镍

镍（Nickel），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，镍金属和镍合金在2B类致癌物清单中。

制备方法

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。

应用领域

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。

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。

发现简史

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Alex Fredrik Cronstedt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Torbern Bergman制取，这才确认了它是一种元素。

矿产分布

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。

物理性质

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 8.902g/cm3

熔点 1453℃

沸点 2732℃

延展性 有良好延展性

硬度 中等

外观 银白色金属

磁性 具有磁性

可塑性 良好

耐腐蚀性 好

化学性质

化学特性

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Ni2 ；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）₂·6H2O（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。

外围电子排布 3d84s2

元素周期表位置 第四周期第Ⅷ族

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

镍（Ⅱ）化合物

氧化镍 NiC2O4=NiO CO CO2

氢氧化镍 Ni2 2OH-=Ni（OH）2

硫酸镍 2Ni 2H2SO4 2HNO3=2NiSO4 NO2 NO 3H2O

NiO H2SO4=NiSO4 H2O

NiCO3 H2SO4=NiSO4 CO2 H2O

卤化镍 NiF2、NiCl2、NiBr2、NiI2

镍（Ⅲ）化合物

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

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

配合物

氨配位化合物 [Ni（NH3）6]2

氰配位化合物 [Ni（CN）4]2-

螯合物 [Ni（en）3]2

羰基配位化合物 Ni（CO）4

（C2H5）2Ni

毒理学简介

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/m3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）2 ，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

同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量（MeV） 衰变产物

56Ni 人造 6.077天 电子捕获 2.136 56Co

58Ni 68.08% ＞7×1020年 β衰变 - 58Fe

59Ni 人造 76,000年 电子捕获 1.072 59Co

60Ni 26.23% 稳定

61Ni 1.14% 稳定

62Ni 3.63% 稳定

63Ni 人造 100.1年 β衰变 2.137 63Cu

64Ni 0.93% 稳定

储运条件

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。

生理功能

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。

市场发展

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%。

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。