文章摘自国际镍协会
镍的主要用途是：不锈钢和其他合金，以及包括电池在内的化学用途。不锈钢是最大的镍下游市场，而电池是增长最快的应用领域。
为满足全球对镍的需求，业内主要通过两种来源进行镍生产：新矿石和回收材料。回收（无论是不锈钢和镍合金，还是电池）是镍价值链中的重要组成部分。镍的高循环利用率是其可持续性特征的关键方面，但新生产的原镍是目前镍市场的重点，进入供应链的产量约为300万吨/年。
两种主要镍矿石类型
镍存在于两种主要矿石类型中：
· 红土矿（氧化矿），主要分布在热带和亚热带地区；
· 硫化矿，主要分布在温带到亚北极地区。
主要镍矿区的分布在地图上有标注——其中一些矿区有多个镍矿项目，而有些矿区仅有一个项目。就单个国家的原镍产量而言，印度尼西亚当前贡献了超过全球年产量50%。矿石通常会在矿区附近被加工处理，但红土镍矿的区域性和全球性矿石贸易相当活跃，也有一定数量的硫化镍精矿贸易。
红土镍矿
红土矿石以表层沉积的形式出现，传统上分为两种主要类型：褐铁矿型红土镍矿（镍含量较低）和腐殖土型红土镍矿（镍含量较高）。褐铁矿通常还含有钴作为附加的有价元素，而则腐殖土型矿主要用于镍的提取。
如今，褐铁矿主要通过浸出法处理，即将矿石与硫酸反应，溶解出的镍和钴被回收为镍钴中间体产品。这些中间体产品可以被精炼成镍金属或直接用于电池供应链。这种基于水的溶解处理工艺被称为湿法冶金。
腐殖土型红土镍矿则通过冶炼处理，即将矿石干燥并利用煤和电力（通常是基于煤的）进行熔炼，以铁镍合金形式回收镍。铁镍合金通常直接用于生产不锈钢。随着电池需求的增长，我们看到了一种既有工艺的重现，通过精炼将铁镍合金转化为更高等级的材料（镍锍/高冰镍）。这种基于高温熔炼的处理工艺被称为火法冶金。
硫化镍矿
硫化矿石可以接近地表或深藏地下，并且通常除了钴之外，还含有铜、铂和钯等伴生有价元素。这些伴生元素的总价值可能超过镍本身。
硫化矿石的处理方式与红土矿石不同。它们几乎总是能在矿区现场升级为可交付的镍精矿。镍精矿随后可以在集中设施中处理。这些设施大多是镍冶炼厂，在这些厂中，镍精矿通过电力熔化并利用矿物内含的硫，以生成高冰镍，并可以进一步精炼，但也有矿区现场直接性的湿法冶金方法在使用。
红土镍矿矿床
红土矿体是由水流对基岩的风化而形成的，水流在原始岩石上形成了层状结构。这些矿床的其他变体可以含有铝（铝土矿）或黄金，其成分由母岩和风化程度决定。红土镍矿来源于含镁较高的基岩，其硅酸盐岩中的镍含量较低。在风化过程中，元素被溶解并迁移，然后重新结晶。这些过程可以在不到百万年的时间里形成红土镍矿，但一些暴露在温带和北方地区的矿床经过超过十亿年的风化仍未完全成矿。
红土镍矿的主要加工方法有两种：冶炼和高压酸浸（HPAL）。冶炼主要用于处理腐殖土型红土镍矿，以获得铁镍合金（镍铁合金 - FeNi，镍生铁- NPI），而高压酸浸主要用于处理褐铁矿或用于生产更高纯度的最终产品。
红土镍矿冶炼
目前，行业的主导工艺是回转窑电炉（RKEF - Rotary Kiln Electric Furnace），而顶吹炉/高炉（blast furnace）的使用频率较低。RKEF工艺包括三个主要步骤：烘干、还原和冶炼。腐殖土型红土镍矿矿石是常规炉料，但褐铁矿石也可以进行冶炼。大多数生产设施遵循下述工艺，但也有例外。
RKEF工艺
准备好的矿石（根据需要破碎和混合）在回转烘干机中进行烘干，通常使用煤或天然气加热到100°C以上，以去除矿石中的游离水分。目标是生产出既不粘结也不尘土飞扬的物料，以便进行下一步加工。
烘干后，矿石送入回转窑进行进一步干燥和化学处理。在回转窑中，通过燃烧化石燃料增加更多热量，将温度提高到约900°C。还会加入高碳产品，如无烟煤，作为化学还原剂——以去除铁氧化物和镍氧化物矿物中的氧，从而将其还原为金属。
还可能添加石灰石来调整冶炼化学反应。两种热滚筒设备都会产生灰尘，必须从排出气体中和回收的固体中捕集这些灰尘，这增加了灰尘捕集和将灰尘与新炉料混合的复杂性。
简化的RKEF过程
回转烘干机的直径通常为3-5米，长度为30-50米，而回转窑的长度可以远超100米。热的、部分还原的矿石接着被输入电炉，在这里完成化学还原。通过电力输入和回转窑中添加的碳的持续反应，以及逐渐消耗的碳电极的反应，矿石在约1500°C的温度时被熔化。最终得到的液态的“金属化”铁镍产品沉到底部，从那里被移除，而较轻的炉渣则漂浮在顶部。熔融态的铁镍合金经过精炼以去除对后续钢铁生产过程有害的物质，然后转换为固体形式以便运输，或者在一些近期的一体化生产项目中，直接热送到钢铁生产中。
这些大型回转设备，必须在保养良好的辊系统上保持持续高温运行。电炉需要非常大的连续电力供应，有些生产设施需要高达40 MWh/t Ni的电力。大多数电炉需要复杂的冷却系统以确保炉衬的长寿命。
冶炼过程能耗极高，使用化石燃料提供热能并进行化学还原，以及发电。煤燃烧产生的空气污染与电厂相似，只要含金属的粉尘得到良好控制。产生的炉渣相对稳定，通常可用作建筑材料。
全生命周期方法
对于如镍这类循环利用率很高的金属，原镍生产的环境影响可以随着时间的推移被摊销，具体取决于镍在一个产品周期结束（如镍电池或含镍不锈钢）后被回收的频率，以及再用于其他产品中。镍元素的完整“生命周期”通常远长于含镍终端制品。
