硫酸镍生产工艺及市场前景分析

硫酸镍生产工艺及市场前景分析

摘要：工业革命以来，人类行为排放了大量温室气体，据英国石油公司的数据显示，2013年以来，全球碳排放量保持持续增长，2019年，全球碳排放量达343.6亿t，创历史新高，2020年，全球碳排放量下降至322.8亿t。温室气体排放对全球气候造成重大影响，全球气候变化成为国际社会普遍关注的重大问题。自1992年《联合国气体变化框架公约》签署后，全球应对气候变化取得了实质性的进展，1997年签订的《京都议定书》确定了碳减排约束指标，2015年签署的《巴黎协定》确定了将全球气温升幅控制在工业化前水平2℃之内的目标。2020年9月，我国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。据统计，1990—2030年期间全球共有38个经济体已实现碳达峰或承诺实现碳达峰，电动汽车作为应对全球气候变化的重要举措，在全球取得了良好的发展，2020年全球在册电动汽车超过1000万辆，欧盟第一次取代中国成为全球最大的电动汽车市场。未来随着电动汽车市场的进一步发展，对电池镍产品的需求将持续增加，但在碳中和约束下，未来电池镍产品生产行业发展也必将随着碳中和政策的发展而演变。基于此，本篇文章对硫酸镍生产工艺及市场前景进行研究，以供参考。

关键词：硫酸镍；生产工艺；市场前景分析

引言

某有色冶炼厂主要产品是高纯阴极铜和工业硫酸。硫酸镍系统是铜电解净液项目中的配套项目，采用蒸发浓缩和冷冻结晶工艺联合生产粗制硫酸镍。蒸发浓缩工艺采用蒸汽间接加热浓缩法来提高二段脱铜电积终液的镍浓度及酸度。在负压条件下，溶液的沸点降低，增大了被蒸发溶液与加热源之间的温差，强化了蒸发作用。冷冻结晶工艺是将浓缩后的溶液经过制冷工序进行冷冻结晶。制冷工序使用制冷机组对盐水进行冷冻降温，然后使盐水

进入结晶槽的内、外两个夹套，对结晶槽内的浓缩后液进行冷冻降温，使其温度降低至比自然冷却或水冷却更低的温度，使溶液中的硫酸镍在冷冻状态下成为硫酸镍结晶盐。在NiSO4·7H2O实际生产过程中，长期生产导致设备存在较多问题及较大优化空间。采取一系列的设备改进及管理优化措施后，降低了设备故障频率和能耗成本，消除了安全隐患。

1研究背景

镍是一种具有良好机械强度、延展性、铁磁性和抗腐蚀性的金属，广泛应用于不锈钢、耐热钢、结构钢和氢化催化剂等多个领域，其中不锈钢在镍资源下游应用领域中发挥主导作用。全球不锈钢产业规模不断扩大，推动了镍需求的显著增长。硫化镍矿和红土镍矿是世界上2种主要的镍资源，随着硫化镍矿的日趋贫乏，红土镍矿逐渐成为了镍基生产的主要原料。（1）采用火法处理红土镍矿的工艺按照镍的分离特性可分为固态分离及熔态分离两大类。固态分离方法主要包括回转窑直接还原－磁选法，熔态分离方法包括ＲＫ－ＥＦ法、转底炉预还原－电炉熔分法、高炉法等。与固态分离方法相比，熔态分离具有分离效率高、处理量大等优点，是火法工艺中处理红土镍矿的适宜方法。（2）随着镍消费量的逐渐增加，进口红土镍矿量也逐年增加，现阶段国内处理红土镍矿以火法工艺为主。能耗高是火法工艺的共性问题，为了保证经济性，国内外往往采用火法工艺处理高品位红土镍矿。随着红土镍矿资源品位下降，原料特征越来越复杂，探索低成本低能耗的新火法工艺冶炼低品位红土镍矿冶炼是大势所趋。如何实现不锈钢生产的绿色、可持续发展，仍是今后不锈钢产业发展的主要方向。

2硫酸镍生产管理优化

（1）检修时间周期优化。由于硫酸镍现场酸雾及物料腐蚀性较强，除日常零星检修外，在电解液系统镍含量较低情况下每年新增两次为期15d的停产检修，更换腐蚀坏损的盐水

管道、蒸汽管道、锈蚀的阀门等，并对设备及管道防腐刷漆。同时在此期间处理日常难以处理的设备故障等，避免维修工日常频繁抢修。(2)高能耗设备管控优化。硫酸镍系统主要能耗为蒸汽和电力。蒸汽由厂内余热锅炉供应。在整个生产过程中，结合硫酸镍产量，对蒸汽的使用采取定额管理，控制班组蒸汽用量，并对浓缩反应釜夹套增加疏水阀，以降低蒸汽消耗量。电耗的管控主要针对高耗能设备。因制冷机电耗约为整个硫酸镍系统的60%，因而对制冷机电耗进行重点管控，每日记录电耗。当制冷机电耗出现异常波动或有上升趋势时，立即进行相关检查及清洗，对制冷机及时加氟，同时根据产量对制冷机电耗实行定额管控。（3）合理的物料调配和循环利用制度有利于调节体系物料平衡和酸平衡、调整目标金属的走向和实现目标金属的充分提取。例如：由于高冰镍浸出渣中含镍较高，焙烧—浸出提铜过程中，大量镍随铜一起浸出，为了回收镍与利用余酸，可将一部分铜电积后液返回镍系统配料；贵金属回收过程中，一次氯浸渣和二次氯浸渣可返回电炉熔炼，达到渣中残留贵金属在体系中不断被累积提取而不损失。（4）在环保政策愈趋严格以及冶炼工艺绿色低碳转型的新形势下，迫切要求对高冰镍浸出渣冶金工艺进行重大创新，取消回转窑焙烧等污染大能耗高的工序，综合应用加压浸出等清洁高效冶金技术最新成果，统筹优化镍、铜、钴、金、银、铂、钯提取工艺和产品结构，实现高质量发展目标。

3市场前景分析

（1）未来世界硫酸镍的生产将围绕原料、成本、市场等关键因素，行业集中度进一步加强，下游电池企业有向产业链上游整合的趋势，特斯拉与澳大利亚、加拿大、印尼政府和企业签署新能源用银钴材料协议充分说明了资源对最终新能源汽车企业的重要性，优胜劣汰加快。（2）预计未来10年~20年，世界新能源汽车仍将以三元锂电池为主，电池级硫酸镍年均消费增长15%~-30%。预计到2030年仅中国新能源汽车消费的镍将达到133万吨，约占中国镍消费总量的36%。（3）目前有原料保障的硫酸镍生产企业(生产线)产能利用率在90%以上，而部分过分依赖氢氧化镍钻的企业，一是原料供应不足，二是受市场、

订单的影响，切换产品(生产电镍)，开工率不高。（4）尽管未来几年印尼红土镍矿冶炼高冰镍和高压酸浸项目投资较大，有一定的产能，但仍然满足不了电池行业对硫酸镍的需求，电池企业转向上游，国内没有镍矿资源，单纯以镍豆或镍冶炼中间产品(MIP、MSP、高冰镍)为原料的硫酸镍企业受原料供应不稳定，生产成本上升，出现亏损甚至倒闭风险加大。中资企业兴起在印尼建设红土镍矿商压酸浸(MHP)和高冰镍项目投资热潮。（5）世界新晋硫酸镍生产企业产能均比较大，例如必和必拓20万吨/年，芬兰托克15万吨/年、塞浦路斯HellenicMineralsLtd4.4万吨/年，产品为六水硫酸镍，镍含量可达24%，高于国内主流七水硫酸镍的22.2%。具有较强的竞争力。

结束语

随着全球应对气候变化进程的推进，动力电池材料产业作为新能源汽车发展的重要支撑产业，面向低碳化和碳中和将成为不可逆转的趋势。生产企业需要进一步推动生产过程节能降耗和能源结构调整，推动电池镍生产过程的低碳化和无碳化，为推动全球实现碳中和目标贡献力量。

参考文献

[1]张帆,张邦胜,刘贵清.硫酸镍行业发展现状与前景分析[J].中国资源综合利用,2019,37(08):81-83+87.

[2]李凡.粗制氢氧化镍制备硫酸镍工艺研究[D].西安建筑科技大学,2018.

[3]金美珊.膜法电解硫酸镍溶液的实验研究[D].兰州交通大学,2018.

[4]王林.高纯镍生产新工艺之真空蒸馏除杂的研究[D].昆明理工大学,2018.

[5]刘进富.硫酸镍市场前景广阔[J].市场观察,2018(10):9.