紅土鎳礦是如何變成電池級硫酸鎳的？

據(jù)美國地質(zhì)勘查局（USGS）2022年發(fā)布的報告，全球探明的陸地基礎(chǔ)儲量至少有3億噸鎳（平均約0.5%或以上鎳含量）。

陸基鎳礦主要分為硫化鎳礦和氧化鎳礦。硫化鎳礦約占陸基鎳資源儲量的40%，主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞等國家，硫化鎳礦品位較高，成分相對簡單，處理工藝也相對成熟，但資源量較少;氧化鎳礦約占陸基鎳資源儲量的60%，主要分布在赤道南北緯30度以內(nèi)的印度尼西亞、菲律賓、巴西等熱帶國家，因礦石中富含F(xiàn)e2O3而顯紅色，所以又稱紅土鎳礦。

全球陸基鎳資源儲量分布情況（來源：米寰鵬等，《印度尼西亞鎳礦資源及利用概況》）

紅土鎳礦垂直分帶

紅土鎳礦垂直分帶明顯，以印尼紅土鎳礦為例，按化學(xué)元素成分和內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)分，自上而下，依次為紅土帶--腐巖帶--巖帶，各帶的特征如下:

（1）紅土帶：上部為紫紅色鐵帽層，出現(xiàn)大量膠結(jié)成粘粒狀或團(tuán)塊狀的鐵氧化物，主要礦物有褐鐵礦、赤鐵礦以及少量的次生石英和高嶺土等。中下部為疏松多孔狀的發(fā)育黃色鐵質(zhì)礦層，主要礦物有針鐵礦、褐鐵礦以及少量基巖的風(fēng)化殘留碎塊。紅土帶整體上主要由褐鐵礦組成，具有高鐵低鎂的特點。

（2）腐巖帶：主要呈現(xiàn)為綠色，上部為粒度較細(xì)的風(fēng)化礦物層，向下混雜的基巖風(fēng)化-半風(fēng)化碎塊逐漸增多，主要礦物有蛇紋石等鎂鐵層狀硅酸鹽類礦物，沿裂隙或節(jié)理多見浸染狀翠綠色硅鎂鎳礦。腐巖帶是主要的含鎳礦層。

（3）基巖帶：為暗綠色、棕灰色、灰黑色橄欖巖。巖石裂隙和節(jié)理中可見少量的淺綠色硅酸鎳細(xì)脈，主要礦物有橄欖石、蛇紋石。

印度尼西亞紅土鎳礦垂直分布（來源：米寰鵬等，《印度尼西亞鎳礦資源及利用概況》）

硫酸鎳簡介

工業(yè)硫酸鎳行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T28242009中，將硫酸鎳按用途分成兩類：

I類：主要用于鍍鎳和其他工業(yè)用

II類：主要用于蓄電池的生產(chǎn)（允許有一定的含鈷量）

硫酸鎳的生產(chǎn)原料主要有以下５種：（1）高冰鎳；（2）紅土鎳礦冶煉中間產(chǎn)品氫氧化鎳鈷（MHP）和鎳鈷混合硫化物（MSP）；（3）鎳粉和鎳豆；（4）廢料回收，包括冶煉、電鍍、機(jī)械加工、廢舊電池（鎳氫電池、鎳鎘電旭、理離子電池、鎳酸鋰電池等；（5）銅冶煉副產(chǎn)硫酸鎳。

紅土鎳礦生成電池級硫酸鎳

紅土鎳礦生成電池級硫酸鎳的方法主要有2大類：火法工藝、濕法工藝。火法工藝適于處理鎳品位較高的腐巖型紅土鎳礦；濕法工藝適于紅土帶中的鎂含量較低、鎳含量較低的褐鐵礦型紅土鎳礦。

現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)中，上述兩種工藝具體表現(xiàn)為4種路徑：

紅土鎳礦生成硫酸鎳的四種供應(yīng)路徑（來源：研之有財，《公司研究｜小金屬系列之華友鈷業(yè)的“押注”》）

（1）以瑞木、華友為代表的濕法高壓酸浸路徑：上層低品位紅土鎳礦的濕法冶煉-MHP等濕法中間品-硫酸鎳+硫酸鈷（濕法工藝）。

紅土鎳礦濕法工藝中鈷作為副產(chǎn)物，抵扣鎳的成本。中冶端木公司產(chǎn)品為MHP，華友印尼項目資源的鎳品位約1.2%，鈷0.15%，顯著優(yōu)于瑞木在巴新的資源（1%左右），在冶煉成本端具備顯著優(yōu)勢。

（2）以PT Vale為代表的下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉硫化到低冰鎳-高冰鎳-硫酸鎳，火法前硫化路徑（火法工藝）。

該路徑下層高品位紅土鎳礦為原料，包括回轉(zhuǎn)窯干燥-回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原焙燒-電爐還原熔煉-P-S轉(zhuǎn)爐硫化-吹煉等核心步驟。該路徑在回轉(zhuǎn)窯出料口噴入熔融硫進(jìn)行硫化，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，得以使礦熱爐+P-S轉(zhuǎn)爐中對起始反應(yīng)溫度的要求更低，可以相較青山系路徑節(jié)省電力。

（3）以青山系為代表的下層高品位紅土鎳礦的火法冶煉-鎳鐵-高冰鎳-硫酸鎳，火法后硫化路徑（火法工藝）。

以下層高品位紅土鎳礦為原料，包括回轉(zhuǎn)窯干燥-回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原焙燒-電爐還原熔煉-P-S轉(zhuǎn)爐硫化-吹煉等核心步驟。青山自身、盛屯友山項目、華友華科項目，均是采取該路徑。

（4）以中偉為代表的富氧側(cè)吹方式，用熔煉爐替代電爐，對原材料的適用度高，增加熱反應(yīng)效率，核心在于硫化方式的改變（火法工藝）。

中偉股份在印尼投建的火法高冰鎳項目中青新能源或采用富氧側(cè)吹技術(shù)。而后偉明集團(tuán)、盛屯礦業(yè)紛紛宣布將在印尼投資相似路線的工藝。富氧側(cè)吹與傳統(tǒng)的紅土鎳礦火法-高冰鎳的技術(shù)路徑核心區(qū)別在于用熔煉爐替代電爐，改變硫化方式。通過富氧側(cè)吹方式將氧氣、硫化、煤等噴入熔煉爐中，替代了傳統(tǒng)用電來進(jìn)行加熱的方式。

結(jié)語

過去十年紅土鎳礦火法冶煉-鎳鐵-不銹鋼一體化通路成就青山，華友則將在紅土鎳礦-鋰電材料領(lǐng)域塑造超高壁壘。

紅土鎳礦濕法冶煉、富氧側(cè)吹、火法-高冰鎳路徑均有利于補充電池用鎳來源，作為紅土鎳礦資源利用的有效方式，創(chuàng)造收益并有望為產(chǎn)業(yè)鏈降本。相較而言，紅土鎳礦濕法冶煉-電池用鎳鈷方向具備更突出的優(yōu)勢。濕法路徑在成本（以及潛在成本上漲方面）顯著優(yōu)于火法，并且在碳排放方面較火法有巨大優(yōu)勢。未來火法-高冰鎳-硫酸鎳路徑定義硫酸鎳邊際成本，而低成本的濕法路徑至少賺取低于火法路徑成本部分的超額收益。

參考資料：

1、電池百人會-電池網(wǎng) ，《擁鎳為王！一周內(nèi)全球兩大動力電池上市公司印尼巨資謀鎳》

2、李慶榮，《印尼紅土鎳礦開采工藝技術(shù)的完善與優(yōu)化》，印尼金川WP有限公司

3、米寰鵬等，《印度尼西亞鎳礦資源及利用概況》，中國有色金屬建設(shè)股份有限公司

4、杜光焱，《硫酸鎳生產(chǎn)工藝及市場前景分析》，金川集團(tuán)股份有限公司 

5、研之有財，《公司研究｜小金屬系列之華友鈷業(yè)的“押注”》

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