Na onda da transição global para a energia limpa, o níquel — matéria-prima central do aço inoxidável e das baterias de tração — tornou-se mais importante do que nunca. No entanto, os recursos de níquel sulfetado de alto teor estão cada vez mais escassos, enquanto vastos recursos de níquel em rochas ultramáficas de baixo teor permanecem "adormecidos" devido aos altos custos e à poluição dos processos tradicionais. Em 15 de junho de 2026, uma equipe de pesquisa da Universidade de Toronto publicou um resultado inovador na revista Communications Engineering, do grupo Nature, relatando um novo processo de extração de níquel a baixa temperatura, predominantemente em estado sólido, que extrai eficientemente níquel de minérios ultramáficos, fornecendo um caminho tecnológico sustentável para desbloquear aproximadamente 45 milhões de toneladas de recursos de níquel não desenvolvidos globalmente.

O dilema da "riqueza mineral com uso pobre" das rochas ultramáficas

As rochas ultramáficas são ricas em minerais de silicato de magnésio e ferro e há muito são consideradas hospedeiras importantes de depósitos de níquel. No entanto, sua complexa mineralogia e natureza refratária tornam os métodos tradicionais de extração caros, ineficientes e com enormes desafios ambientais.

O dilema dos processos tradicionais:

Rota pirometalúrgica: requer a fusão completa do minério contendo silicato de magnésio, com consumo energético extremamente alto e grande emissão de SO₂

Rota hidrometalúrgica: depende de reagentes químicos agressivos, como ácidos fortes, com grande pressão no tratamento de efluentes e pesada pegada ambiental

Com a aceleração da demanda global por níquel devido à expansão dos veículos elétricos e das tecnologias de armazenamento de energia renovável, o desenvolvimento de estratégias de extração de níquel de baixo teor ecologicamente corretas tornou-se uma necessidade urgente para garantir a estabilidade e a sustentabilidade da cadeia global de fornecimento de níquel.

Três avanços do processo em estado sólido a baixa temperatura

A equipe de pesquisa do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Toronto, composta por Wei Lv, Fanmao Wang, Brian Makuza e outros (autor correspondente Fanmao Wang), com o financiamento da Vale Base Metals e do Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e Engenharia do Canadá, desenvolveu com sucesso este processo inovador. O processo foi validado em escala de mini-planta, com inovações centrais em três aspectos:

Reação em estado sólido a baixa temperatura: adeus à fusão de alto consumo energético

Enquanto os processos tradicionais exigem o aquecimento do minério até o estado fundido, o novo processo opera a temperaturas abaixo de 950°C, dominado por reações em estado sólido. Ao controlar precisamente a temperatura, a atmosfera e a adição de ferro no reator, criam-se condições termodinâmicas favoráveis para a migração seletiva do níquel.

Parâmetros do processo:

Tempo de processamento de apenas cerca de 3 horas

Temperatura de operação abaixo de 950°C, muito inferior à temperatura de fusão tradicional

Pó de ferro barato como "capturador de níquel": a arma central para a separação seletiva

A inovação mais engenhosa do processo reside no uso de pó de ferro metálico barato como "capturador de níquel". Durante o tratamento térmico, o níquel migra da fase sulfetada para partículas metálicas de níquel-ferro, formando uma liga de níquel-ferro com teor de níquel de 16-24%.

Efeito duplo da separação seletiva:

O níquel entra na fase de liga: o níquel é seletivamente enriquecido em partículas magnéticas de liga de níquel-ferro

O enxofre é estabilizado e solidificado: o enxofre é efetivamente "aprisionado" como uma fase de sulfeto sólido estável, eliminando completamente as emissões de SO₂

Ao controlar o tamanho e a morfologia das partículas da liga, a separação magnética da ganga pode ser realizada de forma eficiente.

Caminho completo da "pedra" ao "níquel de grau de bateria"

A liga de níquel-ferro extraída pode ser processada posteriormente por meio de processos de refino tradicionais para produzir níquel de grau de bateria. Isso significa que a tecnologia não é uma "ilha" de laboratório, mas é compatível com o sistema industrial existente, possuindo um caminho completo de industrialização, do minério ao produto final.

Remodelando o cenário da cadeia global de fornecimento de níquel

Desbloqueando 45 milhões de toneladas de recursos "adormecidos"

Estima-se que as rochas ultramáficas globais contenham aproximadamente 45 milhões de toneladas de níquel não desenvolvido. Esse número representa uma proporção significativa das reservas globais comprovadas de níquel. Esta tecnologia abre as portas para a comercialização desses recursos, há muito considerados "economicamente inviáveis".

Verde e baixo carbono: metalurgia limpa sem emissões de SO₂

Um dos maiores pontos problemáticos ambientais da fundição tradicional de níquel são as emissões de SO₂. O novo processo elimina as emissões de SO₂ na fonte, ao estabilizar e solidificar o enxofre em uma fase de sulfeto sólido. Ao mesmo tempo, a operação a baixa temperatura reduz significativamente o consumo de energia, alinhando-se perfeitamente com a tendência global de descarbonização da produção de metais.

Vantagens econômicas: rápido, baixo custo e escalável

Processamento rápido: ciclo de processamento de cerca de 3 horas, aumentando significativamente a eficiência da produção

Matéria-prima de baixo custo: uso de pó de ferro barato como capturador, sem depender de metais preciosos

Design modular: validado em escala de mini-planta, adaptável a várias escalas de operação, desde testes de bancada até minas de porte total, também permitindo a modernização de instalações existentes

Valor estratégico: aliviando a tensão no fornecimento global de níquel

O níquel é um material fundamental para os cátodos das baterias de íons de lítio, e a escassez de fornecimento afeta diretamente a disseminação de veículos elétricos e o progresso da transição para a energia limpa. Ao desbloquear recursos de níquel anteriormente inviáveis economicamente, esta tecnologia tem o potencial de aliviar o gargalo no fornecimento global de níquel, com profundo significado estratégico para garantir a segurança da cadeia de fornecimento de minerais críticos e estabilizar a cadeia industrial de veículos de novas energias.

Capacitação de toda a cadeia industrial, da mina à bateria

Na mina: a tecnologia pode ser implantada diretamente na etapa de beneficiamento de minérios de níquel ultramáficos, atualizando in-situ o minério de baixo teor para uma liga de níquel-ferro de alto teor, reduzindo drasticamente os custos subsequentes de transporte e fundição.

Na metalurgia: a liga de níquel-ferro extraída pode ser usada para produzir sulfato de níquel de grau de bateria por meio de processos de refino existentes, formando uma conexão perfeita com os processos hidrometalúrgicos a jusante, melhorando a eficiência da lixiviação e reduzindo o consumo de ácido.

Na reciclagem: o princípio de reação em estado sólido da tecnologia também oferece novas ideias para a reciclagem de recursos de níquel, com potencial para expansão futura para a reciclagem de baterias usadas e resíduos contendo níquel.

Da fusão de alto consumo energético à extração em estado sólido a baixa temperatura, das grandes emissões de SO₂ à ausência de emissões de enxofre, de "inextraível" a "economicamente viável" — a pesquisa da equipe da Universidade de Toronto oferece um novo paradigma tecnológico para o desenvolvimento sustentável dos recursos globais de níquel. À medida que a demanda por níquel continua a aumentar na transição global para a energia limpa, este processo inovador que "desbloqueia o valor do níquel em rochas ultramáficas" pode ser exatamente a "chave" para garantir a segurança da cadeia global de fornecimento de níquel.