鎳是一種堅(jiān)硬的銀白色金屬,是我們?nèi)粘I畹谋匦杵罚瑥挠矌诺诫姵卦俚讲讳P鋼,無(wú)處不在。
鎳:唯一以魔鬼命名的金屬
你知道鎳的名字來(lái)源于德語(yǔ)“Kupfernickel”嗎?
在 1600 年代,一種深紅色的礦石,通常帶有綠色涂層,是德國(guó)薩克森州銅礦工的來(lái)源。他們?cè)噲D提取銅從它但失敗了,那些負(fù)責(zé)處理神秘礦石的人開(kāi)始出現(xiàn)中毒跡象。許多人開(kāi)始出現(xiàn)劇烈的胃痛,導(dǎo)致嘔吐和腹瀉,其他人則眩暈,發(fā)生事故和跌倒。一些在冶煉廠(chǎng)工作的人甚至精神錯(cuò)亂、休克或死亡。
礦工們得出結(jié)論,礦石不是銅,而是偽裝成銅的東西。他們確信這是魔鬼的惡作劇。因此將其命名為 Kupfernickel,意思是“老尼克的銅”。老尼克是撒克遜神話(huà)中邪惡精靈的名字,也被用作魔鬼的俗稱(chēng)。
1751 年至 1754 年間,瑞典化學(xué)家 Axel Cronstedt 進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)以確定 kupfernickel 的真實(shí)性質(zhì)。我們現(xiàn)在知道 kupfernickel 是砷化鎳或 niccolite。砷化鎳有毒,這就解釋了礦工中毒的原因。
在發(fā)現(xiàn)它的化學(xué)反應(yīng)與他對(duì)銅化合物的預(yù)期不同后,他用木炭加熱 kupfernickel 以產(chǎn)生一種堅(jiān)硬的白色金屬,僅其顏色就表明它不可能是銅。它的特性,包括它的磁性,使他得出結(jié)論,他已經(jīng)分離出一種新的金屬元素。
克朗斯泰特將這種新元素命名為鎳,以他從中分離出來(lái)的 kupfernickel 命名。
鎳特性
鎳是用途最廣泛的金屬之一,從我們?cè)趶N房中使用的器具到連接城市的橋梁和有助于實(shí)現(xiàn)低碳未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)電池。秘訣在于其出色的物理和化學(xué)性能。
鎳具有很高的熔點(diǎn),高達(dá)1453℃,具有高延展性,同時(shí)抗腐蝕抗氧化,在室溫下具有磁性,可電鍍沉積,具有催化特性,可以完全回收。
電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)增長(zhǎng)刺激鎳需求
鎳是鋰離子電池的主要正極材料。電池中的鎳有助于以更低的成本提供更高的能量密度和更大的存儲(chǔ)容量。
盡管電動(dòng)汽車(chē)(EV)目前在全球汽車(chē)存量中所占比例相對(duì)較小,但其市場(chǎng)份額正在增加,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。一些預(yù)測(cè)表明,到 2025 年,它們將占汽車(chē)總數(shù)的 10% 以上,其中大部分將由含鎳鋰離子電池供電。
2021 年僅占整個(gè)市場(chǎng)的 7%,伍德麥肯齊預(yù)計(jì)到 2040 年,電池使用量將增長(zhǎng)到鎳消費(fèi)量的 40%。這將推動(dòng)鎳需求量翻一番,達(dá)到每年 600 萬(wàn)噸。
需要 1 級(jí)鎳
電池制造商需要 1 類(lèi)鎳來(lái)生產(chǎn)硫酸鎳——用于鋰離子電池陰極的化合物。I 類(lèi)鎳的鎳含量為 99.98% 或更高,通常存在于硫化鎳礦床中。不幸的是,大型、高質(zhì)量的硫化鎳礦床正在迅速枯竭,并且越來(lái)越難找到新的礦床。
在尋找新的硫化鎳礦的同時(shí),要加大對(duì)紅土鎳礦資源的利用。
紅土礦石主要有兩種分類(lèi):褐鐵礦和腐泥土。褐鐵礦紅土易于開(kāi)采,但質(zhì)量較低,需要額外的加工步驟(高壓酸浸 (HPAL))來(lái)生產(chǎn) 1 類(lèi)鎳。