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(jī)、渦輪機(jī)、高能電池 , 再到軍工產(chǎn)業(yè)中的潛艇、飛機(jī)、坦克，這些金屬制品都離不開鎳的身影。現(xiàn)代鎳主要用來冶煉不銹鋼，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(xiàn)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)汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，鎳行業(yè)隨之蓬勃發(fā)展。目前，我國(guó)是全球最大的鎳消費(fèi)國(guó)，鎳需求持續(xù)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(xiàn)，而人類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(guó)?？梢哉f，鎳是既“古老”又“年輕”的金屬。古埃及、古巴比倫和古代中國(guó)，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(zhàn)爭(zhēng)。公元前300年左右，我國(guó)就出現(xiàn)了含鎳的兵器及合金器皿。因?yàn)殒囶伾沏y白色，我國(guó)古時(shí)曾將鎳稱為“白銅”（鎳與銅的合金）。西漢時(shí)期，我國(guó)就已熟練掌握白銅制取工藝。例如，云南地區(qū)生產(chǎn)的白銅中鎳含量很高，中國(guó)生產(chǎn)的白銅器物自16世紀(jì)傳入歐洲，被歐洲人稱為“中國(guó)銀”。直到今天，在波斯語、阿拉伯語中仍把白銅稱作“中國(guó)石”（張亞非，2019，鎳與納米鎳功能材料）。

18世紀(jì)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。采礦工將其稱為“尼客爾銅”（Kupfernickel），意為“魔鬼的銅”，因?yàn)樗鼤?huì)使工人們反胃腹瀉，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生休克甚至死亡。后經(jīng)實(shí)驗(yàn)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，與一般銅鹽溶液無異。1694年，希爾耐曾發(fā)表論文認(rèn)為尼客爾銅是鈷或砷與銅的混合物，然而，克倫施泰特則通過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)尼客爾銅中沒有銅成分。1746年，克氏在瑞典里達(dá)爾許坦地區(qū)北部的洛絲鈷礦中發(fā)現(xiàn)一塊綠色礦石，用硝酸溶解后，他將一塊鐵放入該溶液。根據(jù)實(shí)驗(yàn)假設(shè)，鐵會(huì)迅速將溶液中的銅置換出來，出乎意料的是，預(yù)期結(jié)果并沒有實(shí)現(xiàn)。隨后，他將該綠色礦石置于木炭上燃燒，發(fā)現(xiàn)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(jiān)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，克倫施泰特從尼客爾銅中得到了相似的結(jié)果。綜合這些特性，克氏認(rèn)為這種物質(zhì)是不同于當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)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(hào)Ni，英文名Nickel，來源于德文Kupfernickel。原子序數(shù)28，密度8.902克/立方厘米，熔點(diǎn)為1453℃，沸點(diǎn)為2732℃。根據(jù)張亞非《鎳與納米鎳功能材料》（第2頁）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(qiáng)度和延展性，易與其他金屬組成合金，以提高金屬材料的強(qiáng)度、耐高溫性和耐腐蝕性，因而被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工業(yè)機(jī)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、全能的耐蝕合金類材料體系。鋼的耐沖刷腐蝕能力可以通過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(qiáng)度大、易機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)。鎳具有最大的磁導(dǎo)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(qiáng)，當(dāng)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(jī)的材料之一。鈦鎳系合金對(duì)它原來的形狀具有超強(qiáng)的“記憶”，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間、上萬次重復(fù)使用都可以準(zhǔn)確無誤地返回原始的狀態(tài)。通過上述實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，鎳合金廣泛用于飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈、雷達(dá)、航天飛機(jī)、坦克、拖拉機(jī)、汽車、燃?xì)鉁u輪機(jī)、微波爐、醫(yī)療設(shè)備等各種軍工制造業(yè)和機(jī)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(guó)約85%的鎳用于冶煉不銹鋼。其他應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡婂?、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(guó)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(jī)材料和高分子復(fù)合材料）領(lǐng)域的旺盛需求，鎳在電池領(lǐng)域的應(yīng)用占比逐年提高。據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)測(cè)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(guó)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?qū)︽嚨男枨笾鹉暝黾?。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(xiàn)時(shí)，會(huì)給具有工業(yè)價(jià)值元素的提取帶來困難。鎳屬鐵族元素，在周期表中與銅毗鄰，其成鍵特性對(duì)冶金和成礦影響巨大，主要表現(xiàn)為在礦物中緊密結(jié)合或伴生，造成冶煉工藝的復(fù)雜化。

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

03人體必需  過猶不及

鎳是人體必需的微量元素，在人體內(nèi)含量極微，直到1974年才被證明是人體必需的生命元素之一。它影響著某些酶的活性，對(duì)維持細(xì)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(zhǎng)反應(yīng)。但生物體對(duì)鎳的需求量是有限的，超出一定的范圍就會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生多種毒害作用。

人類每天對(duì)鎳的需求大約在5~50微克之間，長(zhǎng)期暴露在鎳環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致皮膚過敏，出現(xiàn)化膿、潰爛等現(xiàn)象，過量的鎳還可能會(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(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。生長(zhǎng)在超基性巖和蛇紋巖風(fēng)化的土壤中的植物鎳含量顯著高于正常值。植物對(duì)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(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，特別是少量的鎳對(duì)松樹幼苗、小麥、棉花、豌豆、向日葵的生長(zhǎng)有刺激作用。此外，還發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)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(guó)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(wèi)生組織調(diào)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(guó)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(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)保事項(xiàng)之一。鎳釋放途徑包括：金屬礦產(chǎn)的開采、金屬的冶煉、化石燃料的燃燒、農(nóng)藥和化肥的施用、車輛廢氣排放、房屋拆遷廢物的處理、垃圾的堆放與焚燒，等等。納米鎳

04戰(zhàn)略資源  當(dāng)以長(zhǎng)計(jì)

我國(guó)鎳原料對(duì)外依存度高達(dá)90%，進(jìn)口鎳礦總量占全球鎳礦進(jìn)口貿(mào)易的92.1%，長(zhǎng)期依靠從印度尼西亞（下文簡(jiǎn)稱“印尼”）和菲律賓兩個(gè)國(guó)家大量進(jìn)口原礦來支撐國(guó)內(nèi)龐大的原生鎳產(chǎn)能需求和消費(fèi)需求。印尼政府2014年頒布法令禁止出口原生鎳礦，但是可以銷售鎳鐵合金。于是，中國(guó)企業(yè)開始在印尼投資鎳鐵項(xiàng)目，全球鎳鐵冶煉中心逐漸從中國(guó)向印尼轉(zhuǎn)移。印尼由鎳礦供應(yīng)逐步轉(zhuǎn)變成鎳鐵合金出口，主要進(jìn)口國(guó)依然是中國(guó)。我國(guó)作為鎳金屬消費(fèi)大國(guó)，因鎳資源的匱乏，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量只能維持在約12萬噸，幾乎全部來自甘肅金川銅鎳硫化物礦床，每年需要大量進(jìn)口鎳金屬資源以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需。

鎳雖然重要，而在2017年前，尚未獲得如今的戰(zhàn)略地位，關(guān)于鎳資源的統(tǒng)計(jì)僅停留在硫化鎳礦的基礎(chǔ)上，紅土鎳礦只被少量統(tǒng)計(jì)。之后，在以中國(guó)青山集團(tuán)為代表的中國(guó)企業(yè)在印尼開展大規(guī)模紅土型鎳礦的投資后，紅土型鎳資源陸續(xù)被納入統(tǒng)計(jì)范疇，2021年全球鎳產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量上升至270萬噸和9500萬噸。而印尼本身的鎳產(chǎn)量和可采儲(chǔ)量也由2017年的16.5萬噸和450萬噸上升至2021年的100萬噸和2100萬噸。

在印尼紅土型鎳礦投資的熱潮下，全球鎳金屬供應(yīng)商的分布格局也發(fā)生了較大變化。從全球及中國(guó)鎳主要生產(chǎn)廠家來看，2020年全球鎳金屬主要生產(chǎn)廠家有中國(guó)青山集團(tuán)、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(guó)金川集團(tuán)、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(guó)青山集團(tuán)、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(tǒng)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(nèi)出現(xiàn)暴漲現(xiàn)象。其中，金屬鎳價(jià)格的變化更是前所未有，2日內(nèi)上漲近4倍，從不到3萬美元/噸上漲至超過10萬美元/噸，并帶動(dòng)鋅價(jià)和銅價(jià)創(chuàng)歷史新高。隨著人類對(duì)宜居地球的向往，環(huán)境保護(hù)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(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，尤其是電池領(lǐng)域的需求會(huì)越來越多。我國(guó)鎳資源現(xiàn)狀短時(shí)間內(nèi)不會(huì)得到改善，所以要建立長(zhǎng)期穩(wěn)定且有效的鎳供給鏈，保證國(guó)內(nèi)大循環(huán)中制造業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行。納米鎳