德国高效镍提炼技术 2分钟炼出高纯镍铁合金

鉴于当代科技对于锂电池相关产品需求持续增长，而生产锂电池所需的镍、钴和锂等金属，则需要耗费大量能源和容易造成环境污染。这次，德国的科学家开发一种高效镍金属提炼方法，能显着降低污染与耗能。

除了锂电池之外，不锈钢与其它合金在日常生活用品、制船业、基础设施、运输系统中被广泛应用，而它们均需使用大量镍金属。另外，镍金属还具有铁磁性、氧化缓慢与耐腐蚀性等特性，被用于永磁体、合金和一些高温合金上。

有报告预估，至2040年人们对于镍的需求量将增长至600万吨，原因在于基础设施和运输系统电气化程度不断地提高。然而，从低品质镍矿（占当前镍总储量的60%）提炼镍金属，所需耗费的能源和产生的二氧化碳为高品质镍矿的数倍，引发一些人的担忧。

由于传统镍矿提炼过程，涉及煅烧、冶炼、精炼等多个阶段，皆耗能巨大。为追求生产效益，工厂大多会选用高品质镍矿石，原因是低品质镍矿石里面的镍含量不仅少，且富含硅酸镁、硫、铁、铝、黏土等大量杂质，导致提炼过程中所需的能源、化学试剂和成本均大幅增加。

这次，拥有100多年历史的德国马克斯普朗克学会永续材料研究所（MPI-SusMat）研究人员开发一种节能、低碳且高效的新方法，该方法不仅绕过传统的镍（Ni）矿提炼过程，还能从那些容易被忽略的低品质镍矿石（高杂质红土镍矿）中，快速萃取出镍铁合金。

该研究成果于4月30日发表到《自然》杂志上，共获得1.8万次观看和10多家科技新闻媒体报导。

研究团队利用“氢等离子体熔融还原法”（HPSR）取代传统的碳基还原工艺，使反应炉中的低品质镍矿石中的晶体结构，分解成更简单的铁、镍离镁、氧和氧化硅离子物质，整个过程无需任何催化剂，仅需要加入氩气（Ar）和少量氢气（H2）即可完成还原工作。

“氢等离子体熔融还原法”是一种通过电弧或高频电场将氢气进行电离，过程中数千摄氏度的氢离子体，会将金属矿石中的金属氧化物还原成液态金属，便于分离和收集，因此常用于提取矿石中的铁、镍等金属，其副产物为水蒸气。

随后在反应炉中，同时进行冶炼、还原和精炼过程，形成“单一冶金步骤”。该方法提炼过程只需要2到4分钟，即可将高杂质红土镍矿石还原成杂质少、纯度高的镍铁合金（其镍含量可达44wt%、铁含量55wt%、硅含量少于0.04wt%、磷含量约0.01wt%、钙含量少于0.09wt%）。