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                      時代新寵兒 一文讀懂硫酸鎳的前世今生

                      所屬分類:行業資訊    發布時間: 2023-09-13    作者:金昌神泥科技有限公司-硫酸鎳-碳酸鋅-海綿銅-硫酸錳溶液廠家
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                      近幾年,新能源汽車市場如火如荼,備受關注。高盛在2015年底的一份報告中表示,預計到2025年,整個電動車市值將達到2440億美元。2016年底,中國新能源汽車的產量突破了50萬輛,保有量超過了100萬輛,在全球的占比達到了50%。在電動汽車領域領先的布局和龐大的消費群體將使得中國成為全球極為重要的電動汽車市場,眾多車企對這一點毫不懷疑。戴姆勒、大眾、特斯拉等外國車企都在加緊布局中國新能源汽車市場。隨著電動汽車市場的迅速發展,動力電池對鈷與硫酸鎳的需求水漲船高。SMM預計,到2020年,新能源硫酸鎳用量預計將達到13.2-15萬噸。
                      新能源汽車取代燃油汽車的核心是提高性價比,所謂性價比就是里程成本比,及性能上提高續航里程,價格上降低材料成本和配套系統質量。但高能量密度電池現有的最大短板便是正極材料,目前市場主流的正極比容約為130-140mAh/g,遠低于石墨負極的330-340mAh/g的比容。鎳元素含量的多少,決定了正極材料的活性分子數量,以及正極材料的比容。正極材料由磷酸鐵鋰轉向三元材料,由低鎳三元轉向高鎳三元以及NCA發展,正是大勢所趨。

                      今天,借著新能源汽車的東風,SMM也為大家詳細梳理一下硫酸鎳的產業鏈與未來發展前景。

                      硫酸鎳的原料、冶煉、與生產情況

                      硫酸鎳的分子式是NiSO4·6H2O,可以劃歸于原生鎳中的鎳鹽部分,但不等同于鎳鹽,鎳鹽包含硫酸鎳。硫酸鎳有無水物、六水物和七水物三種形態,商品多是六水物形態。硫酸鎳按照用途可以分為電鍍級硫酸鎳(鎳22.2%,鈷0.05% max)和電池級硫酸鎳(鎳22.2%,鈷0.4%)兩類,其中電鍍級占比20%,電池級占比80%。在電鍍工業中,硫酸鎳是電鍍鎳和化學鎳的主要鎳鹽,廣泛應用于機器、儀器、儀表、醫療器械、家庭用具等制造工業。電池級硫酸鎳是三元材料中鎳金屬的來源,而三元鋰電池又是目前發展勢頭迅猛的新能源電動汽車的動力來源。由于三元鋰電池含鎳的高低,直接決定電池的帶電容量,因此發展高鎳的三元鋰電池是大勢所趨。

                      硫酸鎳的主要原料有高冰鎳、鎳濕法中間產品、鎳豆/鎳粉、廢鎳等。硫酸鎳備制路徑可以分為下幾種:1)硫化鎳礦經過火法冶煉、常壓酸浸生產出高冰鎳,進而制備硫酸鎳;2)紅土鎳礦濕法冶煉中間品,比如冶煉出氫氧化鎳鈷,或者通過采購氫氧化鎳,將其酸浸之后制得硫酸鎳;3)純鎳(比如鎳板、鎳豆/鎳粉)經過酸溶,結晶后得到粗制硫酸鎳晶體,再經溶解除雜和濃縮備制得到電池級硫酸鎳晶體;4)利用紅土鎳礦RKEF生產鎳鐵,而后轉爐吹煉和加壓酸浸,生產出高冰鎳,進而制備硫酸鎳。5)以廢料為原料制取硫酸鎳。含鎳廢料中電鍍廢料、催化劑、電池廢料和廢合金等均可用于回收鎳。

                      目前國際主流工藝還是通過硫化鎳礦冶煉高冰鎳和紅土鎳礦濕法冶煉中間品兩種方法備制硫酸鎳,比如國內的吉恩鎳業和金川集團就采用以硫化鎳礦為原料生產硫酸鎳的方式。然而,這兩種方式都存在一定的問題,首先是硫化鎳礦這塊,地球上硫化鎳礦資源本來就比較稀少,目前硫化鎳礦基本上都是80年代之前發現的,80年代之后幾乎都沒有特別大型的硫化鎳礦出現。隨著鎳冶煉技術的發展,硫化鎳礦資源處于不斷衰竭的過程中,甚至因為長期的低鎳價逼停了國外一些小型硫化鎳礦山。所以,后期硫化鎳礦冶煉硫酸鎳的工藝勢必將受到原料緊張的制約。再看紅土鎳礦這塊,雖然紅土鎳礦資源豐富,但HPAL技術和RKEF技術投資耗時耗力,比如某HPAL工廠的投資高達120億人民幣,而且耗時6年才建成初具規模的工廠。因此,短期硫酸鎳想要通過鎳礦實現大規模生產的可能性較小。但是這并不是意味著硫酸鎳供應存在限制,由于精煉鎳和硫酸鎳之間存在比較容易轉換的過程,鎳豆可以直接用硫酸溶解成硫酸鎳,電解鎳板理論上也可以生產硫酸鎳,但是溶解速度過慢。據統計,全球約200多萬噸的鎳產品中有50%的精煉鎳適合生產硫酸鎳,如果采用金屬鎳溶解生產硫酸鎳,這其中約有40萬噸合適的原料,包括鎳豆、鎳粉。如果硫酸鎳的需求增加,促使其對電解鎳的溢價到達一定程度,市場就會爭先出現把電解鎳、鎳豆注解成硫酸鎳的現象。

                      硫酸鎳的具體生產一般分為以下幾種:

                      1、金屬鎳制備硫酸鎳: 用硫酸溶解金屬鎳,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。

                      2、銅電解中所含雜質鎳在陽極中溶解為硫酸鎳。 經除雜濃縮,得到電池級硫酸鎳晶體。

                      3、氧化鎳、氫氧化鎳和碳酸鎳等鎳中間品溶于硫酸制得。

                      4、鈷生產中的含鎳溶液制得。

                      5、由含鎳廢料制備。

                      目前國外主要使用金屬鎳作為原料制備硫酸鎳,包括加拿大、日本、韓國以及中國臺灣地區等。優點是:原料純,原料來源穩定,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,對環境污染最小。缺點是:生產成本高。

                      我國目前主要以金屬鎳原料外的其它方式制備硫酸鎳。優點是:原料來源多樣,我們貧鎳盡可能全面的吸收鎳原料,變廢為寶,生產成本低。缺點是:生產過程不清潔,對環境影響較大,環評不易通過,需要企業有一定的實力。面對國家越來越嚴厲的環保要求,我國硫酸鎳制備原料,有向金屬鎳原料轉型的趨勢。部分企業,已開始實操。
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