在全球清洁能源转型对镍的需求呈指数级增长的当下，高品位硫化镍资源正加速枯竭。多伦多大学联合全球矿业巨头Vale Base Metals公司在Nature旗下期刊《Communications Engineering》发表突破性研究，首次报道一种低温、以固态为主的镍提取新工艺，利用廉价金属铁作为“镍捕获剂”，在低于950°C的温度下、约3小时内即可产出含镍16%–24%的镍铁合金，且全程无二氧化硫排放。据估计，全球超镁铁质矿石中蕴藏着约4500万吨尚未开发的镍——这一数字几乎相当于全球已探明镍储量的相当比例。这项技术一旦实现工业化推广，将为全球镍供应链的韧性与可持续性带来深远影响。
高品位资源枯竭，“难啃的骨头”长期沉睡
镍是不锈钢、镍基合金和锂离子电池的关键原材料，其战略地位在清洁能源转型中日益凸显。然而，经过多年开采，全球高品位硫化镍资源正加速枯竭，迫使行业将目光投向低品位、难利用的超镁铁质矿石。
超镁铁质矿石虽然储量丰富，但矿物组成复杂、硅酸镁脉石含量高，长期难以经济有效地利用。传统提取路线主要有两条：
高温火法熔炼：能耗巨大且产生大量二氧化硫排放
湿法浸出：流程复杂、试剂消耗大、废液处理困难
这两条路径在处理超镁铁质低品位矿石时均面临经济技术瓶颈，导致这类资源长期“沉睡”。
低温固态工艺的四大突破
多伦多大学材料科学与工程系Wei Lv、Fanmao Wang、Brian Makuza、Sam Marcuson、Mansoor Barati团队与Vale Base Metals Technology and Innovation部门合作，开发出了一种创新的热处理工艺。该工艺已在中试规模(mini-plant scale)上得到验证，标志着这项技术已走出实验室阶段，具备向工业化放大的技术基础。
“捕获剂”策略：廉价金属铁定向“抓取”镍
该工艺的核心创新在于利用廉价金属铁作为“镍捕获剂”(nickel getter)。在精心调控的温度、气氛和铁添加量的条件下，反应器内形成有利的热力学条件，使镍选择性地从矿石中迁移并富集到金属合金相中。
其技术本质是：铁捕获硫化物中的硫，形成非磁性FeS，而多余的铁则与镍形成镍铁合金。这一“固态置换”反应路径巧妙地避开了传统熔炼所需要的高温熔融条件。
此前研究采用的铁粉与精矿团聚后加热至约920°C的方法存在局限。本工艺在低于950°C的低温条件下即可实现高效提取，反应温度从传统熔炼的1200°C以上降至950°C以下。
环境友好：彻底告别二氧化硫排放
传统镍冶炼的最大环境痛点之一是二氧化硫排放。本工艺通过将硫稳定封存于固态硫化物相中，从根本上杜绝了SO₂的产生。这一设计使该工艺成为一条与脱碳金属生产目标完全一致的可持续提取路径。
快速高效：3小时产出、颗粒可控
该工艺的处理时间仅约3小时，产出的镍铁合金镍含量16%–24%。更为关键的是，研究团队实现了对合金颗粒尺寸与形貌的精准调控——这直接决定了后续通过物理分选从脉石中分离合金的效率。颗粒尺寸和形貌的可控性，使得磁选等物理分离手段能够高效运作。产出的镍铁合金可通过常规精炼进一步转化为电池级镍。
中试验证：从实验室走向工业化的关键一步
该工艺已在中试规模上得到验证。研究获得了Vale Base Metals的技术支持以及加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC) 的资助。
实际数据表明，该工艺可将含镍7.7%的硫化物精矿升级为含镍约16%的镍铁合金，镍回收率约89%，同时避免直接SO₂排放。
为何“低温固态”是关键?
传统镍提取的逻辑是“高温熔融”——将矿石加热到远高于其熔点的温度，使金属组分熔化为液态后分离。这一路径不仅能耗巨大，而且不可避免地产生大量SO₂。
多伦多大学团队的创新逻辑是“固态置换”——在远低于熔点的温度下，利用铁与镍硫化物之间的化学反应，让镍在固态下完成从矿石到合金的迁移。这一思路的优势在于：
能耗大幅降低：反应温度从传统熔炼的1200°C以上降至950°C以下
无需熔炼设备：固态反应可在更简单的反应器中进行
硫被“锁住”：从根本上杜绝SO₂排放
重塑全球镍供应链格局
解锁4500万吨“沉睡”资源
据估计，全球超镁铁质矿石中蕴藏着约4500万吨尚未开发的镍。这一数字几乎相当于全球已探明镍储量的相当比例。该技术一旦工业化，将直接盘活全球“沉睡”的超镁铁质镍资源。
缓解全球镍供应紧张
全球清洁能源转型对镍的需求正以前所未有的速度增长，而高品位硫化镍资源日益枯竭。该技术为低品位超镁铁质镍矿资源的绿色开发提供了全新的工程化路径。通过解锁此前无法利用的镍资源，该技术可缓解全球镍供应紧张，支撑电动汽车和可再生能源储能产业的持续发展。
绿色提取的行业标杆
传统镍冶炼的高能耗和高排放问题长期困扰行业。该工艺的低温、无SO₂排放特性，使其成为绿色冶金领域的标杆性突破。研究团队强调，该工艺拓宽了镍提取的技术版图，为建立更公平、更具韧性的全球镍供应链做出了贡献。
当全球镍需求随着电动汽车和可再生能源储能的爆发式增长而持续攀升，当高品位硫化镍资源日益枯竭，多伦多大学与Vale公司的这一突破，为全球镍工业打开了一扇全新的大门——用低温固态“捕获”代替高温熔炼，用廉价铁“抓取”贵重镍，用零SO₂排放重塑绿色冶金标准。
这项技术一旦实现工业化推广，将从根本上改变全球镍资源的开发格局——让4500万吨“沉睡”的超镁铁质镍资源从“难啃的骨头”变成“可口的蛋糕”，为全球清洁能源转型提供坚实的原材料保障。