中国粉体网讯 新能源汽车高续航要求下，三元正极材料高镍化是重要发展趋势。叠加新能源汽车规模增长，镍的需求量将越来越大。Vale估计，电动汽车领域，2030年用镍需求有望超过89万吨，激进估计有望达到170万吨。电池镍需求占比将提高到37%，从而使电池成为镍第二大需求领域。这意味着，未来十年，新能源汽车领域镍需求增长将达8~16倍。面对广阔的市场需求，作为电池原料的镍，它的主要技术路径又在哪里？
高冰镍出世，硫酸镍供应格局将生变？
3月3日我国不锈钢巨头青山实业公布一则消息——青山实业将于2021年10月开始一年内向华友钴业供应6万吨高冰镍、向中伟股份供应4万吨高冰镍。高冰镍出世，硫酸镍供应格局将生变？
过去高冰镍主要由硫化镍矿冶炼得到。硫化镍矿，主要采用火法冶炼。其火法处理工艺主要有电炉熔炼和闪速熔炼，形成低冰镍后转炉吹炼富集形成高冰镍。高冰镍再通过进一步的处理得到硫酸镍或者电解得到金属镍等。
但硫化镍矿资源相对稀缺，供给已是抽紧态势。青山实业则是将红土镍矿火法冶炼的镍铁转化为高冰镍。从目前得到的消息来看，印尼青山的高冰镍产线将改造镍铁产线，在RKEF镍铁冶炼工艺的基础上，加入含硫料后在转炉吹炼，得到高冰镍产品。主要流程为：红土镍矿—RKEF工艺—高镍铁—加入含硫料后再在转炉吹炼—高冰镍。
红土镍矿生产高冰镍的工艺并非突然横空出世，印尼淡水河谷是目前最具代表性的红土镍矿火法高冰镍的生产厂商。公司使用红土镍矿生产高冰镍的工艺可总结为：
（1）红土镍矿-电炉熔炼-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍。
（2）红土镍矿-RKEF工艺-镍铁-硫化-高冰镍。
据业内分析，高冰镍路线因其投资强度较低、建设时间短，是硫酸镍镍铁价差较大情况下保障电池用镍供应重要选项。但是高冰镍工艺成本较高。湿法技术前期投入大，但后期成本低，而火法技术则是前期投入低，但后期投入大。整体成本相比，火法高冰镍技术生产硫酸镍成本要高于湿法工艺。
红土镍矿湿法：或引领新一轮全球镍行业变革
中国镍金属产量严重不足，80％以上镍资源依赖进口，其中90％以上为红土型镍矿。红土镍矿处理工艺包括火法冶金和湿法冶金２种工艺，而湿法冶金工艺具有能耗低、环境污染小、金属回收率高等优势。
还原焙烧-氨浸工艺
还原焙烧－氨浸工艺流程图
优点：碳酸铵溶剂易回收和循环利用、常压、腐蚀性较小。同时，还原焙烧-氨浸过程中矿石中的镁不被还原、浸出，适于处理镁含量较高的红土镍矿。
缺点：该工艺的能耗高，镍、钴回收率较低（Ni约75%-80%，Co<60%）。
高压硫酸浸出工艺
高压硫酸浸出工艺流程图
优点：能耗低，镍、钴回收率高，适合处理褐铁型红土镍矿，要求矿石含镁、铝低，通常含镁<4%。
缺点：加压酸浸操作过程中会结垢，减少高压釜容积，降低传热效率，阻塞管道，且工艺操作条件相对苛刻。
常压硫酸浸出工艺
常压酸浸工艺流程图
优点：工艺简单、投资少、能耗低等。
缺点：Fe3+和Al3+等被大量浸出，且浸出渣量大，酸耗较高，影响后续处理；浸出的铁更多是以黄钾铁矾形式存在，很少是以赤铁矿形式存在，既影响工艺进行，又增加酸耗。
硫酸高压-常压联合工艺
必和必拓公司在2001-2014年申请了一系列的专利，开发了EPAL工艺流程，应用于Ravensthorpe项目处理澳大利亚红土镍矿。EPAL工艺的主要优点是酸耗低、镍钴浸出率高、中和剂消耗少以及浸出液纯度较高。
EPAL红土镍矿酸浸工艺流程
硫酸化焙烧-水浸工艺
硫酸化焙烧-水浸工艺是将红土镍矿在SO2/O2气氛中焙烧，使镍和钴氧化物转化为对应的硫酸盐，而铁仍以不溶性氧化物形式存在，通过直接水浸选择性提取镍和钴。该工艺的缺点是反应过程难以控制，如SO2分压、原料粒度以及钠盐的加入量，对镍和钴回收率有较大影响。
硫酸化焙烧-水浸工艺流程图
近年来，以华友钴业、格林美、邦普等为代表的中国企业在印尼新投资的湿法项目对比国外企业主导的项目，在投资成本、项目时间等方面得到有效控制，将有望引领行业变革。
世界正在建设的镍湿法工厂
而经过工艺变革和技术水平更替与发展，高压釜制造技术的不断提高以及材料性能的提升，高压酸浸工艺的优势越发突出，已成为红土镍矿湿法冶炼最具竞争力的工艺路线，技术成熟度高。
小结
首先，红土镍矿具有储量丰富、易开采、便于运输等特点。随着硫化镍矿资源的不断消耗以及镍需求量的持续增长，红土镍矿将是未来镍的主要来源。而红土镍矿开发电池用镍的技术路径已经成为必然之势。
其次，对于镍产业链，红土镍矿-镍铁-高冰镍工艺的成熟，打通了红土镍矿火法工艺到硫酸镍的产业路线，将大大缓解目前因电池材料项目快速扩建而造成的镍原料结构性紧缺局面，对目前新能源电动车行业发展有着重要的实际意义。
再者，湿法冶炼具有能耗低、环境污染小、金属回收率高等优势，是目前发展较快的技术路线，国内多家企业已经开始在印尼布局湿法冶炼项目。特别是针对钴含量高的红土镍矿，采用高压酸浸工艺处理更具有经济价值优势。因此，不断改进和完善高压酸浸工艺是未来湿法冶金工艺处理红土镍矿的发展方向。
综合对比来看，湿法项目具有成本等优势，依旧前景广阔。但火法高冰镍技术也并非没有发展空间。两种技术的发展，能够为硫酸镍的供应增加更多确定性，从而满足三元锂电池领域对镍的庞大需求。
参考资料：
朱宇平.红土镍矿湿法冶金工艺综述及进展
武兵强等.红土镍矿湿法冶金工艺现状及前景分析
广发证券.火法高冰镍 VS 湿法镍成本分析：各有所长，趋势不改
每日经济新闻.新能源电池“镍”变将至
（中国粉体网编辑整理/黑金）
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