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基本信息编辑
中文名
镍
外文名
Nickel
熔点
1453℃
密度
8908kg/m3
沸点
2732℃
原子质量
58.69
符号
Ni
周期
4
族
第四周期第Ⅷ族
原子序数
28
外观
银白色金属
用途
军工、航空航天、机械、不锈钢等
金属性质
过渡性金属
延展性
一般
耐腐蚀性
强
发现人
克朗斯塔特
CAS号
7440-02-0
危险性
高
耐氧化性
强
结构
面心立方晶格结构
镍编辑
铁磁性的金属元素
镍,是一种硬而有延展性并具有铁磁性的金属,它能够高度磨光和抗腐蚀 。镍属于亲铁元素 。地核主要由铁、镍元素组成 。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 。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,镍化合物在一类致癌物清单中,金属钴,金属镍和含有66-67%镍、13-16%铬和7%铁的合金粉末的体内植入异物、镍金属和镍合金在2B类致癌物清单中 。
目录
1定义2矿产分布3性质物理性质
化学特性二价镍化合物三价镍化合物配合物
4毒理学简介羰基镍5同位素6储运条件
7制备方法8生理功能9应用领域10市场发展
定义
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陨石包含着铁和镍,早期它们被作为上好的铁使用 。因为这种金属不生锈,它被秘鲁的土著看作是银 。一种含有锌镍的合金被叫做白铜,在公元前200年的中国被使用 。有些甚至延伸到了欧洲 。
在1751年,工作于斯德哥尔摩(瑞典首都)的AlexFredrikCronstedt研究一种新的金属——叫做红砷镍矿(NiAs)——其来自瑞典的海尔辛兰的Los 。他以为其包含铜,但他提取出的是一种新的金属,他宣布并命名为nickel(镍)于1754年 。许多化学家认为它是钴,砷,铁和铜的合金——这些元素以微量的污染物出现 。直到1775年纯净的镍才被TorbernBergman制取,这才确认了它是一种元素 。
矿产分布
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镍矿石
世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家,集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区,主要有:美洲的古巴、巴西;东南亚的印度尼西亚、菲律宾;大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等 。中国镍矿分布就大区来看,主要分布在西北、西南和东北,其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%,其次是新疆(11.6%)、云南(8.9%)、吉林(4.4%)、湖北(3.4%)和四川(3.3%) 。其中甘肃金昌的铜镍共生矿床,镍资源储量巨大,仅次于加拿大萨德伯里镍矿,居世界第二,亚洲第一 。
性质
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物理性质
有良好延展性,具有中等硬度 。
镍是银白色金属,具有磁性和良好的可塑性 。有好的耐腐蚀性,镍近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀 。溶于硝酸后,呈绿色 。主要用于合金(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如兰尼镍,尤指用作氢化的催化剂)
密度8.902克/立方厘米
熔点1453℃
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镍
沸点2732℃
化学特性
外围电子排布3d4s,位于第四周期第Ⅷ族 。化学性质较活泼,但比铁稳定 。室温时在空气中难氧化,不易与浓硝酸反应 。细镍丝可燃,加热时与卤素反应,在稀酸中缓慢溶解 。能吸收相当数量氢气 。
镍不溶于水,常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜,能阻止本体金属继续氧化 。在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni;耐强碱 。镍可以在纯氧中燃烧,发出耀眼白光 。同样的,镍也可以在氯气和氟气中燃烧 。对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应 。镍是一个中等强度的还原剂 。镍盐酸、硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的浸蚀极慢 。镍在稀硝酸缓慢溶解 。发烟硝酸能使镍表面钝化而具有抗腐蚀性 。镍同铂、钯一样,钝化时能吸大量的氢,粒度越小,吸收量越大 。镍的重要盐类为硫酸镍和氯化镍 。实验室中也常用到硝酸镍,带有结晶水,化学式为Ni(NO3)2·6H2O,绿色透明的颗粒,易吸收空气中的水蒸汽 。与铁,钴相似,在常温下对水和空气都较稳定,能抗碱性腐蚀,故实验室中可以用镍坩埚熔融碱 。硫酸镍(NiSO4)能与碱金属硫酸盐形成矾Ni(SO4)?·6H2O(MI为碱金属离子) 。+2价镍离子能形成配位化合物 。常压下,镍即可与一氧化碳反应,形成剧毒的四羰基镍(Ni(CO)4),加热后它又会分解成金属镍和一氧化碳 。
金属半径124.6皮米
第一电离能:741.1kJ/mol
电负性:1.8
主要氧化数:+2、+3、+4
二价镍化合物
1.氧化镍:NiC2O4=NiO+CO+CO2
2.氢氧化镍:Ni+2OH=Ni(OH)2
3.硫酸镍:2Ni+2H2SO4+2HNO3=2NiSO4+NO2+NO+3H2O
NiO+H2SO4=NiSO4+H2O
NiCO3+H2SO4=NiSO4+CO2+H2O
4.卤化镍:NiF2、NiCl2、NiBr2、NiI2
三价镍化合物
1.氧化高镍
4NiO+O2=2Ni2O3
2Ni(OH)2+Br2+2OH=Ni2O3+2Br+3H2O
2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2+4H2O
Ni2O3+6HCl=2NiCl2+Cl2+3H2O
2.氢氧化高镍
4NiCO3+O2=2Ni2O3+4CO2
2Ni(OH)2+NaClO+H2O=2Ni(OH)3+NaCl
2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2+6H2O
【定义矿产分布性质物理性质 镍怎么读】配合物
1.氨配位化合物:[Ni(NH3)6]
2.氰配位化合物:[Ni(CN)4]
3.螯合物:[Ni(en)3]
4.羰基配位化合物
(a)Ni(CO)4;(b)(C2H5)2Ni
毒理学简介
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羰基镍
金属镍几乎没有急性毒性,一般的镍盐毒性也较低,但羰基镍却能产生很强的毒性 。羰基镍以蒸气形式迅速由呼吸道吸收,也能由皮肤少量吸收,前者是作业环境中毒物侵入人体的主要途径 。羰基镍在浓度为3.5μg/m时就会使人感到有如灯烟的臭味,低浓度时人有不适感觉 。吸收羰基镍后可引起急性中毒,10分钟左右就会出现初期症状,如:头晕、头疼、步态不稳,有时恶心、呕吐、胸闷;后期症状是在接触12至36小时后再次出现恶心、呕吐、高烧、呼吸困难、胸部疼痛等 。接触高浓度时发生急性化学肺炎,最终出现肺水肿和呼吸道循环衰竭而致死亡接触致死量时,事故发生后4至11日死亡 。人的镍中毒特有症状是皮肤炎、呼吸器官障碍及呼吸道癌 。
致突变性:肿瘤性转化:仓鼠胚胎5μmol/L 。
生殖毒性:大鼠经口最低中毒剂量(TDL0):158mg/kg(多代用),胚胎中毒,胎鼠死亡 。
致癌性:IARC致癌性评论:动物为阳性反应 。
迁移转化:天然水中的镍常以卤化物、硝酸盐、硫酸盐以及某些无机和有机络合物的形式溶解于水 。水中的可溶性离子能与水结合形成水合离子(Ni(H2O)6),与氨基酸、胱氨酸、富里酸等形成可溶性有机络离子,它们可以随水流迁移 。镍在水中的迁移,主要是形成沉淀和共沉淀以及在晶形沉积物中向底质迁移,这种迁移的镍共占总迁移量的80%;溶解形态和固体吸附形态的迁移仅占5% 。为此,水体中的镍大部分都富集在底质沉积物中,沉积物含镍量可达18~47ppm,为水中含镍量的38000~92000倍 。土壤中的镍主要来源于岩石风化、大气降尘、灌溉用水(包括含镍废水)、农田施肥、植物和动物遗体的腐烂等 。植物生长和农田排水又可以从土壤中带走镍 。通常,随污灌进入土壤的镍离子被土训无机和有机复合体所吸附,主要累积在表层 。
同位素
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同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量衰变产物
MeV
56Ni人造6.077天电子捕获2.13656Co
58Ni68.077%稳定
59Ni人造76,000年电子捕获1.07259Co
60Ni26.233%稳定
61Ni1.14%稳定
62Ni3.634%稳定
63Ni人造100.1年β衰变2.13763Cu
64Ni0.926%稳定
储运条件
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储存于阴凉、通风的库房 。远离火种、热源 。包装要求密封,不可与空气接触 。应与氧化剂、酸类等分开存放,切忌混储 。采用防爆型照明、通风设施 。
制备方法
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1.电解法 。将富集的硫化物矿焙烧成氧化物,用炭还原成粗镍,再经电解得纯金属镍 。
2.羰基化法 。将镍的硫化物矿与一氧化碳作用生成四羰基镍,加热后分解,又得纯度很高的金属镍 。
3.氢气还原法 。用氢气还原氧化镍,可得金属镍 。
4.在鼓风炉中混入氧置换硫,加热镍矿可得到镍的氧化物 。而此种氧化物再和与铁反应过的酸液进行作用就能得到镍金属 。
5.矿石经煅烧成氧化物后,再用水煤气或炭还原得到镍 。
生理功能
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致敏性:镍是最常见的致敏性金属,约有20%左右的人对镍离子过敏,女性患者的人数要高于男性患者,在与人体接触时,镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里面去,从而引起皮肤过敏发炎,其临床表现为皮炎和湿疹 。一旦出现致敏,镍过敏能常无限期持续 。患者所受的压力、汗液、大气与皮肤的湿度和磨擦会加重镍过敏的症状 。镍过敏性皮炎临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水疱性的皮炎,伴有苔藓化 。
临床观察:在较高等动物与人的体内,镍的生化功能尚未了解 。但体外实验,动物实验和临床观察提供了有价值的结果 。
1.体外实验显示了镍硫胺素焦磷酸(辅羧酶)、磷酸吡哆醛、卟啉、蛋白质和肽的亲和力,并证明镍也与RNA和DNA结合 。
2.镍缺乏时肝内6种脱氢酶减少,包括葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶 。这些酶参与生成NADH、无氧糖酵解、三羧循环和由氨基酸释放氮 。而且镍缺乏时显示肝细胞和线粒体结构有变化,特别是内网质不规整,线粒体氧化功能降低 。
3.贫血病人血镍含量减少,而且铁吸收减少,镍有刺激造血功能的作用,人和动物补充镍后红细胞、血红素及白细胞增加 。
生理需要:由于膳食中每日摄入镍70~260μg/d,人的需要量是根据动物实验结果推算的,可能需要量为25~35μg/d 。
过量表现:每天摄入可溶性镍250mg会引起中毒 。有些人比较敏感,摄入600μg即可引起中毒 。依据动物实验,慢性超量摄取或超量暴露,可导致心肌、脑、肺、肝和肾退行性变 。
有资料显示:每天喝含镍高的水会增加癌症发病率,特别是己患癌症在放化疗期间应必须杜绝与镍产品接触 。市场上经销的部份陶瓷制食用具应慎重选择使用,平时生活中拿一个含镍高的陶瓷具做饮水具,会提高发病机会 。
另外,也有一些非正规厂家生产的性药品也有镍的高成份 。所以对镍与人身健康应高度重视.
缺乏症:动物实验显示缺乏镍可出现生长缓慢,生殖力减弱 。
应用领域
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因为镍的抗腐蚀性佳,常被用在电镀上 。镍镉电池含有镍 。
主要用于合金(配方)(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如拉内镍,尤指用作氢化的催化剂),可用来制造货币等,镀在其他金属上可以防止生锈 。主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金,如镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金,含镍成分较高的铜镍合金,就不易腐蚀 。也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等等 。
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电解镍
电解镍:电解镍是使用电解法制成的镍,用它制造的不锈钢和各种合金钢被广泛地用于飞机、坦克、舰艇、雷达、导弹、宇宙飞船和民用工业中的机器制造、陶瓷颜料、永磁材料、电子遥控等领域 。
市场发展
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2006年1-12月,中国镍累计产量为111280.01吨,与2005年同期相比增长了22.07%;2007年1-12月,中国镍累计产量为115772.10吨,与2006年同期相比增长了8.51%;2008年1-10月,中国镍累计产量为112209.99吨,与2007年同期相比增长了8.99% 。
中国镍行业在不断发展的同时,也存在一些问题,如镍矿中多为低品味,露采比例很小,可采储量仅占总储量的10%,开采和冶炼的技术相对较为落后;选矿一般采用弱酸或弱碱介质浮选工艺,选矿能力为430万吨/年;中国镍冶炼除几家大型企业以外普遍采用火法的选锍熔炼技术,精炼镍主要采用硫化镍阳极隔膜电解和硫酸选择性浸出——电积工艺,与世界先进技术还有一定差距,因此中国开采和冶炼的成本居高不下 。
2010年预计中国镍消费量将达到40万吨/年以后,中国将成为世界最大的镍消费国 。2010年中国镍金属基础储量只有230万吨左右,2010-2013年来中国镍矿勘探没有重大进展,如果就按照这样消费下去的话,10年后中国的镍矿资源将逐渐消耗殆尽 。
2012年10月5日,中国新疆维吾尔自治区地矿部门和矿产企业经4年勘查,在新疆若羌县发现百万吨级特大型镍矿,已探得镍金属资源量128万吨 。
《2013-2017年中国金属镍行业全景调研及投资前景预测报告》资料显示,中国和美国为最大消费国 。Higo称,2013年中国镍生铁产量将增至35万吨 。镍生铁为低级铁矿石的替代品 。中国不锈钢生产商镍生铁使用量增加将抑制其对镍的风险偏好,拖累镍价 。他表示,中国需求将增加8.5%至83万吨,而包括生铁在内的产量将增长10%至54万吨 。中国需求占全球总量的47% 。[1]
截至2013年5月23日,中国库存180,024吨 。2013年全球不锈钢产量或自1月预估增长1.7%至3,650万吨 。中国产量将增加3.7%至1,680万吨 。根据国际不锈钢论坛,亚洲不锈钢产量占全球总量的70% 。
中国镍供给有两个部分组成,一部分是新产镍精矿供应,这部分占镍总供给量的72.9%,另一部分来自再生镍占27.1%,随着经济建设和钢铁工业的发展,镍的需求量不断增加 。
南非:Nkomati镍矿,位于南非共和国东部Mpumalanga地区,距离约翰内斯堡300公里处,1997年投产,为南非的第一座镍矿 。分为两个矿床:高含量矿、低含量矿 。高含量矿送至Rustenburg冶炼厂进行冶炼,低含量矿送至博斯瓦纳和津巴布韦进行冶炼 。2007年进行扩产可行性研究,预计2010年扩产项目投产 。2010年产能与产能4000吨左右(金属量) 。扩产后,开采寿命将从2023年延长至2030年,并将逐步改为露天开采 。
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