鎳黃鐵礦

J·彭特藍德發現的硫化物

鎳黃鐵礦是一種由鐵和鎳構成的硫化物,分子式為(Fe,Ni)9S8,其中鐵和鎳的含量接近1:1,除此之外,它也含有微量的鈷。鎳黃鐵礦的比重介於4.6到5.0,而硬度再3.5和4之間,是首先由愛爾蘭科學家J·彭特藍德(1797-1873)發現。

特性


鎳黃鐵礦
鎳黃鐵礦
晶體化學
理論組成(wB%):Fe:Ni=1:1時,Fe 32.55,Ni 34.22,S 33.23。常含Co類質同象替代,有時含有SeTe
化學成分為(Fe,Ni)9S8、晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。結構與形態
等軸晶系,Z=4。a0隨Co/(Fe+Ni)比的減小而增大。其結構以位於點陣平面的六方薄層的ABC堆積為基礎。S呈立方最緊密堆積,Ni、Fe佔據四面體和八面體空隙。交替層具有不同的空隙佔有率:一層中有1/4的四面體空隙和1/4的八面體空隙被充填,而另一層有3/4的四面體空隙被充填。被充填的四面體與被充填的八面體數之比為8:1。8個四面體形成共棱的簇,這些簇又共用角頂形成三維格架。古銅黃色,色調稍淺於磁黃鐵礦。綠黑色或亮青銅褐色條痕。金屬光澤。不透明。解理完全。硬度3~4。相對密度4.5~5。產狀與組合
主要分佈於與基性岩、超基性岩有關的Cu-Ni硫化物礦床中,與磁黃鐵礦、黃銅礦密切共生極富特徵。當成分中鐵和鎳的比值為1時,含鎳量為34.22%,並經常含鈷。鑒定特徵
常呈極細的析出體連生在磁黃鐵礦中。顯微鏡下據較磁黃鐵礦稍淡的色調、古銅黃色條痕和裂理與之區分。鎳黃鐵礦無磁性,而磁黃鐵礦通常有磁性。
名字來源
英文名來源於第一個注意到該礦物的愛爾蘭學者J.B.彭特蘭(J.B.Pentland)的姓氏。工業應用
富集時為鎳的重要礦石礦物。常含有可綜合利用的鈷、銅、鉑族元素及硒、碲等。是煉鎳的主要礦物原料,用於製造鎳鋼、鎳黃銅、鎳青銅等。在煉鎳的同時,還可以回收鈷。
主要產地
是提煉鎳的最主要礦物原料,世界上90%的鎳是從鎳黃鐵礦中提取的。加拿大安大略的薩德伯里是世界上著名產地。中國的甘肅金川、吉林盤石也是鎳黃鐵礦的主要產地。
製備和來源
產於與基性和超基性火成岩有關的銅鎳硫化物岩漿礦床中,常與磁黃鐵礦、黃銅礦以及鉑族礦物共生。

代謝吸收


鎳黃鐵礦
鎳黃鐵礦
膳食中的鎳經腸道鐵運轉系統通過腸黏膜,吸收與運轉過程尚不清楚,鎳的吸收率約3%~10%,奶、咖啡、茶、橘子汁維生素C等使吸收率下降。在鐵缺乏或懷孕和哺乳時吸收率可增加。吸收人血的鎳通過血清中主要配體白蛋白運送到全身。鎳也與血清中的L-組氨酸和α-巨球蛋白相結合。吸收入血的鎳60%由尿排出,汗液中鎳的含量較高,膽汁也可排出不少的鎳。在某些環境中存在羰基鎳,它是無色透明液體,沸點43℃,可以蒸氣形式由呼吸系統迅速吸入,皮膚也可少量吸收,羰基鎳進入體內后約1/3在6小時由呼氣排出,其餘通過肺泡吸收入血,最後由尿排出。羰基鎳吸入后24h體內僅留17%,6天內全部排出。

生理功能


鎳黃鐵礦
鎳黃鐵礦
在較高等動物與人的體內,鎳的生化功能尚未了解。但體外實驗,動物實驗和臨床觀察提供了有價值的結果。
1.體外實驗顯示了鎳硫胺素焦磷酸(輔羧酶)、磷酸吡哆醛卟啉蛋白質和肽的親和力,並證明鎳也與RNADNA結合。
2.鎳缺乏時肝內6種脫氫敏減少,包括葡萄糖-6-磷酸脫氫酶乳酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶。這些酶參與生成NADH、無氧糖酵解、三羧循環和由氨基酸釋放氮。而且鎳缺乏時顯示肝細胞線粒體結構有變化,特別是內網質不規整,線粒體氧化功能降低。
3.貧血病人血鎳含量減少,而且鐵吸收減少,鎳有刺激造血功能的作用,人和動物補充鎳后紅細胞血紅素白細胞增加。
生理需要
由於膳食中每日攝入鎳70~260μg/d,人的需要量是根據動物實驗結果推算的,可能需要量為25~35μg/d。
過量表現
每天攝入可溶性鎳250mg會引起中毒。有些人比較敏感,攝入600μg即可引起中毒。依據動物實驗,慢性超量攝取或超量暴露,可導致心肌、腦、肺、肝和腎退行性變。
鎳缺乏症
動物實驗顯示缺乏鎳可出現生長緩慢,生殖力減弱。

用途


鎳黃鐵礦
鎳黃鐵礦
鎳大量用於製造合金。在鋼中加入鎳,可以提高機械強度。如鋼中含鎳量從2.94%增加到了7.04%時,抗拉強度便由52.2公斤/毫米2增加到72.8公斤/毫米3。鎳鋼用來製造機器承受較大壓力、承受衝擊和往複負荷部分的零件,如渦輪葉片、曲軸、連桿等。含鎳36%、含碳0.3-0.5%的鎳鋼,它的膨脹係數非常小,幾乎不熱脹冷縮,用來製造多種精密機械,精確量規等。含鎳46%、含碳0.15%的高鎳鋼,叫“類鉑”,因為它的膨脹係數與鉑、玻璃相似,這種高鎳鋼可熔焊到玻璃中。在燈泡生產上很重要,可作鉑絲的代用品。一些精密的透鏡框,也用這種類鉑鋼做,透鏡不會因熱脹冷縮而從框中掉下來。由67.5%鎳、16%鐵、15%鉻、1.5%錳組成的合金,具有很大的電阻,用來製造各種變阻器電熱器
鈦鎳合金具有“記憶”的本領,而且記憶力很強,經過相當長的時間,重複上千萬次都準確無誤。它的“記憶”本領就是記住它原來的形狀,所以人們稱它為“形狀記憶合金”。原來這種合金有一個特性轉變溫度,在轉變溫度之上,它具有一種組織結構,而在轉變溫度之下,它又有另一種組織結構。結構不同,性能也就不同。例如:一種鈦鎳記憶合金,當它在轉變溫度之上時,很堅硬,強度大,而在這個溫度以下,它卻很軟,容易冷加工。這樣,當我們需要它記憶什麼形狀時,就把它做成那種形狀,這就是它的“永久記憶“形狀,在轉變溫度以下,由於它很軟,我們便可以在相當大的程度內使其任意變形。而當需要它恢復到原來形狀時,只要把它加熱到轉變溫度以上就行了。
鎳具有磁性,能被磁鐵吸引。而用鋁、鈷與鎳製成的合金,磁性更強了。這種合金受到電磁鐵吸引時,不僅自己會被吸過去,而且在它下面吊了比它重六十倍的東西,也不會掉下來。這樣,可以用它來製造電磁起重機
鎳的鹽類大都是綠色的。氫氧化鎳是棕黑色的,氧化鎳則是灰黑色的。氧化鎳常用來製造鐵鎳鹼性蓄電池。