中国有色金属工业协会  主管

中国有色金属技术开发交流中心  主办

您的当前位置:首页 > 科普 > 金属分类 > 重金属 > 正文

来源: 更新时间: 2020-03-16

一、镍的性质
       镍是一种银白色的金属,熔点1453±1℃,沸点2800℃,其物理性质主要表现:密度:在20℃时为8.908g/cm3,可靠数值为8.9~8.908 g/cm3,熔点时液体镍的密度为7.9 g/cm3。比热:在0℃~1000℃的温度范围内变动为420~620j/kg?K,在居里点或其附近有一显著的高峰,此温度下失去铁磁性。电阻:在20℃时按其纯度99.99%~99.8%变动为6.8~9.9μΩcm。磁性:镍是许多磁性物料(从高导磁率的软磁合金到高矫顽力的永磁合金)的主要组成部分,其含量常为10%~20%。
二、镍的主要用途
       由于镍具有良好的机械强度、延展性和很高的化学稳定性,所以随着新技术革命和产业变革大潮的推进,已经成为人类社会使用的基本常用金属。尤其是在不锈钢、高温合金、电镀、电池、化工等领域得到大量使用,是发展战略性新兴产业和国防科技,支撑人类高水平物质文化生活的不可缺少的金属材料。
三、镍的资源
       中国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和氧化镍矿两大类,但是以硫化铜镍矿为主,约占全国总量的90%,并且共伴生矿产多、综合利用价值高;氧化镍矿约占总量的10%,构成上与世界总体情况正好相反。与国外资源相比,中国镍矿资源具有两个显著特点:一是矿石品位较富,平均镍大于1%的硫化镍富矿约占全国的40%;二是镍资源分布高度集中,甘肃、云南、吉林及新疆四省(区)的镍矿储量约占全国总量的85%左右。与此同时,中国镍资源形势不容乐观,在国内发现金川矿区这样大型镍矿资源的可能性已经不大,由于没有新的大型矿床资源支撑,中国镍资源短缺矛盾将日益突出。
       进入21世纪,中国开发建设的镍矿山有:
       云南元江镍矿。元江镍矿项目由云南坤能矿冶研究有限公司建设,2002年9月完成露天开采等6条生产线的建设,同时,进行了扩大流程验证试验、工业试验和分段试车,建成工业试验生产线,生产出粗氢氧化镍产品、电解镍产品。2005年3月,云南锡业集团有限责任公司在整体收购云南坤能矿冶研究有限公司的基础上,成立了云锡集团元江镍业有限责任公司。这是中国第一家大型红土镍矿开发、研究,集采、选、冶为一体的联合企业。年出矿量约30万吨,镍的品位为1%。云锡元江镍业的镍产能为2000吨/年。
       新疆哈密黄山铜镍矿。2008年初动工建设,按照新疆有色冶金设计院的设计规划,前期开发600米以上32号矿群,后期开发600米以下30号矿群。2013年新疆有色集团亚亚克斯资源开发股份有限公司哈密黄山铜镍矿一期4000吨/日(132万吨/年)工程建成试车成功。
       新疆哈密黄山东铜镍矿。黄山东铜镍矿12号、17号矿区分别于1999年、2002年投产,矿区设计规模分别为32万吨/年、22万吨/年,隶属于哈密亚克斯资源开发股份有限公司。
       新疆哈密黄山南铜镍矿。新疆瑞伦矿业有限责任公司自2007年6月开始对黄山南区域进行风险勘探工作。2007年至2008年累计完成钻探工程量8.16万米,黄山南铜镍矿区评审备案的矿石量为5034万吨,金属镍储量为15.17万吨,矿床规模为大型。哈密黄山南铜镍矿采、选工程计划分两期建设,建设规模为年采、选矿石90万吨(3000吨/日)。采矿工程于2008年5月开始建设,选矿工程于2009年6月开工。一期项目2011年投产;二期项目2013年建成投产。
       新疆哈密图拉尔根铜镍矿。图拉尔根铜镍矿是21世纪以来东天山新发现的中型铜镍矿。2007年4月矿山开建,由新疆有色集团新鑫矿业股份有限公司和青海西部稀贵金属有限公司共同开发建设,2010年9月哈密和鑫矿业图拉尔根铜镍矿采选工程试产。矿山生产规模为2000吨/日,年产金属镍2600吨、铜1800吨。
       河南周庵铜镍矿。河南省南阳市唐河县周庵铜镍矿床是一个隐伏的大型矿床,经可行性研究认证,该矿床工业矿石和低品位矿石计划同时混合开采,唐河时代矿业有限责任公司拥有周庵铜镍矿采矿权许可证。矿山生产规模确定为日处理矿石1万吨,矿山服务年限达20.72年。矿石经磨浮选别后产出单一的混合精矿,混合精矿由冶炼厂在冶炼过程中进行单元素分离,取得镍、铜及金、银、钴、锇、铱、钌、铑等金属及附产硫酸,根据工程进度,该矿山定于2017年第四季度投产。
四、镍的提取与制备
       由于镍矿石和精矿具有品位低、成分复杂、伴生脉石多、难熔特点,因而使镍的生产方法比较复杂。根据矿石的种类、品位和用户要求的不同,可以生产多种不同形态的产品,通常有纯镍类:电镍、镍丸、镍块、镍锭、镍粉;非纯镍类:烧结氧化镍与镍铁等。近30年来,由于合金钢冶炼技术的进步,原来大多数采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂,已改用非纯镍类,因为这样较为经济。目前国外非纯镍类的消耗量占总消耗量的30%以上。
       硫化镍矿的火法冶炼主要包括造锍熔炼、低镍锍的吹炼、高镍锍的分离以及电解精炼等过程,造锍熔炼的工艺流程和设备类似于铜熔炼,但不同之处在于吹炼不能得到粗镍金属而只能得到镍锍。
      进入新世纪以来,中国在镍冶金领域取得快速发展,一批代表当今世界先进水平的生产工艺得到推广应用。
     ●RKEF工艺成为镍铁行业主流。回转窑-电炉(RKEF)工艺是目前红土镍矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼工艺流程,其工序为:干燥、焙烧-预还原、电炉熔炼、精炼等。先进且环保的RKEF工艺已经被镍铁行业接受,并成为主流。中国镍铁生产约70%采用该生产工艺。
     ●富氧顶吹浸没喷枪熔池熔炼工艺的应用。2008年10月,金川公司富氧顶吹镍熔炼项目竣工投产,采用奥斯麦特富氧顶吹浸没喷枪熔池熔炼工艺,在世界上首次将富氧顶吹浸没熔池熔炼技术运用于镍熔炼工艺中,属重大技术突破。富氧顶吹镍熔炼技术的实质在于使用浸没于熔池的垂直喷枪,具有反应速度快、处理能力大、环境污染小、烟尘产率低等特点。单台顶吹熔炼炉产能是电炉的3~4倍;回收率高于电炉系统;顶吹熔炼炉系统高镍锍能耗低于电炉系统30%,单位加工费低于电炉系统15%。
五、镍的深加工及其应用
       镍加工产品可分为压延加工产品和镍化合物产品两类。镍压延加工产品主要有纯镍及镍精密合金、合金管棒材、异型材、线棒材和镍合金板带材等。镍化合物主要包括硫酸镍、氧化亚镍、氯化镍、氢氧化镍、电池材料镍钴锰三元复合氢氧化物电解镍粉、羰基镍粉、雾化镍粉等。
       国内从事镍基合金板带研究及生产的机构主要是钢铁研究总院、宝钢特钢事业部、浦钢公司、抚顺特钢厂和长城特钢厂,且产品仅为单张板,尚未生产宽幅热轧卷板。国内电力、油气开采、石化及军工领域所用高端镍基合金板带材、管材主要还是依赖进口。在镍基耐蚀合金板带材方面,国内尚无连续轧制生产设备。国内主要的镍合金生产厂家近期也出台规划并开工建设了部分加工条件保障项目,但是在短期内对镍基合金加工规模和大宗产品产能的大幅提升尚无法实现。
      中国镍基合金主要加工工艺技术的进展情况。
     ●熔铸工艺。高温合金的熔炼方法主要有单炼和双炼工艺。其中单炼包括:AAM(电弧炉熔炼)、AIM(感应炉熔炼)、VIM(真空感应炉熔炼)、真空电弧熔炼(VAR)、电渣熔炼(ESM)、电子束熔炼(EBM)、电子束冷室炉床熔炼(EBCHR)、等离子电弧炉熔炼(PAF),等离子感应炉熔炼(PIF)等;双炼包括真空电弧重熔(VAR),真空电弧双电极重熔(VADER),双真空熔炼(VIR),非自耗(NAV),等离子(PMV),电渣重熔(ESR),真空感应加电渣重熔(EVR),NER(非自耗),PAR(等离子重熔),EBM(电子束重熔),VEB或VIM+EBCFM(真空感应加电子束),NEB(非自耗电极加电子束)等。
     ●变形加工工艺。由于镍基合金的变形抗力大,属难变形金属,一次变形量通常不宜超过50%,故多采用多轧程轧制。通过锻造、轧制(包括热、冷轧制)工艺实现变形,其目的包括破碎铸造组织,优化微观组织结构。对于热塑性差的合金甚至可采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。
国内镍合金线棒材常用的轧制工艺有横列式轧制、复二重轧制、半连续轧制和全连续轧制,受其品种多、批量小的影响,国内全连续轧制一般采用较少,绝大部分采用横列式轧制技术和复二重轧制技术,近年来半连续轧制技术得到广泛应用。而对于板材,虽然无连续轧制生产设备的历史已被终结,但产品最大宽度仅达1250毫米,最大卷重16吨。
镍基合金板带的热轧态和室温态机械强度高于通常的不锈钢,加工硬化曲线变化大,难变形,需多轧程生产,且产品种类多、批量小,全套生产工艺要求调整灵活,因此在制造装配方面急需专门研究。人们对于六辊粗轧机的选型、配置及优化,生产线自动控制,生产线主要工艺参数和工艺装备等有探讨。
     ●电铸工艺技术。电铸是电沉积技术的三大应用领域之一,也是电沉积技术的其他两个应用领域——电镀和电冶金的综合,是一种利用金属离子阴极电沉积原理制取产品的工艺技术。电铸材料主要有镍及其合金等。电铸镍及镍基合金技术在制造具有复杂型面、微细形貌、尺寸精密、薄壁零件等方面具有独特的优越性,再加上材料、工艺、设备的技术改进,这门传统的工艺技术将在电子、微机械、航空航天、生物、医疗等领域发挥更大的作用。电铸工艺技术的研究向3个方面深入发展:一是研究新型材料和工艺设备;二是探索复制特种零件的工艺方法;三是研究微细电铸进行精密和超精密加工。
六、主要镍企业


网站编辑:admin
声明

如需了解更多信息,请登录中国有色金属科技信息网:www.cnitdc.com

中国有色金属科技信息网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。凡注明文章来源为“中国有色金属工业技术开发交流中心(简称”技术开发交流中心“)”或 “中国有色金属科技信息网”的文章,均为本网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。如需转载,转载方必须与中国有色金属科技信息网( 邮件:kf@cnitdc.com 或 电话:010-63971438)联系,签署授权协议,取得转载授权; 凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色金属科技信息网或非本单位相关机构)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,供读者参考。 若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色金属科技信息网概不负任何责任。