張 帆，張邦勝，劉貴清

（江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司，江蘇 徐州 221002）

工業(yè)硫酸鎳經(jīng)水溶后可作為電鍍工業(yè)的鍍液，經(jīng)沉淀制備的球型氫氧化鎳可作為鎳氫電池、鎳鐵電池的正極材料，與鈷、錳等共沉淀制備三元前驅(qū)體。近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場對硫酸鎳的需求顯著增加。本文對硫酸鎳的主要生產(chǎn)工藝和市場行情進(jìn)行簡要介紹，并對硫酸鎳行業(yè)的未來發(fā)展前景進(jìn)行分析。

1 硫酸鎳簡介

硫酸鎳有無水物、六水物和七水物三種，商用多為六水物，有α-型和β-型兩種變體，前者為藍(lán)色四方結(jié)晶，后者為綠色單斜結(jié)晶。按照產(chǎn)品分類，可以分為電鍍級(jí)硫酸鎳（Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥21%，Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.05%）與電池級(jí)硫酸鎳（Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥22%，Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%）。前者應(yīng)用于電鍍工業(yè)與電池工業(yè)中，是電鍍鎳和化學(xué)鎳的主要鎳鹽，也是金屬鎳離子的來源，能在電鍍過程中離解鎳離子和硫酸根離子；后者是生產(chǎn)三元前驅(qū)體重要原料之一。硫酸鎳的下游需求領(lǐng)域如表1所示。

2 硫酸鎳的制備工藝

市場上硫酸鎳的制備工藝主要分為四種：金屬鎳經(jīng)過酸溶，結(jié)晶后得到粗制硫酸鎳晶體，晶體溶解，經(jīng)除雜再濃縮，得到電池級(jí)硫酸鎳晶體；硫化鎳礦可將其經(jīng)過冶煉、常壓酸浸生產(chǎn)出高冰鎳，進(jìn)而制備硫酸鎳，或者利用紅土鎳礦RKEF生產(chǎn)鎳鐵，而后轉(zhuǎn)爐吹煉+加壓酸浸，生產(chǎn)出高冰鎳，進(jìn)而制備硫酸鎳；濕法冶煉中間品，如氫氧化鎳鈷，通過采購氫氧化鎳，將其酸浸之后制得硫酸鎳；廢棄鎳的回收、銅電解液等[1]。硫酸鎳工業(yè)生產(chǎn)的主要原料及其鎳含量如圖1所示。

表1 硫酸鎳的下游需求領(lǐng)域

圖1 硫酸鎳工業(yè)生產(chǎn)的主要原料及其鎳含量

各種技術(shù)路徑具有各自優(yōu)劣勢。采用金屬鎳生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)為原料純，品質(zhì)和數(shù)量有保證，雜質(zhì)少，制備的硫酸鎳晶體品質(zhì)等級(jí)高，生產(chǎn)過程清潔，對環(huán)境污染最小，但是劣勢是生產(chǎn)成本相對較高。以金屬鎳原料外的其他方式制備硫酸鎳的優(yōu)勢是，原料來源多樣，盡可能全面地吸收鎳原料，變廢為寶，生產(chǎn)成本較低，而劣勢是生產(chǎn)過程不清潔，對環(huán)境影響較大，環(huán)評(píng)不易通過，需要企業(yè)有一定的實(shí)力。

目前，海外生產(chǎn)商主要以金屬鎳為原料生產(chǎn)硫酸鎳，而國內(nèi)的生產(chǎn)商主要以中間品制備硫酸鎳，包括高冰鎳、氫氧化鎳、含鎳廢料和銅電解液等。2018年，國內(nèi)企業(yè)所用原料中，鎳中間品約占56%，鎳回收料約占26%，金屬鎳溶解約占16%。國內(nèi)主要廠家原料與工藝特點(diǎn)如表2所示。

表2 國內(nèi)主要廠家原料與工藝特點(diǎn)

3 硫酸鎳產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2017年，全球約有50萬t硫酸鎳產(chǎn)量，國內(nèi)產(chǎn)量占60%，海外產(chǎn)量占40%。同年，中國硫酸鎳產(chǎn)能為44萬t，硫酸鎳產(chǎn)量32.6萬t，同比增長50%，產(chǎn)能利用率74%。國內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量集中度高，金川集團(tuán)5萬t，吉恩鎳業(yè)4.5萬t，江門長優(yōu)5萬t，格林美4萬t，廣西銀億3萬t，這五家企業(yè)產(chǎn)量合計(jì)占比達(dá)到66%。海外方面，2017年產(chǎn)能24萬t，產(chǎn)量約20萬t，產(chǎn)能利用率83%，產(chǎn)量包括日本住友6.5萬t，俄鎳5萬t和優(yōu)美科2.5萬t。2018年，國內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量為36.5萬t，主要硫酸鎳生產(chǎn)廠家產(chǎn)量如表3所示。

2015-2018年，國內(nèi)硫酸鎳產(chǎn)量分別為18.7萬t、24.7萬t、32.6萬t、36.5萬t，國內(nèi)硫酸鎳供需平衡如表4所示。

表3 2018年國內(nèi)主要廠家產(chǎn)量

表4 國內(nèi)硫酸鎳供需平衡

3.1 三元材料高鎳化發(fā)展推動(dòng)硫酸鎳需求快速增長

新能源汽車的爆發(fā)式增長引導(dǎo)了市場對硫酸鎳需求的樂觀預(yù)期。新能源汽車的發(fā)展瓶頸在于續(xù)航里程，企業(yè)需要在保持現(xiàn)有系統(tǒng)重量的基礎(chǔ)上提高整車電池容量。通過對不同電池正極材料的對比，人們可以發(fā)現(xiàn)，三元材料（包括鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰）的比容量（即能量密度）是最高的。在三元材料的組成成分中，鎳決定電量，鈷決定充放電速度，錳決定穩(wěn)定性。鎳含量的增加可以帶動(dòng)電池比容量的增加，相對應(yīng)地會(huì)降低熱穩(wěn)定性和容量保持率。鈷價(jià)單邊上漲行情大大提高了三元材料的生產(chǎn)成本，而采用高鎳材料之后，電池綜合單位成本將明顯下降。雖然在三元鋰動(dòng)力電池體系中，鈷元素不可或缺，但是其比例可以降低，目前可以到1，未來甚至可以到0.5。供需矛盾帶來的鈷價(jià)波動(dòng)正在助推生產(chǎn)企業(yè)向低鈷高鎳的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向。

據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，預(yù)計(jì)未來三年全球硫酸鎳需求增速能達(dá)到至少34%，具體情況如表5所示。

表5 全球硫酸鎳需求量測算

3.2 硫酸鎳擴(kuò)產(chǎn)存在瓶頸，供需將由過剩轉(zhuǎn)向短缺

國內(nèi)外硫酸鎳產(chǎn)能擴(kuò)張是存在瓶頸的，鑒于環(huán)保因素，主要新增產(chǎn)能在于現(xiàn)有生產(chǎn)商擴(kuò)產(chǎn)。工業(yè)和信息化部在2015年將硫酸鎳列入《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》，在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)要求很高，特別是針對新建產(chǎn)能，建設(shè)配套廢氣、廢水和廢渣處理系統(tǒng)要求并且接受環(huán)境評(píng)估，這個(gè)周期可能為2年左右，因此2018年新增產(chǎn)能基本上建立在現(xiàn)有項(xiàng)目上進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)。全球主要硫酸鎳新建或擴(kuò)建項(xiàng)目如表6所示。

表6 全球主要硫酸鎳新建或擴(kuò)建項(xiàng)目

3.3 近期現(xiàn)貨供應(yīng)偏緊

如圖2所示，2019年2月，中國硫酸鎳產(chǎn)量9 647 t金屬量，實(shí)物量為4.39萬t實(shí)物，環(huán)比增1.50%。盡管2月受生產(chǎn)天數(shù)減少及硫酸鎳工廠春節(jié)放假影響，不少工廠產(chǎn)量下滑，但因多家硫酸鎳工廠于去年底及年后新增了硫酸鎳產(chǎn)能，導(dǎo)致2月全國硫酸鎳產(chǎn)量不減反增。不僅如此，3月硫酸鎳工廠節(jié)后恢復(fù)正常生產(chǎn)以及新產(chǎn)能繼續(xù)釋放，硫酸鎳產(chǎn)量或繼續(xù)爬坡，環(huán)比增8.44%至1.05萬金屬t，全國硫酸鎳月產(chǎn)量或首次突破1萬金屬t。

圖2 全國硫酸鎳產(chǎn)量走勢

盡管產(chǎn)量大幅增長，但據(jù)市場反饋，硫酸鎳現(xiàn)貨資源仍偏緊。主要原因在于，當(dāng)前下游三元前驅(qū)體領(lǐng)域正處于不斷擴(kuò)張狀態(tài)，但硫酸鎳增量無法彌補(bǔ)這部分需求。因硫酸鎳新增產(chǎn)能主要為三元前驅(qū)體一體化產(chǎn)能，即工廠新增的硫酸鎳產(chǎn)能為自己消化，并不流入市場，如格林美、容百鋰電等，目前新增硫酸鎳產(chǎn)能均為自用。

4 結(jié)論

在新能源汽車產(chǎn)量的爆發(fā)式增長疊加動(dòng)力電池三元材料高鎳化發(fā)展趨勢的雙重推動(dòng)下，全球硫酸鎳需求量增速能達(dá)到至少34%。同時(shí)，由于硫酸鎳擴(kuò)產(chǎn)存在瓶頸，體現(xiàn)出產(chǎn)能遲滯與期限錯(cuò)配的效應(yīng)，預(yù)計(jì)2019年后全球硫酸鎳將由供需過剩轉(zhuǎn)向供需短缺。