镍盐有许多种,硝酸镍、氯化镍都算,那为什么只采用硫酸镍而非其他镍盐呢?氯化镍中有氯离子的存在,容易腐蚀不锈钢材质对反应设备的要求较高,如果氯离子残留在前驱体中,后续烧结工艺时容易腐蚀窑炉;硝酸镍价格高,而且N03-硝酸根离子残留在前驱体中,在烧结工艺中会产生NO一氧化氮、NO2二氧化氮等有害气体,在工业制取中不被采用。
镍铁直接溶解
化学法制取硫酸镍方法历史悠久,最简单的就是采用硝酸和硫酸的混酸来氧化溶解金属镍,和上面我们谈到的实验室中镍与强酸反应是一样的。也就是常说的镍豆/镍粉直接溶解得到硫酸镍,这种方法设备复杂腐蚀严重、利用率低、环境污染较为严重。再通过电解又可以重新获得电解镍,也就是纯镍产品,每吨电解镍的耗电量在800-1000kWh。
原生物料生产
根据原料矿物不同分为两种,硫化镍矿与红土镍矿线路;硫化镍矿品位高很容易就能制取高冰镍,高冰镍可以制取电解镍和硫酸镍。而红土镍矿就比较复杂了,作为最主要的镍矿原料,红土镍矿分层,上层品位低但储量高,可以使用湿法高压酸浸的方法处理成MHP等湿法中间品;下层品位高,用火法处理。目前镍的主要生产路径是下层红土镍矿通过火法RKEF到镍铁,再到不锈钢(该路径占比超过50%)。
总体来说红土镍矿生成硫酸镍共有四类方法:
湿法高压酸浸路径,上层低品位红土镍矿的湿法冶炼-MHP等湿法中间品-硫酸镍+硫酸钴;
火法前硫化路径,下层高品位红土镍矿的火法冶炼硫化到低冰镍-高冰镍-硫酸镍;
火法后硫化路径,下层高品位红土镍矿的火法冶炼-镍铁-高冰镍-硫酸镍;
富氧侧吹方式,用熔炼炉替代电炉,对原材料的适用度高,增加热反应效率,核心在于硫化方式的改变。
最具代表性的企业包括瑞木、华友、青山、盛屯、中伟等等。
随着2021年全球工业活动在疫情后附属,LME的金属库存已经在下降,而且目前全球物流和航运系统还是处于混乱的状态。俄乌冲突爆发后,俄罗斯作为高纯度镍储量丰富的国家,从其供应商处获得货物变得完全不可能,同时交易所库存较低的时候也很容易遭受到逼空行情的冲击,“妖镍”风波之后LME甚至对金属价格市场波动幅度设置了15%的上限。
金属镍在全球市场中,74%用于不锈钢生产制造,在电池用途方面目前仅占5~8%,但是中国2021年的纯电动汽车新车销量增加到了上年的2.6倍,以目前全球电动车发展的趋势来看,预计对电池用途的需求会进一步扩大。
目前青山控股作为国内第一大镍铁生产商,已经蜕变成为全球最大的镍铁生产商,也是3月伦敦金属交易所LME“妖镍”事件的主角之一。青山控股在印尼拥有两大工业园区,2020年镍产量46万吨,未来还会继续大幅度扩容,来应对国内及全球快速增长的新能源电池需求。
回到镍的话题来,镍作为一种不是非常稀缺的有色金属,主要还是应用于不锈钢,从二级市场来看,新能源端带来的增长已经反应在了相应公司的股价上,资本的速度总是最快的,市场表现也总是如实反应资本预期的,未来镍的增长可能要从《“十四五”原材料工业发展规划》提出的开发“城市矿山”资源中挖掘了,有色金属稀有金属的回收再利用。或者抓准美元加息周期,在外汇储备被摧毁的国家中也实施马歇尔计划,可以把放的水流到海外的基建项目中去,掌控产业链源头、控制能源、削弱美元霸权、收获国际友谊等等好处还是很多的,可别再让水流进房地产了。
(图/文/摄:太平洋汽车网洪晓峰)
镍金属的稳定性极高,镍颗粒直接在高温火焰下灼烧,部分位置会像铁一样生成黑色氧化物,还有些部位会被亮蓝色氧化物包裹。镍有三种氧化物,即氧化亚镍(NiO),四氧化三镍(Ni3O4)及三氧化二镍(Ni2O3)。三氧化二镍仅在低温时稳定,加热至400~450℃,即离解为四氧化三镍,进一步提高温度最终变成氧化亚镍。
高纯度镍对酸腐蚀也有很高抗性,镍花置于硫酸中加热只会产生少量气泡,室温中放置一周也只会让溶液微微变绿,参加反应的镍少得可怜,如果你加大硫酸的浓度,镍会和铁一样发生钝化,表面产生致密的氧化物保护内部的镍,导致反应停止。
镍的化学性质过于稳定,所以实验室中采用的大多是颗粒更细的镍粉。镍粉制取可以采用氧化镍与氢气反应,这个反应的制取量小,纯度不高。
氧化镍与氢气加热生成镍粉与水
镍粉活泼性就很高了,和稀硫酸反应就和之前完全不同,加热后会剧烈反应快速溶解在硫酸之中,溶液的颜色也转为绿色,这个溶液可以提纯出七水合硫酸镍。镍和稀硝酸反应会更加的暴力,稍微一加热镍粉就消失不见了。
镍粉与稀硫酸反应(上)镍粉与稀硝酸反应(下)
镍与强碱反应与和强酸完全不同,镍粉甚至无法和大部分强碱进行反应,氢氧化镍的制取只能采用土办法,往镍盐溶液中添加强碱制取的氢氧化镍。
硫酸镍与氢氧化钾反应生成氢氧化镍和硫酸钾
镍粉非常的怕氨水,镍粉和浓氨水的混合物放在一起加热,镍粉很容易就被氨水侵蚀,氨对于镍离子有非常强大的络合能力。在镍盐溶液中加入浓氨水,氨能够赶跑镍盐水合物中的水,行程氨络合离子。在三元前驱体制取中需要用到一定浓度的氨水最为络合剂。
六水合硫酸镍与浓氨水反应
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