红土镍矿

日前，在亚太地区红土镍矿合作组织首届理事会上，来自亚太地区12个国家和地区的98家单位近200位代表参加了会议，与会代表一致表决通过了由中国检验认证集团检验有限公司组织编写的《红土镍矿取样制样及检验标准》。　　我国自2006年起开始大量进口红土镍矿，至今进口量已达3500万吨，且正呈逐年递增的趋势发展。由于国内国际均没有统一的红土镍矿取样制样及检验标准，在近几年的红土镍矿进口贸易中，各家使用各自不同检测手段与方法，时常因装卸货港镍矿的品质及水分差异较大等问题产生争议，制订和颁布统一的《红土镍矿取样制样及检验标准》迫在眉睫。　　《红土镍矿取样制样及检验标准》由中国检验认证集团检验有限公司组织编写。在编写过程中，得到了矿产行业多家单位的大力支持，尤其是辽宁检验检疫局国家级矿产品检测重点实验室在检测技术与方法上给予了大力支持。与会代表一致认为：《红土镍矿取样制样及检验标准》的出台填补了行业的一个空白，必将规范杂乱无序的红土镍矿市场，为保护贸易双方的合法权益提供重要的制度保障。

p style="text-indent: 2em "钴是一种重要的金属，外观呈银白色，比较硬而脆，有铁磁性，作为战略资源，拥有良好的物理、化学以及机械性能，是制造高温合金、硬质合金、金刚石工具、电池材料、防腐材料、磁性材料等重要原料。广泛应用于航空航天、电子电器、机械制造、汽车、化工农业、陶瓷领域。众所周知，钴在地球上分布相对集中，分布以刚果（金）为主，澳大利亚和古巴次之。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d63ff7c4-b019-417a-9537-76bd47b50c83.jpg" title="全球钴矿资源大汇总“高镍低钴”时代真的来临了吗？111.jpg"//pp style="text-indent: 2em "从上面的表格能够得知，刚果（金）的钴资源分布非常大，与第二名的澳大利亚在其储量就相差了230万吨，在钴资源使用量巨大的今天，刚果（金）在世界上的重要性可见一斑。在钴资源的利益链条下，钴资源稀缺的国家每年都与刚果（金）签订了长期协议。但日前，一篇名为“三星SDI开发出新汽车电池 减少钴的含量”的文章吸引了小编的眼球。文章中表示，三星找到新方法生产含钴很少的电池，甚至根本没有钴。5月7日，SMM发布的《高位钴价突然断崖下挫 市场悲观引发恐慌浪潮》一文中也表示，马斯克在上周四与分析师进行有关收入的话题探讨时表示，特斯拉汽车将减少对钴资源的依赖。该公司已经削减了电池中的占比，毕竟钴是一种非常昂贵的金属。马斯克表示：“我们认为钴资源的获取依然很难。”/pp style="text-indent: 2em "未来我国新能源市场呈现“高镍低钴”趋势？/pp style="text-indent: 2em "期货日报与上海金属网联合采访彭博行业研究环球金属与矿业主管朱轶说：“我们认为高镍低钴是现下电池用料的较大趋势，目前可以看到，镍的成本远远低于钴，但新能源汽车行业的需求对镍品种的真正影响，没有市场预期那么大。”/pp style="text-indent: 2em "出现这种观点，小编认为，其一，镍分布相对集中，在大洋洲的新喀里多尼亚、澳大利亚东部，印度尼西亚和菲律宾、中美洲的加勒比海等地，澳大利亚、新喀里多尼亚、俄罗斯、古巴、加拿大、巴西、南非、印尼占全球总镍金属储量的89.5%，总镍基础储量的84.1%。而我国的镍矿资源相对稀缺，对进口资源的依赖程度较高。需要依赖进口澳大利亚镍金属。其二，随着新能源汽车的开发和普及，三元材料是目前能量密度最高的正极材料，现在市场比较倾向高镍的三元材料，但是反观一看，从2014年开始，印尼已经禁止原矿出口，印尼是全球重要的资源出口国，其镍矿出口约占全球20%，这无疑对我国企业发展造成了严重的影响。另外镍的下游需求百分之七十来自于不锈钢行业，而在中国，百分之八十的需求也是来自不锈钢行业，所以新能源行业在镍的需求占比不会很大。 /pp style="text-indent: 2em "总结/pp style="text-indent: 2em "钴资源在刚果（金）地区占据较大，刚果（金）当然就拥有了绝对主导权，加之现在刚果（金）地区局势动荡，对于像中国一样的钴资源稀缺国家而言是很难得到的，即使能够得到其成本也会很高。从这一点来看，三星公司开发研制新型的含少量钴或者不含钴电池对于那些稀缺国家是可喜的，如若三星的电池应用市场并受到好评，不知对于其他国家的经济增长会不会又是致命一击？近年来，随着全球新能源产业的蓬勃发展，镍钴锰酸锂三元正极材料到广泛关注，其中，金属钴是不能忽视的重要材料。资料显示，2016年全球新能源汽车钴需求量为1.44万吨，2017和2018年新能源汽车钴需求预计分别为2.04和2.05万吨，对应增速分别为41.7%和22.7%。有机构预测，2020年全球新能源汽车三元电池对钴需求将达到3.56万金属吨，相比2015年增长10倍，也将带动届时的全球钴需求量达到15万吨左右。/pp style="text-indent: 2em "随着新能源领域对动力电池、特殊合金材料需求的影响，全球对钴的需求还将保持旺盛的态势。从钴的供需平衡上看，依据现有在产矿山产量计算，2016—2018年，钴的需求缺口每年在1000—3000吨以上，2019年—2020年，随着新能源汽车的崛起以及手机、笔记本的更新换代、化学化工领域的应用增加，全球对钴的缺口将更加突出。另一方面，我们也应该考虑，电池内没有钴性能会不会受影响？所以，目前来看钴还是具有非常重要的作用，但我们不排除，会受政治因素等影响造成市场波动。 /p

硫化物是月岩和月壤的重要副矿物，蕴含丰富的结构、化学和同位素信息，是研究月球岩浆活动和陨石撞击的重要材料。作为重要的硫化物，镍黄铁矿（(Fe,Ni)9S8）常与陨硫铁共生。已有研究发现，在Apollo 14号角砾岩中，镍黄铁矿穿插于陨硫铁内部形成陨硫铁—镍黄铁矿集合体；在Apollo17号角砾岩中，镍黄铁矿仅赋存于陨硫铁表面；而对Luna 24号月球玄武岩研究则发现，镍黄铁矿以包裹体形式赋存于陨硫铁内部。基于这些早期研究，研究者提出了三种镍黄铁矿的可能成因：1）S与FeNi金属、钛铁矿发生化学反应形成；2）Ni与陨硫铁反应形成；3）岩石冷却过程中从富Ni的陨硫铁中出溶形成。然而，由于缺乏矿物显微学和晶体学信息，以上认识无法准确厘定镍黄铁矿的成因机制。因此，从微纳尺度到原子水平开展镍黄铁矿及其母体的精细结构研究，是认识不同类型月岩中镍黄铁矿的分布及其成因的关键，进而有助于制约月球硫化物及其母岩的演化历史。中国科学院地质与地球物理研究所电子显微镜实验室唐旭工程师、李金华研究员与合作者综合利用聚焦离子束-扫描电镜-透射电镜技术（FIB-SEM-TEM），对嫦娥五号返回月壤样品（CE-5）的玄武岩和角砾岩颗粒中的硫化物开展精细结构研究，获得以下新认识：（1）CE-5月壤玄武岩岩屑中镍黄铁矿以包裹体形式赋存于陨硫铁内部（陨硫铁成分（wt.%）：～61.8-62.4% Fe，～35.4-37.1% S，0.02-0.06% Ni），组成了陨硫铁—镍黄铁矿集合体。而在所分析的月壤角砾岩中，镍黄铁矿多以片状晶和静脉包裹体的形式赋存于陨硫铁的内部和边部（陨硫铁成分（wt.%）：～59.6-61.7% Fe，～34.7-35.4% S，0.51-2.78% Ni），还在镍黄铁矿内部发现了赋存的Fe-Ni金属，三者组成了陨硫铁-镍黄铁矿-FeNi金属集合体（图1）。图1 （a-f）玄武岩岩屑的背散射图像和硫化物的成分叠加图；（g-l）角砾岩岩屑的背散射图像和硫化物的成分叠加图（2）透射电镜晶体学分析表明，玄武岩中的镍黄铁矿和寄主矿物陨硫铁具有共格的生长关系，二者的晶体取向关系为[0001]Tro // [-111]Pn，(03-30)Tro // (04-4)Pn，(30-30)Tro // (440)Pn，(3-300)Tro // (404)Pn，d(03-30)Tro≈d(04-4)Pn，d(30-30)Tro≈d(440)Pn，d(3-300)Tro≈d(404)Pn（图2d-f）。在角砾岩中，镍黄铁矿和寄主陨硫铁具有[-12-10]Tro // [-112]Pn，(0002)Tro // (1-11)Pn，(30-30)Tro // (440)Pn，d(0002)Tro≈d(1-11)Pn，d(30-30)Tro≈d(440)Pn的晶体学拓扑关系（图2j-图2l），同样表明镍黄铁矿与陨硫铁具有共格生长关系。此外，透射电镜分析还证实包裹体Fe-Ni金属（镍纹石）取向于镍黄铁矿生长，二者的晶体取向关系为[01-1]Ta // [-112]Pn, (200)Ta // (440)Pn（图2m-图2o）。这些晶体学特征指示，镍黄铁矿从寄主陨硫铁中出溶形成，镍纹石从寄主镍黄铁矿中出溶形成。图2 （a-f）月球玄武岩中镍黄铁矿和陨硫铁的透射电镜成分和结构分析。（g-o）角砾岩中镍黄铁矿、镍纹石和陨硫铁的透射电镜分析（3）基于原子迁移模型，他们进一步从物理机制上阐释了矿物陨硫铁→镍黄铁矿和镍黄铁矿→镍纹石出溶转变的可行性（图3）。陨硫铁为六方结构，[10-10]方向呈ABAB…堆垛顺序，Ni原子通过扩散和原子重排，并取代部分Fe原子，形成ABCABC…堆垛顺序，即面心立方镍黄铁矿结构。对于镍黄铁矿→镍纹石转变，以[001]方向镍黄铁矿的L1和L2层原子示例，L1层的S原子和空位以及L2层的空位被Fe/Ni原子取代，并沿{00n}生长，最终形成镍纹石结构。图3 陨硫铁（Tro）→镍黄铁矿（Pn）和镍黄铁矿（Pn）→镍纹石（Ta）出溶转变的原子迁移模型综上，该研究揭示月球玄武岩和角砾岩中的镍黄铁矿均是从陨硫铁中出溶形成，既不是迁移的S与FeNi金属等反应，也不是迁移的Ni和陨硫铁反应形成。结合角砾岩中陨硫铁的Ni含量及其赋存的FeNi金属包裹体，该研究推测角砾岩中镍黄铁矿的形成可能与外来的陨石撞击有关联（图4）。这些发现为探索月球硫化物的起源和地质演化提供了新的限定，也为其他地外样品（如小行星、彗星等）的矿物演化研究提供了新方法。图4 玄武岩(a-c)和角砾岩(d-g)中镍黄铁矿和镍纹石的形成模式　　研究成果发表于国际学术期刊Lithos（唐旭，田恒次，孙世铎，谷立新，李秋立，李献华，李金华*. Origin and implication of pentlandite in Chang’e-5 lunar soils [J]. Lithos, 2023, 458-459: 107342. DOI：10.1016/j.lithos.2023.107342）。该成果受国家自然科学基金项目（42225402和41890843）、所重点部署项目(IGGCAS-202101)和所实验技术创新基金项目（TEC202304）的资助。