文章摘自國際鎳協會
鎳的主要用途是：不銹鋼和其他合金，以及包括電池在內的化學用途。不銹鋼是最大的鎳下游市場，而電池是增長最快的應用領域。
為滿足全球對鎳的需求，業內主要通過兩種來源進行鎳生產：新礦石和回收材料。回收（無論是不銹鋼和鎳合金，還是電池）是鎳價值鏈中的重要組成部分。鎳的高循環利用率是其可持續性特征的關鍵方面，但新生產的原鎳是目前鎳市場的重點，進入供應鏈的產量約為300萬噸/年。
兩種主要鎳礦石類型
鎳存在于兩種主要礦石類型中：
· 紅土礦（氧化礦），主要分布在熱帶和亞熱帶地區；
· 硫化礦，主要分布在溫帶到亞北極地區。
主要鎳礦區的分布在地圖上有標注——其中一些礦區有多個鎳礦項目，而有些礦區僅有一個項目。就單個國家的原鎳產量而言，印度尼西亞當前貢獻了超過全球年產量50%。礦石通常會在礦區附近被加工處理，但紅土鎳礦的區域性和全球性礦石貿易相當活躍，也有一定數量的硫化鎳精礦貿易。
紅土鎳礦
紅土礦石以表層沉積的形式出現，傳統上分為兩種主要類型：褐鐵礦型紅土鎳礦（鎳含量較低）和腐殖土型紅土鎳礦（鎳含量較高）。褐鐵礦通常還含有鈷作為附加的有價元素，而則腐殖土型礦主要用于鎳的提取。
如今，褐鐵礦主要通過浸出法處理，即將礦石與硫酸反應，溶解出的鎳和鈷被回收為鎳鈷中間體產品。這些中間體產品可以被精煉成鎳金屬或直接用于電池供應鏈。這種基于水的溶解處理工藝被稱為濕法冶金。
腐殖土型紅土鎳礦則通過冶煉處理，即將礦石干燥并利用煤和電力（通常是基于煤的）進行熔煉，以鐵鎳合金形式回收鎳。鐵鎳合金通常直接用于生產不銹鋼。隨著電池需求的增長，我們看到了一種既有工藝的重現，通過精煉將鐵鎳合金轉化為更高等級的材料（鎳锍/高冰鎳）。這種基于高溫熔煉的處理工藝被稱為火法冶金。
硫化鎳礦
硫化礦石可以接近地表或深藏地下，并且通常除了鈷之外，還含有銅、鉑和鈀等伴生有價元素。這些伴生元素的總價值可能超過鎳本身。
硫化礦石的處理方式與紅土礦石不同。它們幾乎總是能在礦區現場升級為可交付的鎳精礦。鎳精礦隨后可以在集中設施中處理。這些設施大多是鎳冶煉廠，在這些廠中，鎳精礦通過電力熔化并利用礦物內含的硫，以生成高冰鎳，并可以進一步精煉，但也有礦區現場直接性的濕法冶金方法在使用。
紅土鎳礦礦床
紅土礦體是由水流對基巖的風化而形成的，水流在原始巖石上形成了層狀結構。這些礦床的其他變體可以含有鋁（鋁土礦）或黃金，其成分由母巖和風化程度決定。紅土鎳礦來源于含鎂較高的基巖，其硅酸鹽巖中的鎳含量較低。在風化過程中，元素被溶解并遷移，然后重新結晶。這些過程可以在不到百萬年的時間里形成紅土鎳礦，但一些暴露在溫帶和北方地區的礦床經過超過十億年的風化仍未完全成礦。
紅土鎳礦的主要加工方法有兩種：冶煉和高壓酸浸（HPAL）。冶煉主要用于處理腐殖土型紅土鎳礦，以獲得鐵鎳合金（鎳鐵合金 - FeNi，鎳生鐵- NPI），而高壓酸浸主要用于處理褐鐵礦或用于生產更高純度的最終產品。
紅土鎳礦冶煉
目前，行業的主導工藝是回轉窯電爐（RKEF - Rotary Kiln Electric Furnace），而頂吹爐/高爐（blast furnace）的使用頻率較低。RKEF工藝包括三個主要步驟：烘干、還原和冶煉。腐殖土型紅土鎳礦礦石是常規爐料，但褐鐵礦石也可以進行冶煉。大多數生產設施遵循下述工藝，但也有例外。
RKEF工藝
準備好的礦石（根據需要破碎和混合）在回轉烘干機中進行烘干，通常使用煤或天然氣加熱到100°C以上，以去除礦石中的游離水分。目標是生產出既不粘結也不塵土飛揚的物料，以便進行下一步加工。
烘干后，礦石送入回轉窯進行進一步干燥和化學處理。在回轉窯中，通過燃燒化石燃料增加更多熱量，將溫度提高到約900°C。還會加入高碳產品，如無煙煤，作為化學還原劑——以去除鐵氧化物和鎳氧化物礦物中的氧，從而將其還原為金屬。
還可能添加石灰石來調整冶煉化學反應。兩種熱滾筒設備都會產生灰塵，必須從排出氣體中和回收的固體中捕集這些灰塵，這增加了灰塵捕集和將灰塵與新爐料混合的復雜性。
簡化的RKEF過程
回轉烘干機的直徑通常為3-5米，長度為30-50米，而回轉窯的長度可以遠超100米。熱的、部分還原的礦石接著被輸入電爐，在這里完成化學還原。通過電力輸入和回轉窯中添加的碳的持續反應，以及逐漸消耗的碳電極的反應，礦石在約1500°C的溫度時被熔化。最終得到的液態的“金屬化”鐵鎳產品沉到底部，從那里被移除，而較輕的爐渣則漂浮在頂部。熔融態的鐵鎳合金經過精煉以去除對后續鋼鐵生產過程有害的物質，然后轉換為固體形式以便運輸，或者在一些近期的一體化生產項目中，直接熱送到鋼鐵生產中。
這些大型回轉設備，必須在保養良好的輥系統上保持持續高溫運行。電爐需要非常大的連續電力供應，有些生產設施需要高達40 MWh/t Ni的電力。大多數電爐需要復雜的冷卻系統以確保爐襯的長壽命。
冶煉過程能耗極高，使用化石燃料提供熱能并進行化學還原，以及發電。煤燃燒產生的空氣污染與電廠相似，只要含金屬的粉塵得到良好控制。產生的爐渣相對穩定，通常可用作建筑材料。
全生命周期方法
對于如鎳這類循環利用率很高的金屬，原鎳生產的環境影響可以隨著時間的推移被攤銷，具體取決于鎳在一個產品周期結束（如鎳電池或含鎳不銹鋼）后被回收的頻率，以及再用于其他產品中。鎳元素的完整“生命周期”通常遠長于含鎳終端制品。
