在自然界中，鎳主要以硫化鎳礦和氧化鎳礦狀態存在。由于元素親氧及親硫性的差異，在熔融巖漿中，當有硫元素存在時，鎳能優先形成硫化礦物，并富集形成硫化物礦床。硫化鎳礦如鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦中的鎳以游離硫化鎳形態存在，有相當一部分以類質同象賦存于磁黃鐵礦中。部分氧化鎳礦是由硫化鎳礦巖體風化浸淋蝕變富集而成，鎳主要以鎳褐鐵礦（很少結晶或不結晶的氧化鐵）形式存在。紅土鎳礦是含鎂鐵硅酸鹽礦物的超基性巖經長期風化產生的礦石，在風化過程中鎳自上層浸出而后在下層沉淀，NiO取代了相應硅酸鹽和氧化鐵礦晶格中的MgO和FeO。
由于鎳具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、強度高、延展性好等特點，因而其用途很廣泛，尤其是在不銹鋼和耐熱鋼中的應用比例最大。當前在鎳的消費中，鋼鐵和有色金屬冶煉業約占總消費量的65%～70%；其次是輕工行業，包括自行車、醫療器皿、生活用品的電鍍，約占總消費量的12%～15%；再次是機械制造、化工、石油和電力行業，這些行業需用鎳制造各種機器和容器，用量約占總消費量的10%～12%。高新技術領域應用的充電電池、泡沫鎳、鍍鎳鋼帶、活性氫氧化鎳等產品，對鎳的需求也很旺盛。
自20世紀80年代中期以來，鎳的使用范圍廣泛，不銹鋼一直是鎳消耗的主要推動力。鎳的需求繼續被不銹鋼產量的增長所帶動，特別是在西歐、日本和東南亞國家更是如此。近年來，鎳在鋼鐵工業、磁性材料工業、軍事、有色金屬、貴金屬、特殊合金、貯氫材料、特種鎳粉、新型涂鎳復合材料、電池、醫療衛生和硫酸鎳等方面的應用與開發非常引入注目。鎳作為一種重要的戰略金屬，具有良好的機械強度、延展性和化學穩定性，是工業和發展人類現代文明不可或缺的金屬，在國民經濟發展中具有極其重要的地位。
一、世界鎳資源概況及利用現狀
鎳是一種較為豐富的金屬元素，在地球中的含量僅次于硅、氧、鐵、鎂，居第5位，地核含鎳最高，是天然的鎳鐵合金。由于鎳的地球化學特征，鎳首先存在于鐵鎂硅鋁酸巖漿所形成的鐵鎂橄欖石中，不同的巖石中含鎳的一般規律是氧化鎂及氧化鐵等堿性脈石中含鎳高，二氧化硅及三氧化二鋁等酸性脈石中含鎳低。鎳在各種巖石中的平均含量見表1。
表1 鎳在各種巖石中的平均含量 %
目前可供人類開發利用的鎳資源只限于陸地的硫化鎳礦和氧化鎳礦2種，其中約30%為硫化礦，70%為紅土鎳礦。
據美國地質調查局報導，截至2004年，已探明的世界鎳總儲量為6 200萬t，儲量基礎為14 000萬t。世界陸地查明含鎳品位在1%左右的資源量為1.3億t，其中60%屬于紅土型鎳礦床，共、伴生礦產主要是鐵和鈷，主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓、巴西、哥倫比亞和多米尼加等國；40%屬于巖漿型銅鎳硫化物礦床，共伴生礦產主要有銅、鈷、金、銀及鉑族元素，主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞、中國、南非、津巴布韋和博茨瓦納等國。另外大洋深海底的錳結核和錳結殼中還含有大量的鎳資源，共伴生礦產為銅、鈷和錳，數量巨大。
硫化鎳礦一般含鎳1%左右，選礦后的精礦品位可達6%～12%，加上伴生的有價金屬（銅、鈷）可達6%～15%；此外，還常含有一定量的貴金屬。精礦中還有以硫化鐵形態存在的燃料成分，熱值在2 091～4 182 MJ/t，熔煉能耗低。因此，硫化鎳礦的經濟價值比較高。紅土礦含鎳1%～3%，不能通過選礦富集，僅能用篩選拋棄風化較淺、品位低的塊礦。紅土礦中僅伴生有少量鈷，無硫，無熱值，但礦石儲量大，而且賦存于地表，易采，可露天作業。具有開發的優越條件和工業價值的鎳礦物及其化學式見表2，世界鎳儲量及儲量基礎見表3。
表2 具有工業價值的鎳礦物及其化學式
表3 世界鎳儲量及儲量基礎
由于硫化鎳礦資源品質好，工藝技術成熟，現在約60%的鎳產量來源于硫化鎳礦，但硫化鎳礦因長期開采，且近20年來在新資源勘探上沒有重大突破，保有儲量急劇下降。如以年產鎳量120萬t計算，則相當于2年采完一個加拿大伏伊希灣鎳礦床（近20年唯一發現的大型礦床，世界第5大硫化鎳礦），5年采完金川鎳礦（世界第3大硫化鎳礦）。因此，全球硫化鎳礦已出現資源危機，且傳統的幾個硫化鎳礦礦山（加拿大的薩德伯里、俄羅斯的諾列爾斯克、澳大利亞的坎博爾達、中國金川、南非里騰斯堡等）的開采深度日益加深，礦山開采難度加大，選、冶難度也增加。為此，全球鎳行業將資源開發的重心瞄準儲量豐富的紅土鎳礦。紅土鎳礦資源的采冶利用比例已占世界鎳產量的40%以上，且呈不斷上升的趨勢。可以預期，世界未來鎳產量的增加將主要來源于紅土型鎳礦資源的開發。
由于我國硫化鎳資源急劇減少，氧化鎳礦儲量少且品位較低、難提取，與國外氧化鎳礦儲量大、品位高的一些國家相比，缺乏競爭力，中國各有色金屬企業積極在全球范圍內開發紅土鎳礦資源。寶鋼集團同金川集團聯手，投資10億美元用于菲律賓諾諾克島鎳礦資源的開發；中國五礦集團與古巴合作在Moa建設年產22 500 t鎳的生產工廠；中國冶金建設集團同吉林鎳業公司合作在開發位于巴布亞新幾內亞的瑞木鎳礦（該礦的鎳平均品位約1%，預計總投資為6.7億美元）；中國金寶礦業公司則與 礦業部所屬公司簽署了 莫葦塘鎳礦的合作勘探及可行性研究協議；中國有色集團 達貢山紅土鎳礦年處理干礦132萬t，冶煉廠年產含鎳26%的鎳鐵8.5萬t，礦山地質儲量4 300萬t，其中經濟儲量2 239.6萬t，平均含鎳1.96%。
對于含鎳低，鐵多、硅鎂少的褐鐵礦型紅土鎳礦，從節能減耗的角度出發，宜采用濕法浸出工藝；而對于含鎳較高，鐵低、硅鎂高的硅鎂型紅土鎳礦，最有效的處理方法還是采用還原熔煉工藝生產鎳鐵工藝。以鎳鐵作為冶煉不銹鋼、合金鋼與合金鑄鐵的鎳合金原料，可以減少金屬鎳的消耗，增加鎳元素的來源，且成本低于電解鎳，使生產單位和用戶雙方均獲得良好的經濟效益，具有較強的價格競爭優勢。如果采用濕法工藝將紅土礦中的鎳與鐵等元素分離，然后再在煉鋼的過程中融合，明顯造成能源和資源的浪費，從長遠來看是不足取的。如何更直接、合理地利用紅土鎳礦顯得尤為重要。
二、紅土鎳礦資源開發利用的優勢和前景
目前，世界鎳工業生產的鎳，主要來自硫化鎳礦資源，約占總產量的60%。其余來自紅土鎳礦。但是隨著優質（含鎳品位高）易開采的硫化鎳礦資源的減少、對環境要求的提高、紅土鎳礦提取技術的進步以及鎳價格因素等的影響，從紅土鎳礦生產的鎳量會不斷增加。過去50年資源開發的特點印證了這一發展趨勢，產量變化如表4所示。
表4 不同年份鎳的產量統計(萬噸)
紅土型鎳開發利用的主要優勢在于：
（一）紅土型鎳礦資源豐富，全球約有4 100萬t鎳金屬量，勘查成本低。
（二）可露天開采，采礦成本極低。
（三）選冶工藝已逐漸成熟。
（四）不銹鋼生產的發展，對燒結氧化鎳、鎳鐵或通用鎳的需求增加，而這些鎳產品主要是由氧化鎳礦生產的。
（五）世界紅土型鎳資源主要分布于近赤道地區，大部分靠近海岸，便于外運。
從紅土鎳礦的資源特點來看，世界鎳工業的發展資源開發重心將逐漸從硫化鎳礦轉移到紅土鎳礦的利用。由于紅土鎳礦一般都伴生有鈷，鐵、鉻等多種有價金屬，其綜合利用的必要性顯而易見。對于我國而言，雖然我國的紅土鎳礦資源比例偏小，但隨著硫化鎳資源的逐漸枯竭，鎳市場需要的不斷增長，參與海外紅土鎳礦的開發勢在必行。近年來，我國從 、古巴、印尼進口的大量紅土鎳礦以及與菲律賓、巴布亞新幾內亞的鎳鈷生產聯合項目的實施，進一步表明紅土鎳礦的開發已經成為我國鎳資源利用的重要內容。世界范圍內紅土鎳礦的開發利用前景十分廣闊。
三、國內外紅土鎳礦處理技術及進展
氧化鎳礦床是含鎳橄欖巖在熱帶或亞熱帶地區經過大規模的長期的風化淋濾變質而成的，是由鐵、鋁、硅等含水氧化物組成的疏松的粘土狀礦石。由于鐵的氧化，礦石呈紅色，所以被稱為紅土礦(laterite)。紅土鎳礦的可采部分一般由3層組成：褐鐵礦層、過渡層和腐殖土層，其處理工藝如表5所示。
表5 紅土鎳礦的分布、組成與提取技術 %
（一）火法工藝
火法處理紅土鎳礦的工藝按其產出產品的不同分為還原熔煉生產鎳鐵工藝和還原硫化熔煉生產鎳锍工藝。
1、還原熔煉生產鎳鐵
世界上用得最多的紅土鎳礦火法處理工藝是還原熔煉生產鎳鐵，用于生產不銹鋼。氧化鎳易被C，CO，Si還原，在較高溫度下控制一定的還原條件，就可以使氧化鎳完全還原成金屬，鐵部分還原，與鎳熔合成鎳鐵合金，而未被還原的硅、鎂氧化物與另一部分氧化鐵一起造渣。還原熔煉生產鎳鐵的方法有以下幾種：
(1)回轉窯－電爐還原熔煉工藝。回轉窯－電爐還原熔煉工藝(RKEF)是目前紅土鎳礦冶煉廠普遍采用的一種火法冶煉工藝流程，技術可靠、成熟。該工藝主要工序包括干燥、焙燒－預還原、電爐熔煉和精煉。由于原礦含有大量附著水和結晶水，所以熔煉前的爐料準備主要是脫水和干燥，一般是在干燥窯內脫除附著水，在較長的回轉窯內于較高的溫度下焙燒預還原，進一步脫除結晶水，部分鎳、鐵氧化物預還原，同時爐料得到預熱，為下一步電爐熔煉節省能源，出窯爐料溫度為650～900℃，直接送人電爐上面的料倉中，加入交（直）流電弧爐還原熔煉制取鎳鐵，精煉后用做冶煉不銹鋼的原料。該工藝適合于低鐵高鎳型紅土鎳礦，得到的鎳鐵產品鎳品位一般為10%～15%，鐵品位為60%～80%，鎳的回收率大于90%。
回轉窯－電爐熔煉工藝適合處理各種類型的氧化鎳礦，熔池可達到較高的溫度且溫度易于控制，適合于處理難熔的硅鎂鎳礦，對入爐爐料也沒有嚴格要求；渣含有價金屬較少；生產容易控制，便于操作，易于實現機械化和自動化。所以近幾年來回轉窯－電爐熔煉鎳鐵工藝發展較快，目前至少有14家工廠使用這一方法處理氧化鎳礦，鎳鐵年產量（含鎳計）在25萬t左右。
(2)豎爐－電爐工藝。鷹橋公司在新喀里多尼亞的Koniambo冶煉廠采用的是多米尼加鷹橋豎爐－電爐工藝。該工藝流程借鑒水泥窯外分解的技術，將物料磨細后進行閃速干燥、閃速煅燒、在流態化爐中進行預還原，然后在直流電弧爐內熔煉煅燒料，LF爐內精煉，具有固定投資少，操作成本省，物料停留時間短，產品質量高，煙塵率低，動力消耗低的優點。
(3)鼓風爐冶煉工藝。豉風爐冶煉是將氧化鎳礦在回轉窯內預熱、干燥后制成團塊，與焦炭塊一起加入鼓風爐內冶煉，生產出粗鎳鐵，再進行精煉，制出鎳鐵。鼓風爐冶煉是最早的煉鎳方法之一，對環境不友好，礦石適應性差，對鎂含量有較嚴格的要求，另外不能處理粉礦，對入爐爐料也有嚴格的限制。隨著生產規模擴大、冶煉技術進步、煉鋼廠對鎳類原料要求的提高以及環境保護要求的提高，這一方法已逐步被淘汰。
(4)可移動平爐生產鎳鐵工藝。除了以上幾種得到應用的方法，日本神戶鋼鐵有限公司還新開發了一種用可移動平爐生產鎳鐵的處理工藝。該工藝包括：①混料步驟。將含有氧化鎳和氧化鐵的礦石配人碳質還原劑制備成混料。②還原步驟。在移動的平爐內加熱還原混料，制備還原混料。③熔煉步驟。在熔爐內將已還原的混合物熔化制備鎳鐵。該工藝能夠以較低的成本高效率地制備出高鎳含量的鎳鐵產品，且灰塵數量少，防止了爐壁灰塵的堆積產生粘結物，因此給料時渣的含量可不必調整。
2、還原熔煉生產鎳锍
還原锍化熔煉處理氧化鎳礦生產鎳锍的工藝早在20世紀二三十年代就得到了應用，當時采用的都是鼓風爐熔煉。該工藝與鼓風爐還原熔煉生產鎳鐵的工藝存在相同的缺點，因此新建的大型工廠都采用電爐熔煉紅土鎳礦生產鎳锍。全世界由氧化鎳礦生產鎳锍的鎳量在12萬t左右。鎳锍生產工藝是在生產鎳鐵工藝的熔煉過程中，加入硫化劑，產出低鎳锍，再通過轉爐吹煉生產高鎳锍。鎳锍的成分可以通過還原劑（焦粉）和硫化劑的加入量加以調整。可供選擇的硫化劑有黃鐵礦( FeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、硫磺和含硫的鎳原料。目前國內朝陽昊天集團采用該工藝生產低鎳锍，獲得的低鎳锍產品鎳品位為5%～8%，鎳金屬回收率大于90%。
采用還原锍化熔煉處理氧化鎳礦生產鎳锍的工藝，其產品高鎳锍具有很大的靈活性：經焙燒脫硫后的氧化鎳可直接還原熔煉生產用于不銹鋼工業的通用鎳；也可以作為常壓撥基法精煉鎳的原料生產鎳丸和鎳粉；由于高鎳锍中不含銅，還可以直接鑄成陽極板送锍化鎳電解精煉的工廠生產陰極鎳。總之，可以進一步處理，生產各種形式的鎳產品，并可以回收其中的鈷。
（二）濕法工藝
對于含鎳較高而含銅和鈷低的紅土鎳礦，較多采用電爐還原熔煉的方法生產鎳鐵，但在處理含銅、鈷比較高的紅土鎳礦時，宜采用濕法流程處理，以利于綜合回收各種有價金屬和降低能耗。浸出是常用的濕法處理方法，根據礦石中氧化鎂含量的高低，采用常壓氨浸工藝和高壓酸浸工藝兩種方法。含氧化鎂高的礦石需采用氨浸，因為酸浸時需消耗大量的酸中和礦石中的堿性脈石，操作成本高，在經濟上不可行。而含氧化鎂低的礦石可采用硫酸浸出，為加速整個溶解過程，浸出作業通常在高溫高壓下進行。
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| 紅土鎳礦回轉窯|紅土鎳礦烘干機——首選江蘇鵬飛集團：專業制造 銷量領先 |
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江蘇鵬飛集團成功開發紅土鎳礦回轉窯，該技術已快速進入生產應用領域。該技術應用在紅土鎳礦冶煉鎳方面已取得很不錯的經濟效益和社會效益。RKEF工藝優勢明顯：提煉鎳含量高、雜質少；鎳的回收率高；能源消耗低。我國鎳金屬生產技術已有重大突破，擁有自主知識產權，紅土鎳礦生產出優質鎳鐵。利用回轉窯冶煉紅土鎳礦石生產鎳生鐵，近期主要用戶及鎳礦回轉窯：
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序號 |
用戶名稱 |
設備名稱 |
設備規格 |
數量 |
項目名稱 |
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1 |
福建鼎信實業有限公司 |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
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2 |
江蘇康陽國際貿易有限公司
（江蘇德龍鎳業有限公司） |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
18臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
φ4.3×33.5m |
18臺 |
|
3 |
廣東廣青金屬科技有限公司 |
回轉窯 |
φ4.4×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
Φ5×40m |
4臺 |
|
4 |
廣西北海誠德鎳業有限公司 |
回轉窯 |
Φ5.2×118m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
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5 |
山東匯祥貿易有限公司 |
回轉窯 |
Φ4.85×75m |
3臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
φ4.3×34m |
3臺 |
|
6 |
廣東陽江世紀青山鎳業有限公司 |
回轉窯 |
φ4.6×100m |
4臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
Φ5×45m |
4臺 |
|
7 |
山東鑫海科技股份有限公司
(臨沂金海匯科技有限公司) |
回轉窯 |
φ4×60m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
φ4×40m |
2臺 |
|
8 |
唐山凱源實業有限公司
|
回轉窯 |
φ4.8×90m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
Φ4.3×40m |
|
|
9 |
遼寧晟運實業發展有限公司
|
回轉窯 |
Φ4.85×75m |
1臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
Φ4.3×34m |
|
|
10 |
廣西金源鎳業有限公司
|
回轉窯 |
Φ4.8×110m |
2臺 |
鎳紅土焙燒 |
|
烘干機 |
φ4.8×42m |
| |
