從日常生活中的電烤箱、剪刀、鋼尺 , 到工業(yè)生產(chǎn)中的起重機(jī)、渦輪機(jī)、高能電池 , 再到軍工產(chǎn)業(yè)中的潛艇、飛機(jī)、坦克，這些金屬制品都離不開鎳的身影?，F(xiàn)代鎳主要用來冶煉不銹鋼，在新能源電池領(lǐng)域的需求迅速增大，而鎳作為伴生元素出現(xiàn)在銅礦石中又會(huì)造成冶煉困難。在我們追求綠水青山的愿景下，環(huán)保電動(dòng)汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，鎳行業(yè)隨之蓬勃發(fā)展。目前，我國是全球最大的鎳消費(fèi)國，鎳需求持續(xù)處于高位，而鎳資源“家底”很薄，九成以上的鎳需要進(jìn)口。

01古老金屬  近代重逢

鎳，在物質(zhì)文明發(fā)展中起到了“四兩撥千金”作用。盡管鎳元素在1751年才由瑞典化學(xué)家克倫施泰特發(fā)現(xiàn)，而人類使用鎳的歷史可以一直追溯到上古時(shí)期，如古埃及、古巴比倫和古代中國?？梢哉f，鎳是既“古老”又“年輕”的金屬。古埃及、古巴比倫和古代中國，人們都曾用鎳含量很高的隕鐵制作成上好的鐵器用于冷兵器戰(zhàn)爭(zhēng)。公元前300年左右，我國就出現(xiàn)了含鎳的兵器及合金器皿。因?yàn)殒囶伾沏y白色，我國古時(shí)曾將鎳稱為“白銅”（鎳與銅的合金）。西漢時(shí)期，我國就已熟練掌握白銅制取工藝。例如，云南地區(qū)生產(chǎn)的白銅中鎳含量很高，中國生產(chǎn)的白銅器物自16世紀(jì)傳入歐洲，被歐洲人稱為“中國銀”。直到今天，在波斯語、阿拉伯語中仍把白銅稱作“中國石”（張亞非，2019，鎳與納米鎳功能材料）。

18世紀(jì)中期，一種質(zhì)量重而表面呈紅棕色并帶有綠色斑點(diǎn)的礦石在德意志常被用于制造青色玻璃。采礦工將其稱為“尼客爾銅”（Kupfernickel），意為“魔鬼的銅”，因?yàn)樗鼤?huì)使工人們反胃腹瀉，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生休克甚至死亡。后經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，尼客爾銅是鎳的砷化物，即紅砷鎳礦。尼客爾銅溶于酸呈綠色，與一般銅鹽溶液無異。1694年，希爾耐曾發(fā)表論文認(rèn)為尼客爾銅是鈷或砷與銅的混合物，然而，克倫施泰特則通過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)尼客爾銅中沒有銅成分。1746年，克氏在瑞典里達(dá)爾許坦地區(qū)北部的洛絲鈷礦中發(fā)現(xiàn)一塊綠色礦石，用硝酸溶解后，他將一塊鐵放入該溶液。根據(jù)實(shí)驗(yàn)假設(shè)，鐵會(huì)迅速將溶液中的銅置換出來，出乎意料的是，預(yù)期結(jié)果并沒有實(shí)現(xiàn)。隨后，他將該綠色礦石置于木炭上燃燒，發(fā)現(xiàn)該礦石變成黑色塊渣，再加入三分黑溶劑，得到一種粗金屬，其表面呈淡黃色，切面呈銀白色，由小薄片組成，堅(jiān)硬而脆，可被磁石輕微吸引。如果將其溶解于硝酸、王水和鹽酸中，可得到綠色溶液。后來，克倫施泰特從尼客爾銅中得到了相似的結(jié)果。綜合這些特性，克氏認(rèn)為這種物質(zhì)是不同于當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的所有金屬的一種新金屬。隨后，他將這種金屬命名為“鎳”，并于1751年將其研究成果發(fā)表在瑞典皇家科學(xué)院院刊上。

鎳，化學(xué)符號(hào)Ni，英文名Nickel，來源于德文Kupfernickel。原子序數(shù)28，密度8.902克/立方厘米，熔點(diǎn)為1453℃，沸點(diǎn)為2732℃。根據(jù)張亞非《鎳與納米鎳功能材料》（第2頁）中所述，鎳在地球中的含量居第5位，僅次于硅、氧、鐵、鎂。地核中含有大量鎳，地殼中鎳的含量則較低，居第22位，平均僅為47微克/克。鎳具有良好的強(qiáng)度和延展性，易與其他金屬組成合金，以提高金屬材料的強(qiáng)度、耐高溫性和耐腐蝕性，因而被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械和精密電子儀器、冶金和電鍍等領(lǐng)域。

02合金伴生  兼而有之

鎳是一種兼具神奇與平凡的金屬，它“神奇”的一面是鎳合金，“平凡”的一面是伴生鎳，如銅礦石中的鎳。

鎳及鎳合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性，不同的類型可以在還原性/氧化性酸、堿、鹽、氯離子等介質(zhì)中起到不可代替的作用，是目前最為完整、全能的耐蝕合金類材料體系。鋼的耐沖刷腐蝕能力可以通過表面噴涂鎳鋁青銅涂層材料而提高4倍，鎳與鐵、鈷、鉻、錳等能形成固溶體合金，具有高熔點(diǎn)、耐海水侵蝕及高溫氧化、斷裂強(qiáng)度大、易機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)。鎳具有最大的磁導(dǎo)率（>600微米），是最佳的軟磁材料，與鋁、鈷制成的合金，磁性變得更強(qiáng)，當(dāng)這種合金受到電磁鐵吸引時(shí)，可以吊起比它本身重60倍的物體，所以鎳也是制造電磁起重機(jī)的材料之一。鈦鎳系合金對(duì)它原來的形狀具有超強(qiáng)的“記憶”，經(jīng)過長時(shí)間、上萬次重復(fù)使用都可以準(zhǔn)確無誤地返回原始的狀態(tài)。通過上述實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，鎳合金廣泛用于飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈、雷達(dá)、航天飛機(jī)、坦克、拖拉機(jī)、汽車、燃?xì)鉁u輪機(jī)、微波爐、醫(yī)療設(shè)備等各種軍工制造業(yè)和機(jī)械制造業(yè)。

鎳及其化合物主要用途是作為合金元素生產(chǎn)不銹鋼，全球約65%、中國約85%的鎳用于冶煉不銹鋼。其他應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡婂儭⒒瘜W(xué)電源、石油化工，以及顏料和染料等材料領(lǐng)域。由于新能源領(lǐng)域，特別是以中國為代表的“三元材料”（由三種元素或者單質(zhì)及化合物組成的合金、非金屬材料、有機(jī)材料和高分子復(fù)合材料）領(lǐng)域的旺盛需求，鎳在電池領(lǐng)域的應(yīng)用占比逐年提高。據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)測(cè)算，目前電池行業(yè)用鎳量已由2010年前的3% 上升至2021年的約10%。在以中國為代表的不銹鋼和新能源電池材料領(lǐng)域的旺盛需求刺激下，全球?qū)︽嚨男枨笾鹉暝黾?。納米鎳

很多金屬元素可以伴生產(chǎn)出，如銅礦中的錸、金礦中的碲。鎳作為伴生元素在礦石中出現(xiàn)時(shí)，會(huì)給具有工業(yè)價(jià)值元素的提取帶來困難。鎳屬鐵族元素，在周期表中與銅毗鄰，其成鍵特性對(duì)冶金和成礦影響巨大，主要表現(xiàn)為在礦物中緊密結(jié)合或伴生，造成冶煉工藝的復(fù)雜化。

雖然鎳與銅的伴生為冶煉工作帶來不便，而它同時(shí)也有積極一面，即鎳氧化物的超導(dǎo)現(xiàn)象。1986年，IBM蘇黎世研究中心證明銅氧化物中存在高溫超導(dǎo)現(xiàn)象，科學(xué)家在不斷發(fā)現(xiàn)新的銅氧化物超導(dǎo)體的同時(shí)，也把目光投向了周期表中銅旁邊的鎳，鎳氧化物因此被廣泛關(guān)注，并被寄予厚望，人們希望制備出以鎳為基礎(chǔ)的類似高溫超導(dǎo)材料。

03人體必需  過猶不及

鎳是人體必需的微量元素，在人體內(nèi)含量極微，直到1974年才被證明是人體必需的生命元素之一。它影響著某些酶的活性，對(duì)維持細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)具有重要作用，同時(shí)還參與各種生理、生化和生長反應(yīng)。但生物體對(duì)鎳的需求量是有限的，超出一定的范圍就會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生多種毒害作用。

人類每天對(duì)鎳的需求大約在5~50微克之間，長期暴露在鎳環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致皮膚過敏，出現(xiàn)化膿、潰爛等現(xiàn)象，過量的鎳還可能會(huì)誘發(fā)多種癌癥。鎳缺乏可引起糖尿病、貧血、肝硬化、尿毒癥、腎衰、肝脂質(zhì)和磷脂質(zhì)代謝異常等病癥。

同樣地，鎳廣泛分布于植物界，是植物生長所必需的微量營養(yǎng)元素。生長在超基性巖和蛇紋巖風(fēng)化的土壤中的植物鎳含量顯著高于正常值。植物對(duì)鎳很敏感，鎳鹽可以作為殺菌劑。最初人們把鎳鹽作為殺菌劑利用在植物上時(shí)，發(fā)現(xiàn)對(duì)植物生長有促進(jìn)作用，特別是少量的鎳對(duì)松樹幼苗、小麥、棉花、豌豆、向日葵的生長有刺激作用。此外，還發(fā)現(xiàn)鎳可促進(jìn)大豆、小麥、菜豆、豌豆種子的萌發(fā)，植物缺鎳時(shí)生長發(fā)育受到抑制，甚至不能完成生命周期。植物主要從土壤中吸收鎳，不同土壤類型中的鎳含量及其有效性不同，而且受成土母質(zhì)及工業(yè)活動(dòng)等影響。

鎳是引起我國土壤污染的八大重金屬之一。鎳的冶煉、生產(chǎn)環(huán)境也會(huì)造成鎳粉塵的大量釋放，危害人體健康。鎳冶煉工人易患鼻咽癌和肺癌。經(jīng)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，全球最大的鎳生產(chǎn)基地俄羅斯諾里爾斯克市（Norilsk）的居民平均壽命低于俄羅斯全國平均壽命的主要原因就是鎳的排放與污染。目前鎳釋放已成為歐美國家重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)保事項(xiàng)之一。鎳釋放途徑包括：金屬礦產(chǎn)的開采、金屬的冶煉、化石燃料的燃燒、農(nóng)藥和化肥的施用、車輛廢氣排放、房屋拆遷廢物的處理、垃圾的堆放與焚燒，等等。納米鎳

04戰(zhàn)略資源  當(dāng)以長計(jì)

我國鎳原料對(duì)外依存度高達(dá)90%，進(jìn)口鎳礦總量占全球鎳礦進(jìn)口貿(mào)易的92.1%，長期依靠從印度尼西亞（下文簡(jiǎn)稱“印尼”）和菲律賓兩個(gè)國家大量進(jìn)口原礦來支撐國內(nèi)龐大的原生鎳產(chǎn)能需求和消費(fèi)需求。印尼政府2014年頒布法令禁止出口原生鎳礦，但是可以銷售鎳鐵合金。于是，中國企業(yè)開始在印尼投資鎳鐵項(xiàng)目，全球鎳鐵冶煉中心逐漸從中國向印尼轉(zhuǎn)移。印尼由鎳礦供應(yīng)逐步轉(zhuǎn)變成鎳鐵合金出口，主要進(jìn)口國依然是中國。我國作為鎳金屬消費(fèi)大國，因鎳資源的匱乏，國內(nèi)產(chǎn)量只能維持在約12萬噸，幾乎全部來自甘肅金川銅鎳硫化物礦床，每年需要大量進(jìn)口鎳金屬資源以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需。

鎳雖然重要，而在2017年前，尚未獲得如今的戰(zhàn)略地位，關(guān)于鎳資源的統(tǒng)計(jì)僅停留在硫化鎳礦的基礎(chǔ)上，紅土鎳礦只被少量統(tǒng)計(jì)。之后，在以中國青山集團(tuán)為代表的中國企業(yè)在印尼開展大規(guī)模紅土型鎳礦的投資后，紅土型鎳資源陸續(xù)被納入統(tǒng)計(jì)范疇，2021年全球鎳產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量上升至270萬噸和9500萬噸。而印尼本身的鎳產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量也由2017年的16.5萬噸和450萬噸上升至2021年的100萬噸和2100萬噸。

在印尼紅土型鎳礦投資的熱潮下，全球鎳金屬供應(yīng)商的分布格局也發(fā)生了較大變化。從全球及中國鎳主要生產(chǎn)廠家來看，2020年全球鎳金屬主要生產(chǎn)廠家有中國青山集團(tuán)、俄羅斯諾里爾斯克鎳業(yè)、巴西淡水河谷、江蘇德龍鎳業(yè)、中國金川集團(tuán)、必和必拓等公司，這6家公司的鎳產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的60% 以上份額。其中，中國青山集團(tuán)、江蘇德龍鎳業(yè)是依靠紅土鎳礦一舉成名的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)，其他4家企業(yè)則均屬于之前的傳統(tǒng)硫化鎳生產(chǎn)商。

受地緣政治沖突的影響，許多大宗商品價(jià)格發(fā)生大幅度波動(dòng)，幾乎所有基本金屬礦產(chǎn)及其產(chǎn)品價(jià)格幾日內(nèi)出現(xiàn)暴漲現(xiàn)象。其中，金屬鎳價(jià)格的變化更是前所未有，2日內(nèi)上漲近4倍，從不到3萬美元/噸上漲至超過10萬美元/噸，并帶動(dòng)鋅價(jià)和銅價(jià)創(chuàng)歷史新高。隨著人類對(duì)宜居地球的向往，環(huán)境保護(hù)必將得到更多的重視，“小而精”產(chǎn)品也將受到更多的青睞。鎳在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，尤其是電池領(lǐng)域的需求會(huì)越來越多。我國鎳資源現(xiàn)狀短時(shí)間內(nèi)不會(huì)得到改善，所以要建立長期穩(wěn)定且有效的鎳供給鏈，保證國內(nèi)大循環(huán)中制造業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行。納米鎳

更新日期：2023-03-14

上一篇： 全球重磅金屬3D打印材料新進(jìn)展 下一篇： 等離子體技術(shù)制備球形粉體研究