В условиях глобального перехода к чистой энергии никель — ключевое сырьё для нержавеющей стали и аккумуляторов электромобилей — становится как никогда важным. Однако запасы высокосортных сульфидных никелевых руд истощаются, а значительные объёмы никеля в низкосортных ультраосновных породах долгое время остаются «спящими» из-за высокой стоимости и загрязнения окружающей среды традиционными методами. 15 июня 2026 года исследовательская группа Университета Торонто опубликовала прорывные результаты в журнале Nature «Communications Engineering», сообщив о новом низкотемпературном, преимущественно твердофазном процессе извлечения никеля, который позволяет эффективно извлекать никель из ультраосновных руд, открывая устойчивый технологический путь для освоения около 45 миллионов тонн неразработанных никелевых ресурсов по всему миру.

Тупик «богатой руды, но бедного использования» ультраосновных пород

Ультраосновные породы, богатые магнием и железосиликатными минералами, долгое время считались важным вместилищем никелевых месторождений. Однако их сложный минералогический состав и труднообрабатываемая «упрямая» природа делают традиционные методы извлечения дорогостоящими, неэффективными и создающими серьёзные экологические проблемы.

Дилемма традиционных процессов:

Пирометаллургический маршрут: требует полной плавки руды, содержащей силикаты магния, что чрезвычайно энергоёмко и приводит к значительным выбросам SO₂

Гидрометаллургический маршрут: зависит от агрессивных химических реагентов, таких как сильные кислоты, создаёт проблемы с переработкой сточных вод и имеет значительный экологический след

По мере ускорения роста мирового спроса на никель из-за расширения электромобилей и технологий хранения возобновляемой энергии, разработка экологически чистых стратегий извлечения никеля из низкосортных руд стала насущной необходимостью для обеспечения стабильности и устойчивости глобальных цепочек поставок никеля.

Три прорыва низкотемпературного твердофазного процесса

Исследовательская группа кафедры материаловедения и инженерии Университета Торонто в составе Wei Lv, Fanmao Wang, Brian Makuza и других (ответственный автор Fanmao Wang) при финансовой поддержке Vale Base Metals и Канадского совета по естественным наукам и инженерным исследованиям успешно разработала этот инновационный процесс. Процесс был проверен в полупромышленном масштабе (mini-plant scale), а ключевые инновации заключаются в трёх аспектах:

Низкотемпературная твердофазная реакция: отказ от энергоёмкой плавки

Традиционные процессы требуют нагрева руды до расплавленного состояния, в то время как новый процесс работает при температурах ниже 950°C, с преобладанием твердофазных реакций. Путём точного регулирования температуры, атмосферы и количества добавляемого железа в реакторе создаются благоприятные термодинамические условия для селективной миграции никеля.

Параметры процесса:

Время обработки составляет всего около 3 часов

Рабочая температура ниже 950°C, что значительно ниже температуры традиционной плавки

Дешёвый железный порошок в качестве «уловителя никеля»: ключевое оружие селективного разделения

Наиболее остроумное новшество процесса заключается в использовании дешёвого металлического железного порошка в качестве «уловителя никеля». В процессе термообработки никель мигрирует из сульфидной фазы в металлические частицы никель-железо, образуя ферроникель с содержанием никеля 16-24%.

Двойной эффект селективного разделения:

Никель переходит в сплавную фазу: никель селективно обогащается в магнитных частицах ферроникеля

Сера стабильно фиксируется: сера эффективно «запечатывается» в стабильной твёрдой сульфидной фазе, полностью исключая выбросы SO₂

Регулируя размер и морфологию частиц сплава, можно эффективно осуществлять магнитную сепарацию от пустой породы.

Полный путь от «камня» до «никеля аккумуляторного качества»

Извлечённый ферроникель может быть дополнительно переработан в никель аккумуляторного качества с помощью традиционных процессов рафинирования. Это означает, что технология не является «изолированным островом» в лаборатории, а совместима с существующей промышленной системой и имеет полный путь промышленной реализации от руды до конечного продукта.

Изменение структуры глобальных цепочек поставок никеля

Освоение 45 миллионов тонн «спящих» ресурсов

По оценкам, в ультраосновных рудах по всему миру содержится около 45 миллионов тонн неразработанного никеля. Эта цифра составляет значительную долю от мировых разведанных запасов никеля. Технология открывает коммерческие возможности для этих ресурсов, которые долгое время считались «экономически нецелесообразными».

Зелёный и низкоуглеродный: чистая металлургия без выбросов SO₂

Одной из самых больших экологических проблем традиционной выплавки никеля являются выбросы SO₂. Новый процесс устраняет выбросы SO₂ в источнике, стабильно фиксируя серу в твёрдой сульфидной фазе. В то же время низкотемпературная работа значительно снижает энергопотребление, что полностью соответствует общей тенденции декарбонизации мирового производства металлов.

Экономические преимущества: быстро, недорого, масштабируемо

Быстрая обработка: цикл обработки около 3 часов, что значительно повышает эффективность производства

Недорогое сырьё: использование дешёвого железного порошка в качестве уловителя, без зависимости от драгоценных металлов

Модульная конструкция: проверена в полупромышленном масштабе, может адаптироваться к различным масштабам эксплуатации — от лабораторных до полномасштабных рудников, а также может быть использована для модернизации существующих объектов

Стратегическая ценность: смягчение глобального дефицита никеля

Никель является основным материалом для катодов литий-ионных аккумуляторов, и его дефицит напрямую влияет на распространение электромобилей и процесс перехода к чистой энергии. Осваивая ранее экономически недоступные никелевые ресурсы, эта технология может помочь смягчить узкие места в глобальных поставках никеля, что имеет глубокое стратегическое значение для обеспечения безопасности цепочек поставок критически важных полезных ископаемых и стабилизации промышленной цепочки новых энергетических транспортных средств.

Поддержка всей промышленной цепочки от рудника до аккумулятора

На стороне рудника: технология может быть непосредственно развёрнута на этапе обогащения ультраосновных никелевых руд, преобразуя низкосортную руду на месте в высокосортный ферроникель, что значительно снижает последующие затраты на транспортировку и выплавку.

На стороне металлургии: извлечённый ферроникель может быть использован для производства сульфата никеля аккумуляторного качества через существующие процессы рафинирования, обеспечивая бесшовную интеграцию с последующими гидрометаллургическими процессами, повышая эффективность выщелачивания и снижая расход кислоты.

На стороне переработки: принцип твердофазной реакции этой технологии также открывает новые возможности для рециркуляции никелевых ресурсов, и в будущем её можно будет распространить на переработку отработанных аккумуляторов и никельсодержащих отходов.

От энергоёмкой плавки до низкотемпературного твердофазного извлечения, от значительных выбросов SO₂ до бессернистых выбросов, от «непригодного для добычи» до «экономически целесообразного» — это исследование команды Университета Торонто предлагает новую технологическую парадигму для устойчивого освоения мировых никелевых ресурсов. Поскольку глобальный спрос на никель продолжает расти в связи с переходом к чистой энергии, этот инновационный процесс «раскрытия ценности никеля в ультраосновных породах» может стать тем самым «ключом» к обеспечению безопасности глобальных цепочек поставок никеля.