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、渦輪機、高能電池 , 再到軍工產(chǎn)業(yè)中的潛艇、飛機、坦克，這些金屬制品都離不開(kāi)鎳的身影?，F代鎳主要用來(lái)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(chē)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國，鎳需求持續處于高位，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，而人類(lèi)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(shuō)，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爭。公元前300年左右，我國就出現了含鎳的兵器及合金器皿。因為鎳顏色近似銀白色，我國古時(shí)曾將鎳稱(chēng)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世紀傳入歐洲，被歐洲人稱(chēng)為“中國銀”。直到今天，在波斯語(yǔ)、阿拉伯語(yǔ)中仍把白銅稱(chēng)作“中國石”（張亞非，2019，鎳與納米鎳功能材料）。

18世紀中期，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(chēng)為“尼客爾銅”（Kupfernickel），意為“魔鬼的銅”，因為它會(huì )使工人們反胃腹瀉，嚴重時(shí)發(fā)生休克甚至死亡。后經(jīng)實(shí)驗證明，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(wú)異。1694年，希爾耐曾發(fā)表論文認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(guò)多次實(shí)驗，發(fā)現尼客爾銅中沒(méi)有銅成分。1746年，克氏在瑞典里達爾許坦地區北部的洛絲鈷礦中發(fā)現一塊綠色礦石，用硝酸溶解后，他將一塊鐵放入該溶液。根據實(shí)驗假設，鐵會(huì )迅速將溶液中的銅置換出來(lái)，出乎意料的是，預期結果并沒(méi)有實(shí)現。隨后，他將該綠色礦石置于木炭上燃燒，發(fā)現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(lái)，克倫施泰特從尼客爾銅中得到了相似的結果。綜合這些特性，克氏認為這種物質(zhì)是不同于當時(shí)已發(fā)現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Ni，英文名Nickel，來(lái)源于德文Kupfernickel。原子序數28，密度8.902克/立方厘米，熔點(diǎn)為1453℃，沸點(diǎn)為2732℃。根據張亞非《鎳與納米鎳功能材料》（第2頁(yè)）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。鎳具有良好的強度和延展性，易與其他金屬組成合金，以提高金屬材料的強度、耐高溫性和耐腐蝕性，因而被廣泛應用于生產(chǎn)工業(yè)機械和精密電子儀器、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(lèi)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(lèi)材料體系。鋼的耐沖刷腐蝕能力可以通過(guò)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、斷裂強度大、易機械加工等優(yōu)點(diǎn)。鎳具有最大的磁導率（>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，當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的材料之一。鈦鎳系合金對它原來(lái)的形狀具有超強的“記憶”，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間、上萬(wàn)次重復使用都可以準確無(wú)誤地返回原始的狀態(tài)。通過(guò)上述實(shí)例可以發(fā)現，鎳合金廣泛用于飛機、艦艇、導彈、雷達、航天飛機、坦克、拖拉機、汽車(chē)、燃氣渦輪機、微波爐、醫療設備等各種軍工制造業(yè)和機械制造業(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。其他應用領(lǐng)域為電鍍、化學(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、有機材料和高分子復合材料）領(lǐng)域的旺盛需求，鎳在電池領(lǐng)域的應用占比逐年提高。據行業(yè)數據測算，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，全球對鎳的需求逐年增加。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時(shí)，會(huì )給具有工業(yè)價(jià)值元素的提取帶來(lái)困難。鎳屬鐵族元素，在周期表中與銅毗鄰，其成鍵特性對冶金和成礦影響巨大，主要表現為在礦物中緊密結合或伴生，造成冶煉工藝的復雜化。

雖然鎳與銅的伴生為冶煉工作帶來(lái)不便，而它同時(shí)也有積極一面，即鎳氧化物的超導現象。1986年，IBM蘇黎世研究中心證明銅氧化物中存在高溫超導現象，科學(xué)家在不斷發(fā)現新的銅氧化物超導體的同時(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的類(lèi)似高溫超導材料。

03人體必需  過(guò)猶不及

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

人類(lèi)每天對鎳的需求大約在5~50微克之間，長(cháng)期暴露在鎳環(huán)境下會(huì )導致皮膚過(guò)敏，出現化膿、潰爛等現象，過(guò)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(cháng)所必需的微量營(yíng)養元素。生長(cháng)在超基性巖和蛇紋巖風(fēng)化的土壤中的植物鎳含量顯著(zhù)高于正常值。植物對鎳很敏感，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)現對植物生長(cháng)有促進(jìn)作用，特別是少量的鎳對松樹(shù)幼苗、小麥、棉花、豌豆、向日葵的生長(cháng)有刺激作用。此外，還發(fā)現鎳可促進(jìn)大豆、小麥、菜豆、豌豆種子的萌發(fā)，植物缺鎳時(shí)生長(cháng)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(lèi)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)世界衛生組織調查，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)保事項之一。鎳釋放途徑包括：金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采、金屬的冶煉、化石燃料的燃燒、農藥和化肥的施用、車(chē)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戰略資源  當以長(cháng)計

我國鎳原料對外依存度高達90%，進(jìn)口鎳礦總量占全球鎳礦進(jìn)口貿易的92.1%，長(cháng)期依靠從印度尼西亞（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“印尼”）和菲律賓兩個(gè)國家大量進(jìn)口原礦來(lái)支撐國內龐大的原生鎳產(chǎn)能需求和消費需求。印尼政府2014年頒布法令禁止出口原生鎳礦，但是可以銷(xiāo)售鎳鐵合金。于是，中國企業(yè)開(kāi)始在印尼投資鎳鐵項目，全球鎳鐵冶煉中心逐漸從中國向印尼轉移。印尼由鎳礦供應逐步轉變成鎳鐵合金出口，主要進(jìn)口國依然是中國。我國作為鎳金屬消費大國，因鎳資源的匱乏，國內產(chǎn)量只能維持在約12萬(wàn)噸，幾乎全部來(lái)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(mǎn)足經(jīng)濟發(fā)展所需。

鎳雖然重要，而在2017年前，尚未獲得如今的戰略地位，關(guān)于鎳資源的統計僅停留在硫化鎳礦的基礎上，紅土鎳礦只被少量統計。之后，在以中國青山集團為代表的中國企業(yè)在印尼開(kāi)展大規模紅土型鎳礦的投資后，紅土型鎳資源陸續被納入統計范疇，2021年全球鎳產(chǎn)量和可采儲量上升至270萬(wàn)噸和9500萬(wàn)噸。而印尼本身的鎳產(chǎn)量和可采儲量也由2017年的16.5萬(wàn)噸和450萬(wàn)噸上升至2021年的100萬(wàn)噸和2100萬(wàn)噸。

在印尼紅土型鎳礦投資的熱潮下，全球鎳金屬供應商的分布格局也發(fā)生了較大變化。從全球及中國鎳主要生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)看，2020年全球鎳金屬主要生產(chǎn)廠(chǎng)家有中國青山集團、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、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、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)格幾日內出現暴漲現象。其中，金屬鎳價(jià)格的變化更是前所未有，2日內上漲近4倍，從不到3萬(wàn)美元/噸上漲至超過(guò)10萬(wàn)美元/噸，并帶動(dòng)鋅價(jià)和銅價(jià)創(chuàng )歷史新高。隨著(zhù)人類(lèi)對宜居地球的向往，環(huán)境保護必將得到更多的重視，“小而精”產(chǎn)品也將受到更多的青睞。鎳在戰略性新興產(chǎn)業(yè)中，尤其是電池領(lǐng)域的需求會(huì )越來(lái)越多。我國鎳資源現狀短時(shí)間內不會(huì )得到改善，所以要建立長(cháng)期穩定且有效的鎳供給鏈，保證國內大循環(huán)中制造業(yè)的平穩運行。納米鎳

更新日期：2023-03-14

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