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镍黄铁矿
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地理百科

  •   镍黄铁矿是一种由铁和镍构成的硫化物,分子式为(Fe,Ni)9S8,其中铁和镍的含量接近1:1,除此之外,它也含有微量的钴。镍黄铁矿的比重介于4.6到5.0,而硬度再3.5和4之间,是首先由爱尔兰科学家J·彭特蓝德(1797-1873)发现。

  •   代谢吸收

      镍黄铁矿2膳食中的镍经肠道铁运转系统通过肠黏膜,吸收与运转过程尚不清楚,镍的吸收率约3%~10%,奶、咖啡、茶、橘子汁、维生素C等使吸收率下降。在铁缺乏或怀孕和哺乳时吸收率可增加。吸收人血的镍通过血清中主要配体白蛋白运送到全身。镍也与血清中的L-组氨酸和α-巨球蛋白相结合。吸收入血的镍60%由尿排出,汗液中镍的含量较高,胆汁也可排出不少的镍。在某些环境中存在羰基镍,它是无色透明液体,沸点43℃,可以蒸气形式由呼吸系统迅速吸入,皮肤也可少量吸收,羰基镍进入体内后约1/3在6小时由呼气排出,其余通过肺泡吸收入血,最后由尿排出。羰基镍吸入后24h体内仅留17%,6天内全部排出。

  •   特性

      镍黄铁矿1晶体化学

      理论组成(wB%):Fe:Ni=1:1时,Fe 32.55,Ni 34.22,S 33.23。常含Co的类质同象替代,有时含有Se、Te。

      化学成分为(Fe,Ni)9S8、晶体属等轴晶系的硫化物矿物。

      结构与形态

      等轴晶系,Z=4。a0随Co/(Fe+Ni)比的减小而增大。其结构以位于点阵平面的六方薄层的ABC堆积为基础。S呈立方最紧密堆积,Ni、Fe占据四面体和八面体空隙。交替层具有不同的空隙占有率:一层中有1/4的四面体空隙和1/4的八面体空隙被充填,而另一层有3/4的四面体空隙被充填。被充填的四面体与被充填的八面体数之比为8:1。8个四面体形成共棱的簇,这些簇又共用角顶形成三维格架。古铜黄色,色调稍浅于磁黄铁矿。绿黑色或亮青铜褐色条痕。金属光泽。不透明。解理完全。硬度3~4。相对密度4.5~5。

      产状与组合

      主要分布于与基性岩、超基性岩有关的Cu-Ni硫化物矿床中,与磁黄铁矿、黄铜矿密切共生极富特征。当成分中铁和镍的比值为1时,含镍量为34.22%,并经常含钴。

      鉴定特征

      常呈极细的析出体连生在磁黄铁矿中。显微镜下据较磁黄铁矿稍淡的色调、古铜黄色条痕和裂理与之区分。镍黄铁矿无磁性,而磁黄铁矿通常有磁性。

      名字来源

      英文名来源于第一个注意到该矿物的爱尔兰学者J.B.彭特兰(J.B.Pentland)的姓氏。

      工业应用

      富集时为镍的重要矿石矿物。常含有可综合利用的钴、铜、铂族元素及硒、碲等。是炼镍的主要矿物原料,用于制造镍钢、镍黄铜、镍青铜等。在炼镍的同时,还可以回收钴。

      主要产地

      是提炼镍的最主要矿物原料,世界上90%的镍是从镍黄铁矿中提取的。加拿大安大略的萨德伯里是世界上著名产地。中国的甘肃金川、吉林盘石也是镍黄铁矿的主要产地。

      制备和来源

      产于与基性和超基性火成岩有关的铜镍硫化物岩浆矿床中,常与磁黄铁矿、黄铜矿以及铂族矿物共生。

  •   生理功能

      镍黄铁矿3在较高等动物与人的体内,镍的生化功能尚未了解。但体外实验,动物实验和临床观察提供了有价值的结果。

      1.体外实验显示了镍硫胺素焦磷酸(辅羧酶)、磷酸吡哆醛、卟啉、蛋白质和肽的亲和力,并证明镍也与RNA和DNA结合。

      2.镍缺乏时肝内6种脱氢敏减少,包括葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶。这些酶参与生成NADH、无氧糖酵解、三羧循环和由氨基酸释放氮。而且镍缺乏时显示肝细胞和线粒体结构有变化,特别是内网质不规整,线粒体氧化功能降低。

      3.贫血病人血镍含量减少,而且铁吸收减少,镍有刺激造血功能的作用,人和动物补充镍后红细胞、血红素及白细胞增加。

      生理需要

      由于膳食中每日摄入镍70~260μg/d,人的需要量是根据动物实验结果推算的,可能需要量为25~35μg/d。

      过量表现

      每天摄入可溶性镍250mg会引起中毒。有些人比较敏感,摄入600μg即可引起中毒。依据动物实验,慢性超量摄取或超量暴露,可导致心肌、脑、肺、肝和肾退行性变。

      镍缺乏症

      动物实验显示缺乏镍可出现生长缓慢,生殖力减弱。

  •   用途

      镍黄铁矿4镍大量用于制造合金。在钢中加入镍,可以提高机械强度。如钢中含镍量从2.94%增加到了7.04%时,抗拉强度便由52.2公斤/毫米2增加到72.8公斤/毫米3。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件,如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36%、含碳0.3-0.5%的镍钢,它的膨胀系数非常小,几乎不热胀冷缩,用来制造多种精密机械,精确量规等。含镍46%、含碳0.15%的高镍钢,叫“类铂”,因为它的膨胀系数与铂、玻璃相似,这种高镍钢可熔焊到玻璃中。在灯泡生产上很重要,可作铂丝的代用品。一些精密的透镜框,也用这种类铂钢做,透镜不会因热胀冷缩而从框中掉下来。由67.5%镍、16%铁、15%铬、1.5%锰组成的合金,具有很大的电阻,用来制造各种变阻器与电热器。

      钛镍合金具有“记忆”的本领,而且记忆力很强,经过相当长的时间,重复上千万次都准确无误。它的“记忆”本领就是记住它原来的形状,所以人们称它为“形状记忆合金”。原来这种合金有一个特性转变温度,在转变温度之上,它具有一种组织结构,而在转变温度之下,它又有另一种组织结构。结构不同,性能也就不同。例如:一种钛镍记忆合金,当它在转变温度之上时,很坚硬,强度大,而在这个温度以下,它却很软,容易冷加工。这样,当我们需要它记忆什么形状时,就把它做成那种形状,这就是它的“永久记忆“形状,在转变温度以下,由于它很软,我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时,只要把它加热到转变温度以上就行了。

      镍具有磁性,能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金,磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时,不仅自己会被吸过去,而且在它下面吊了比它重六十倍的东西,也不会掉下来。这样,可以用它来制造电磁起重机。

      镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的,氧化镍则是灰黑色的。氧化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。

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