镍资源卡位战专题报告不锈钢用镍铁行业深度

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前言：从镍需求占比69%的不锈钢用镍铁说起

全球镍资源69%用于不锈钢生产，在相当长一段时间内不锈钢仍将是镍资源第一大下游应用。根据WoodMackenzie数据，年全球镍资源69%用于不锈钢生产，动力锂电池占比仅为4%。但随着全球新能源汽车普及，预计到年全球镍资源31%将用于动力锂电池。尽管如此，在相当长一段时间内不锈钢仍将是镍资源第一大下游应用。

镍铁合金为不锈钢中镍元素的核心来源。以典型不锈钢为例，其标准生产模式下，10%高镍铁质量配比达48%，而完全镍铁模式下更是高达70%。从成本角度看，镍铁与电解纯镍是替代竞争关系。

本文作为镍资源专题系列报告开篇，将从镍第一大应用——不锈钢用镍铁切入，深入探求全球镍资源的分布以及镍铁产能的供应格局。

一、含镍生铁：替代电解纯镍用于不锈钢生产，多以红土镍矿为原料，RKEF火法工艺冶炼高镍铁成主流

（一）定义与标准：含镍生铁为替代电解纯镍用于不锈钢生产的铁合金，分为FeNi4.5~FeNi15等12个牌号

根据GB/T-《含镍生铁》国家标准，含镍生铁（NickelPigIron）是指替代电解纯镍用于不锈钢生产的铁合金。根据镍质量分数不同，含镍生铁可分为FeNi4.5~FeNi15等12个牌号。每个牌号根据其Si、C、P、S等杂质含量又分为两个等级，如表1所示。

（二）冶炼方法：含镍生铁多以氧化镍矿（红土镍矿）为原料，采用火法冶炼工艺，RKEF成为主流工艺

根据李小明等于年发表于《材料导报》期刊的《红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展》，镍的陆地矿物资源主要有硫化镍矿和氧化镍矿（红土镍矿），其中红土镍矿约占65%，硫化镍矿约占35%。含镍生铁多以氧化镍矿（红土镍矿）为原料、采用火法工艺生产。

1、原料：含镍生铁多以氧化镍矿（红土镍矿）为原料

根据李小明等于年发表于《材料导报》期刊的《红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展》，红土镍矿主要分为镁质硅酸盐型、褐铁矿型和中间型三大类。典型红土镍矿成分如表2所示。其中，镁质硅酸盐型红土镍矿适合于采用火法工艺，褐铁矿型红土镍矿适合于湿法或生物法工艺，中间型红土镍矿采用湿法或火法均可。

2、工艺：含镍生铁多以火法工艺冶炼，包括回转窑-矿热炉镍铁工艺（RKEF工艺）以及高炉冶炼工艺

原理：根据李小明等于年发表于《材料导报》期刊的《红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展》论文，红土镍矿中主要含有NiO、Cr2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等多种氧化物。在红土镍矿的熔点范围内（~K），其中氧化物稳定性依次为：Al2O3＞Cr2O3＞CaO＞MgO＞Fe2O3＞SiO2＞FeO＞NiO，因此NiO将首先被还原，且还原温度小于FeO还原温度。利用这一选择性还原原理，可采取缺碳操作，使红土镍矿中几乎所有的NiO优先还原成金属镍，而高价的Fe2O3适量还原为金属，其余还原为FeO进入熔渣，从而达到富集镍的目的。

火法工艺发展较早且较为成熟，工业应用广泛，主要包括回转窑-矿热炉镍铁工艺（RKEF工艺）以及高炉冶炼工艺等两种主流冶炼工艺。

（1）RKEF工艺：RKEF法是应用最为普遍的红土镍矿火法冶炼工艺流程，多用于生产高镍铁

根据杨文浩等于年发表于《工艺与设备》期刊的《红土镍矿冶炼镍铁的工艺流程择优探讨》，RKEF工艺的基本工序为预干燥——焙烧——还原熔炼。红土镍矿原矿石送入干燥窑将水分降至约20%，之后将矿石、熔剂、还原剂等按比例进行混合配料，供入回转窑进行还原焙烧。回转窑产出的炽热焙砂进入电炉内进行还原熔炼，得到的粗镍铁再经精炼电炉熔炼产出镍铁。RKEF工艺成熟、设备简单易控、生产效率高，但不足之处是需消耗大量冶金焦和电能，能耗大、生产成本高、熔炼过程渣量过多、熔炼温度较高、有粉尘污染等。

根据李小明等于年发表于《材料导报》期刊的《红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展》论文，RKEF工艺适宜处理镍含量在1.5%以上的氧化镍矿，国外多采用此方法生产镍质量分数为20%~30%的镍铁，镍回收率为90%~95%，国内多采用此法生产含镍8%~10%的镍铁合金，用于不锈钢生产。

（2）高炉冶炼工艺：适合生产中镍铁或低镍铁产品，使用小高炉而面临淘汰

根据吴超等于年发表于《冶金丛刊》期刊的《国内外红土镍矿高炉冶炼技术的现状与展望》论文，高炉冶炼工艺主要工序为：红土镍矿原矿石经过脱水、烧结和造块，再配入焦炭和熔剂，送入高炉内冶炼并产出粗镍铁。之后再进行精炼得到镍铁。高炉冶炼工艺适合于处理含镍量较低的矿石，生产中镍铁或低镍铁产品。尽管其投资较低，但由于采用低于m3的小高炉而在国内面临政策性淘汰。

根据AME统计数据，年国内RKEF工艺含镍生铁产量占比仅为18.82%，低于高炉工艺的23.53%和电炉工艺的56.47%；年国内RKEF工艺快速崛起，市场份额达到45.45%，而电炉工艺则萎缩至30.75%，高炉工艺稳定在23.80%。由此可见，年后RKEF工艺挤压电炉工艺，成为国内含镍生铁主流工艺，高炉工艺市场份额基本稳定。

3、电解镍：与含镍生铁不同，电解镍多采用硫化镍矿火法工艺或红土镍矿湿法工艺提炼

（1）硫化镍火法工艺：核心工序包括熔炼、低冰镍吹炼、磨浮以及电解精炼等四道工序

硫化镍矿在自然界中主要以镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、针镍铁矿等游离硫化镍形态存在。硫化镍矿冶炼工艺多采用火法冶炼，湿法冶炼应用很少。

原理：硫化镍矿火法冶炼工艺的原理是利用铜、镍、钴对硫的亲和力近似于铁、而对氧的亲和力远小于铁的性质，在氧化程度不同的造锍熔炼过程中，分阶段使铁的硫化物不断氧化成氧化物，随后与脉石造渣而除去。该工艺核心工序包括熔炼、低冰镍吹炼、磨浮以及电解精炼等四道工序：

熔炼：镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为85~25%（一般为13%~17%），含硫量为25%；

低冰镍吹炼：目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%~75%的高冰镍（镍高硫）。由于低冰镍品位低，因此吹炼时间较长；

磨浮：高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67%~68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍，再电解精炼；

电解精炼：粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收。用粗镍做阳极，镍始极片为阴极，硫酸盐和氯化盐混合溶液为电解液。通电后阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。精炼后电解镍纯度为99.85%~99.99%。

（2）红土镍矿湿法工艺：以还原焙烧-常压氨浸工艺和高压酸浸工艺为主

原理：根据李小明等于年发表于《材料导报》期刊的《红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展》论文，湿法工艺是根据红土镍矿中金属元素和脉石与酸碱溶液的不同反应特征，将金属镍与脉石进行分离。一般工艺是将金属镍浸出并进行沉淀，再将沉淀后的镍化合物进行火法精炼，得到镍铁金属产品。具体而言，红土镍矿生产镍铁的湿法工艺以还原焙烧-常压氨浸工艺和高压酸浸工艺为主。

还原焙烧-常压氨浸工艺：又称为Caron流程。还原焙烧使镍及氧化镍最大限度还原成金属镍，然后采用氨浸出，将金属镍溶解为镍氨络合物，经蒸馏塔蒸馏后得到浆状碱式碳酸镍，送入煅烧窑内进行干燥和煅烧后得到NiO，经进一步还原得到金属镍；

高压酸浸工艺：适合于处理低镁（铝）高铁类型的红土镍矿。其基本工序为将红土镍矿制备成矿浆，然后将矿浆输入到~℃、4~5MPa高温高压反应釜中并用硫酸溶解镍、铁、硅、铝等元素。反应完全后，控制溶液的PH值，将铁、铝等杂质元素水解沉淀进入到渣中，最后对溶液中的镍元素进行硫化氢沉淀，从而使金属镍与脉石得以分离。高压酸浸工艺可较为经济的处理镁含量小于5%、镍含量在1.3%以上的低品位红土镍矿。

二、南下印尼：红土镍矿供应全球2/3镍资源，印尼全面禁止镍矿出口催生当地镍冶炼产业群

（一）镍资源：印尼、菲律宾产量排名前二，09年后红土镍矿超越硫化镍矿成为主要来源，18年占比达67%

1、总量：印尼、澳大利亚、巴西等储量最为丰富，年印度尼西亚、菲律宾镍矿产量排名前二

（1）储量：印尼、澳大利亚、巴西等国储量最为丰富

从全球镍资源储量看，根据美国地质调查局（USGS）发布的《MineralCommoditySummariesNickel》报告，截止年底，全球已探明镍资源储量约为万吨（金属镍），其中印度尼西亚、澳大利亚、巴西镍资源储量均在万吨以上，俄罗斯、古巴、菲律宾、印度尼西亚等国镍资源储量均在万吨以上。

（2）产量：~年，印度尼西亚、菲律宾镍矿产量均排名全球前列

从全球镍矿山产量看，从总量看，根据美国地质调查局（USGS）发布的《MineralCommoditySummariesNickel》报告，预计年全球镍矿山产量（以金属镍计）为.2万吨，较年的.4万吨增长11.6%；分国家看，预计年印度尼西亚镍矿山产量（以金属镍计）为80.0万吨，同比增幅为32.0%，占年全球镍矿山产量（以金属镍计）的29.8%，比重较年提升5.6个百分点，继年后再次成为全球最大的镍资源产地国；年菲律宾镍矿山（以金属镍计）产量为42.0万吨，较年增长21.7%，占年全球镍矿山产量（以金属镍计）的15.7%，比重较年提升1.0个百分点，为全球第二大镍资源产地国。

2、分类：分为硫化镍矿和红土镍矿，储量占比分别为35%和65%，年后红土镍矿超越硫化镍矿成为全球镍主要来源

（1）分布：红土镍矿和硫化镍矿储量占比分别为65%和35%，红土镍矿主要分布于印尼、澳大利亚、菲律宾，硫化镍矿主要分布于南非、加拿大、俄罗斯

根据前文所述，全球镍的陆地矿物资源主要有硫化镍矿和氧化镍矿（红土镍矿），就资源分布而言：

红土镍矿为硫化镍矿岩体经风化-淋滤-沉积形成的地表风化壳性矿床。现已探明的红土镍矿资源多分布在南北回归线一带的热带国家，主要包括南太平洋新喀里多尼亚(NewCaledonia)镍矿区；印度尼西亚的摩鹿加(Moluccas)和苏拉威西(Sulawesi)地区镍矿带；菲律宾巴拉望(Palawan)地区镍矿带；澳大利亚的昆士兰(Queensland)地区镍矿带；巴西米纳斯吉拉斯(MinasGerais)和戈亚斯(Goias)地区镍矿带；古巴的奥连特(Oriente)地区镍矿带；多米尼加的班南(Banan)地区镍矿带；希腊的拉耶马(Larymma)地区镍矿带。

硫化镍矿则集中分布在中国甘肃省金川镍矿带、吉林省磐石镍矿带；加拿大安大略省萨德伯里(Sudbury)镍矿带；加拿大曼尼托巴省林莱克的汤普森(LynnLake-Thompson)镍矿带；苏联科拉(Kojia)半岛镍矿带；俄罗斯西伯利亚诺里尔斯克(HophHjibck)镍矿带；澳大利亚坎巴尔达(KaMbalda)镍矿带；博茨瓦纳塞莱比-皮奎(SelebiPhikwe)镍矿带；芬兰科塔拉蒂(Kotalahti)镍矿带。

红土镍矿主要分布于印尼、澳大利亚、菲律宾等国，合计占比超46%。根据GavinM.Mudd等于年发表于《EconomicGeology》期刊的《ADetailedAssessmentofGlobalNickelr、ResourceTrendsandEndowments》，印度尼西亚、澳大利亚、菲律宾三国红土镍矿资源储量占全球总储量比重均超过10%，分别达18.7%、17.7%和10.1%，古巴、新喀里多尼亚以及巴西等国也超过8%，分别为9.1%、8.4%和8.3%。

硫化镍矿主要分布于南非、加拿大、俄罗斯，合计占比超64%。同样根据GavinM.Mudd等于年发表于《EconomicGeology》期刊的《ADetailedAssessmentofGlobalNickelr、ResourceTrendsandEndowments》，南非、加拿大、俄罗斯和澳大利亚硫化镍矿资源储量占全球总储量比重均超过10%，分别为28.1%、18.6%、17.3%和10.1%，为硫化镍矿资源主要分布国；中国、美国、芬兰、津巴布韦等国硫化镍矿资源储量占全球总储量比重也超过3%，分别为5.1%、4.3%、4.1%和3.1%。

（2）产量：年后红土镍矿超越硫化镍矿成为全球镍主要来源，年红土镍矿和硫化镍矿产量分别为、70万吨（以金属镍计）

年前由硫化镍镍矿中提镍是全球镍资源的主流提炼工艺。但随着全球可经济利用的高品位硫化镍资源日益枯竭，硫化镍提镍工艺难以满足全球不锈钢市场需求，因此利用低品位的红土镍矿进行火法提镍引起全世界的广泛

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