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摘要:鎳是生產不銹鋼的關鍵材料之一,以304不銹鋼為例,鎳添加量在8%以上,全球約80%的鎳用于生產不銹鋼。隨著不銹鋼消費量的增加,鎳的產量也穩步增加,2017年全球鎳產量為215.9萬噸,據INSG(國際鎳研究小組)預計2018年全球鎳礦產量將達到230.4萬噸,同比增長6.7%;2019年將達到244.5萬噸,同比增長6.1%。鎳需求量的持續增加,也給紅土鎳礦的利用帶來了巨大的市場空間。本文分析了紅土鎳礦的冶煉工藝及其發展趨勢,并分析了未來紅土鎳礦利用的市場前景。
鎳礦主要為硫化鎳礦、紅土鎳礦和深海錳結核所含的鎳資源,以資源分布來看紅土鎳礦占55%、硫化鎳礦占28%、錳結核含鎳占17%,可以看出紅土鎳礦是主要的鎳礦資源。由于紅土鎳礦提鎳的復雜性,從硫化鎳礦中提取的金屬鎳占到了總產量的70%以上。由于優質硫化鎳礦的大量消耗,硫化鎳礦的開采成本和品質逐步降低,紅土鎳礦提鎳越來越受到業內的重視。
紅土鎳礦RKEF法逐漸成為主流工藝,粒鐵法是發展趨勢
針對紅土鎳礦的冶煉方法分為濕法和火法兩種,濕法工藝主要包括氨浸工藝、還原焙燒-酸浸工藝和硫酸化焙燒-水浸工藝。氨浸工藝原理是NH3與氧化鎳生成鎳銨絡離子([Ni(NH3)2]2+)進入溶液,在從溶液中分離出金屬鎳;氨浸工藝只適合處理表層含銅、鈷低的紅土鎳礦。還原焙燒-酸浸工藝和硫酸化焙燒-水浸工藝原理是氧化鎳礦在低溫或高溫條件下與酸反應生成硫酸鎳鹽,鎳鹽進入溶液,提純得到硫酸鎳或金屬鎳;酸浸法或硫酸化焙燒法適用于處理低鎂、鈣類型的紅土鎳礦。整體來看,紅土鎳礦濕法處理普遍存在產能小、設備要求高、投資量大、廢水含量大、產生廢酸廢堿等二次污染等缺點,雖然工藝成熟但目前在火法流程的競爭下面臨淘汰,逐步退出處理紅土鎳礦的主流工藝。
針對火法處理紅土鎳礦行業開發出了小高爐法、RKEF法、直接還原粒鐵法等。小高爐法是紅土鎳礦燒結造塊后與焦炭一同加入到小高爐內,吹氧熔煉,焦炭還原氧化鎳和氧化鐵得到鎳鐵水,脈石形成熔渣,熔煉完成后鎳鐵水和熔渣分別由鐵口和渣口排出,鎳鐵水可作為生產不銹鋼的原料;RKEF法即為回轉窯還原-電爐熔分法,紅土鎳礦和煤粉混合造粒后,于轉底爐鎳還原得到粒裝的直接還原鐵(DRI),DRI進入電爐中熔融得到鎳鐵水和熔渣,完成分離;直接還原粒鐵法是紅土鎳礦與煤粉混合后于對輥壓球機壓制成球團,球團于轉底爐中還原,還原過程中控制溫度,使還原出來的金屬鐵和金屬鎳熔融長大形成鎳鐵粒,而渣子并不熔化,還原完成后排出爐外,經過破碎完成粒鐵和渣子的分離,含鎳的粒鐵進行冶煉不銹鋼。小高爐內無法控制還原度所有的氧化鐵被還原為金屬鐵,導致鎳鐵水中鎳含量較低,一般在5%以下,不能用于高端不銹鋼的生產,一般用來生產200系不銹鋼,經濟效益較低,同時小高爐法生產過程能耗高、煙氣量大,目前已面臨淘汰的地步。RKEF法工藝流程短、設備投資小,生產能力高,成為目前火法冶煉紅土鎳礦主流的方法;同粒鐵法一樣,通過調節還原劑的添加量可以調節原礦的還原程度,從而可以獲得鎳品位較高的鎳鐵水;但冶煉過程消耗大量電力來熔融無價值的渣子,因此生產成本較高。直接還原粒鐵法在冷態通過物理的方法即能完成渣子和鎳鐵的分離,因此相比RKEF法粒鐵法,粒鐵法的能耗大幅度降低,成為未來火法處理紅土鎳礦的主要發展趨勢。
近2年來鎳價如過山車式波動,紅土鎳礦利用前景如何
以倫鎳為例,從2016年底開始逐步走低,到2017年6月創下了8700美元/噸的低點,隨后開始大幅度走強,引起一輪快速的暴漲,鎳價在2018年4月份創下了近幾年的新高,達到17000美元/噸,漲幅達到95%,而隨后鎳價格又逐步走低,到2018年11月鎳價跌破11000美元/噸,跌幅最高達到35%。可見這兩年鎳價呈現了過山車式的走勢,這主要歸咎于2018年國際貿易保護主義的抬頭,導致礦產類的大宗商品的價格持續走低所至。貿易保護主義何時被遏制,從目前國際局勢來看并不會很樂觀,因此可以預見近一段時間鎳價仍然會繼續走低。宏觀來看由于產業的發展,不銹鋼未來需求量會持續的增加,同時新能源電池產業的發展也刺激鎳的需求量,一旦國際局勢的好轉,貿易保護主義被遏制,鎳的市場會進一步得到釋放,因此從長遠來看對紅土鎳礦利用是持續看好的。
結語
隨著紅土鎳礦冶煉技術的發展,冶煉能耗、成本會逐步降低,雖然近兩年鎳價呈過山車式波動,但不銹鋼的需求量及新能源電池的需求量也在逐步擴大,短期的價格波動,并未改變價格上升這種趨勢,因此紅土鎳礦利用行業仍然具有廣闊的市場空間。
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