硫酸鎳行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析

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)硫酸鎳經水溶后可作為電鍍工業(yè)的鍍液，經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體。近年來，隨著新能源汽車產業(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工藝和市場行情進行簡要介紹，并對硫酸鎳行業(yè)的未來發(fā)展前景進行分析。

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，前者為藍色四方結晶，后者為綠色單斜結晶。按照產品分類，可以分為電鍍級硫酸鎳（Ni質量分數≥21%，Co質量分數≤0.05%）與電池級硫酸鎳（Ni質量分數≥22%，Co質量分數0.4%）。前者應用于電鍍工業(yè)與電池工業(yè)中，是電鍍鎳和化學鎳的主要鎳鹽，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；后者是生產三元前驅體重要原料之一。硫酸鎳的下游需求領域如表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：金屬鎳經過酸溶，結晶后得到粗制硫酸鎳晶體，晶體溶解，經除雜再濃縮，得到電池級硫酸鎳晶體；硫化鎳礦可將其經過冶煉、常壓酸浸生產出高冰鎳，進而制備硫酸鎳，或者利用紅土鎳礦RKEF生產鎳鐵，而后轉爐吹煉+加壓酸浸，生產出高冰鎳，進而制備硫酸鎳；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域

圖1 硫酸鎳工業(yè)生產的主要原料及其鎳含量

各種技術路徑具有各自優(yōu)劣勢。采用金屬鎳生產優(yōu)點為原料純，品質和數量有保證，雜質少，制備的硫酸鎳晶體品質等級高，生產過程清潔，對環(huán)境污染最小，但是劣勢是生產成本相對較高。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，生產成本較低，而劣勢是生產過程不清潔，對環(huán)境影響較大，環(huán)評不易通過，需要企業(yè)有一定的實力。

目前，海外生產商主要以金屬鎳為原料生產硫酸鎳，而國內的生產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%。國內主要廠家原料與工藝特點如表2所示。

表2 國內主要廠家原料與工藝特點

3 硫酸鎳產業(yè)現(xiàn)狀

2017年，全球約有50萬t硫酸鎳產量，國內產量占60%，海外產量占40%。同年，中國硫酸鎳產能為44萬t，硫酸鎳產量32.6萬t，同比增長50%，產能利用率74%。國內硫酸鎳產量集中度高，金川集團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)產量合計占比達到66%。海外方面，2017年產能24萬t，產量約20萬t，產能利用率83%，產量包括日本住友6.5萬t，俄鎳5萬t和優(yōu)美科2.5萬t。2018年，國內硫酸鎳產量為36.5萬t，主要硫酸鎳生產廠家產量如表3所示。

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

表3 2018年國內主要廠家產量

表4 國內硫酸鎳供需平衡

3.1 三元材料高鎳化發(fā)展推動硫酸鎳需求快速增長

新能源汽車的爆發(fā)式增長引導了市場對硫酸鎳需求的樂觀預期。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電池比容量的增加，相對應地會降低熱穩(wěn)定性和容量保持率。鈷價單邊上漲行情大大提高了三元材料的生產成本，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波動正在助推生產企業(yè)向低鈷高鎳的產品轉向。

據相關機構預測，預計未來三年全球硫酸鎳需求增速能達到至少34%，具體情況如表5所示。

表5 全球硫酸鎳需求量測算

3.2 硫酸鎳擴產存在瓶頸，供需將由過剩轉向短缺

國內外硫酸鎳產能擴張是存在瓶頸的，鑒于環(huán)保因素，主要新增產能在于現(xiàn)有生產商擴產。工業(yè)和信息化部在2015年將硫酸鎳列入《危險化學品目錄》，在生產、包裝、運輸等環(huán)節(jié)要求很高，特別是針對新建產能，建設配套廢氣、廢水和廢渣處理系統(tǒng)要求并且接受環(huán)境評估，這個周期可能為2年左右，因此2018年新增產能基本上建立在現(xiàn)有項目上進行擴產。全球主要硫酸鎳新建或擴建項目如表6所示。

表6 全球主要硫酸鎳新建或擴建項目

3.3 近期現(xiàn)貨供應偏緊

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

圖2 全國硫酸鎳產量走勢

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

4 結論

在新能源汽車產量的爆發(fā)式增長疊加動力電池三元材料高鎳化發(fā)展趨勢的雙重推動下，全球硫酸鎳需求量增速能達到至少34%。同時，由于硫酸鎳擴產存在瓶頸，體現(xiàn)出產能遲滯與期限錯配的效應，預計2019年后全球硫酸鎳將由供需過剩轉向供需短缺。