚集成高纯度的镍球。羰基镍气体有毒,因此在镍的生产过程中需要严格的环境控制。

蒙德法生产高纯度镍球

现在你可以看到,镍是一种闪闪发亮的银白色金属,略带金色。它是一种活泼的过渡金属,能很快与空气中的氧气发生反应,生成氧化镍。这层氧化层形成一层“壳”,阻止里面的金属与氧气接触,这在化学上被称为“钝化”。铝也很活泼。我们之所以不担心吃铝锅里的铝,就是因为它表面有一层坚硬的氧化铝钝化层。

镍和铁一样,是在几十亿甚至几百亿年前的一次超新星爆炸中产生的。大量的铁和镍混合在一起,在太空中游荡,形成了我们地球的核心。一些坠落在地球上的铁陨石中也含有大量的镍。这块含镍陨石被古埃及人制成了法老图坦卡蒙的匕首,至今没有生锈。

法老陨石匕首的主要成分是铁镍合金

在宇宙中,镍和铁的生成条件相似,两种元素经常混合在一起。在地球上,镍经常与铁和硫一起出现,但由于大多数镍沉入地核,因此留在地表的镍并不多。大多数值得开采的镍存在于两种类型的矿床中:60% 存在于红土矿床中,40% 存在于岩浆硫化物矿床中。

全球镍矿储量的43.6%在印尼和澳大利亚,其中印尼储量约占一半;年产镍量约250万吨,其中印尼76万吨,菲律宾32万吨,俄罗斯28万吨。

全球镍产量的68%用于生产不锈钢,另外17%添加于合金钢和其他有色合金。中国青山控股是一家以生产不锈钢为主的民营企业集团,是世界500强企业,也是全球镍产量的“领头羊”。印尼的镍矿很多都运到中国生产。同时,青山控股还通过投资、合资等方式控制着印尼多座矿山和工厂。

印度尼西亚红土镍矿

有朋友把期货市场镍价的大幅波动,归咎于新能源汽车的爆发式增长,其实这有些牵强。

镍主要用于镍氢电池,此前全球只有不到4%的镍用于生产电池。但由于镍氢电池的能量密度远不及锂电池,尤其在新能源汽车用电池方面,镍氢电池正在被替代,目前仅有少数混合动力汽车仍在使用。在三元锂电池中,镍仅以镍钴锰氧化物Li()O2等化合物的形式存在于电池正极材料中。与不锈钢生产相比,电池用镍量较少,因此国际市场不可能因需求旺盛而出现镍短缺的情况。

近20年来,全球镍产量和需求量暴涨,而各企业镍库存却呈下降趋势,再加上国际环境变化、投机心理影响,导致镍期货交易价格两天内涨了4倍,这显然是严重偏离市场,无非是资本的一场赌局,与新能源汽车、三元锂电池关系不大。

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