我国镍矿及镍铁情况.doc

中国镍矿及镍铁简述1.镍元素及其作用镍是一种化学元素。化学符号Ni，原子序数28，原子量58.69，属周期系族。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物，中国古代云南生产的镍矿中含镍量就很高。1751年瑞典A.F.克龙斯泰德用木炭还原红镍矿制得金属镍，其英文名称来源于德文Kupfernickel，含义是假铜。镍矿在地壳中的含量为0.018，镍矿主要矿物有镍黄铁矿(Ni，Fe)9S8、硅镁镍矿（Ni，Mg）SiO3nH2O、针镍矿或黄镍矿（NiS）、红镍矿（NiAs）等。海底的锰结核中镍的储量很大，是镍的重要远景资源。 英文简称 Nickel Ore 镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。 近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增加。总之，由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。2. 红土型镍矿开发进展的原因随着世界90年代经济发展，占镍用途65的不锈钢需求增长坚挺，镍需求前5年平约每年增长4以上，预测今后510年，增长率3.5一4，其中亚州的镍需求增长率将是7。然而，世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿大的Voisey bay镍矿以外，几乎廖廖无几。全球至今约探获7000万吨镍金属量的资源。其中，硫化镍约3000万吨，占42。其余均为红土型镍。开发利用红土型镍的长处在于：第一，红土型镍资源丰富，全球均有4100万吨镍金属量，勘查成本低。第二，采矿成本极低。第三，选冶工艺已经成熟。红土型镍矿的火法冶炼铁镍技术业已成熟，压力酸浸技术亦趋成熟。该技术始于50年代，首次用于古巴Moa Bay矿，称AMAXPAL技术。此后，70年代澳洲QNI公司建成Yabula镍厂，酸浸处理新喀里东尼亚、印尼及澳州昆士兰州的红土型镍矿。加拿大Sherritt公司湿法处理红土型镍矿的技术已获公认。第四，红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，其中硫镍，氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决硫化镍原料不足的问题。至于铁镍更是便于用于制造不锈钢，降低生产成本。如印尼Antam公司利用本土的红土型镍矿，生产铁镍的成本去年已降至1.4美元磅镍（1磅0.453kg-编者注）年产量近1万吨含镍量。第五，世界红土型资源主要分布于近赤道地区，大部分靠近海岸，便于外运。因此，红土型镍建厂的投资虽然较大，一般每磅镍年生产能力需911美元，但由于上述长处，如果工艺合理，管理有素，其每磅镍的生产成本可低于硫化镍。以澳大利亚最大的镍业公司西部矿业公司（WMC）为例，每磅镍的总成本（包括投资摊销）自1996年3.0美元降至2.0美元（2000年）。工艺成熟、管理先进的红土型镍矿也可以达到这个水平。特别是近几年红土型镍矿压力酸浸技术项目的详细可行性研究报告，将钴的价值计算在内，每磅镍的生产成本均在1.4美元以下。因此，红土型镍矿开发利用的技术中心已由火法转为湿法的酸浸金属。3. 全球镍矿资源介绍 世界上可开采的镍资源有2类，一类是硫化矿床，另一类是氧化镍矿，全球已探明的镍矿储量约230亿吨，平均含矿量为0.97，镍总量大约为2.2亿吨，其中硫化镍矿储量约为105亿吨，平均等级为0.58，镍含量约为6200万吨，约占镍矿总资源量的28；氧化镍矿约为126亿吨，平均等级为1.28；镍含量约为1.6亿吨，约占镍矿总资源的72。硫化镍矿石按镍含量可分下列三个品级，特富矿石：Ni3；富矿石Ni 13；贫矿石：Ni 0.31。富矿石及贫矿石需经选矿，特富矿石可直接入炉冶炼。硫化镍矿床普遍含铜，常称含铜硫化镍矿床。在镍矿体中铜无需单独制定指标和圈定矿体，当镍品位达不到指标而铜可单独形成矿体时，其指标为按铜执行。除铜外，一般常伴生有铁、铬、钴、锰、铂族金属、金、银及硒和碲等，这些伴生有用组分的含量要求是：Pt、Pd为0.03g/t；Os、Ru、Rh、Ir为0.02g/t；Au为0.050.1g/t、Ag为1.0g/t、Co为0.01；Se为0.0005；Te为0.0002。我国镍矿资源主要都是硫化镍矿，氧化镍矿极少。我国镍矿分布就大区来看，主要分布在西北、西南和东北，其保有储量占全国总储量的比例分别为76.8、12.1、4.9。就各省（区）来看，甘肃储量最多，占全国镍矿总储量的62，其次是新疆（11.6）、云南（8.9）、吉林（4.4）、湖北（3.4）和四川（3.3）。图1 我国镍矿床分布图氧化镍矿资源为硫化镍矿岩体风化-淋滤-沉积形成的地表风化壳性矿床，由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土镍矿。但实际上氧化镍矿分为两种类型，一种是褐铁矿型，位于矿床的上部，铁高、镍低，硅、镁较低，但钴含量较高，这种矿石宜采用湿法冶金工艺处理，冶炼镍铁产生的炉渣用于钢的生产。另一种为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅、镁含量较高，铁、钴含量较低，但镍含量较高，这种矿石宜采用火法冶金工艺处理，生产镍铁产生的炉渣可用作建筑材料和生产化肥。而处于中间过渡的矿石可以采用火法冶金也可以采用湿法冶金工艺。表3 不同类型的红土镍矿成分红土镍矿类型Ni Co Fe MgO SiO2 Cr2O3 褐铁矿型0.81.5 0.10.2 4050 0.55.0 1030 25 硅镁镍矿型1.52.0 0.020.1 2540 515 1030 12 1.53.0 0.020.1 1025 1535 3050 12 因此其红土型镍钴矿有良好的找矿前景。菲律宾也以红土镍为主，主要分布在诺诺克岛。缅甸也有红土型硅酸镍矿，受印缅山脉超基性岩带控制，分布在中部盆地西缘。俄罗斯的镍资源分布在西伯利亚地台西北缘诺里尔斯克硫化铜镍矿区。越南镍矿为铜镍硫化物型，分布在西北部，已知有山萝省的班福矿床，赋存在黑水河裂谷塔布蛇绿岩带内，有探明储量12万吨。4. 我国镍矿进口情况 由于我国镍矿资源相对缺乏，尤其是红土镍矿非常稀缺，从下图可以看出，伴随着06年我国镍铁冶炼的悄然兴起到07年的燎原之势，我国镍矿进口量也在06-07年呈现了爆炸性增长。随着我国不锈钢产能的不断释放，我国每年的镍消耗量将占全球四分之一，在此供需矛盾推动下，我国将继续依赖镍矿进口，并且随着我国镍铁行业的发展，镍矿进口量也将呈继续上升之势。图2 2005-2009年我国年进口镍矿统计5. 镍的主要用途及镍铁的优势体现 镍的主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业；在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业、石油；镍与铬、铜、铝、钴等元素可组成非铁基合金。镍基合金、镍铬基合金是耐高温、抗氧化材料，用于制造喷气涡轮、电阻、电热元件、高温设备结构件等；镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。目前不锈钢生产中镍元素主要有三种来源：电解镍、镍铁和废不锈钢，其中前两种均由镍矿通过湿法和火法等工艺冶炼而得。电解镍及镍铁牌号与成分简介 1、表1 电解镍牌号与化学成分电解镍按化学成分分为五个牌号：Ni99.99、Ni99.96、Ni99.90、Ni99.50、Ni99.20。电解镍的化学成分应符合下表的规定牌号 Ni99.99Ni99.96Ni99.90Ni99.50 Ni99.20 化学成分 镍和钴总量不小于99.99 99.96 99.9 99.5 99.2 钴不大于 0.005 0.02 0.08 0.15 0.50 杂质含量不大于C0.005 0.01 0.01 0.02 0.10 Si0.001 0.002 0.002 - - P0.001 0.001 0.001 0.003 0.02 S0.001 0.001 0.001 0.003 0.02 Fe0.002 0.01 0.02 0.20 0.50 Cu0.0015 0.01 0.02 0.04 0.15 Zn0.001 0.0015 0.002 0.005 - As0.0008 0.0008 0.001 0.002 - Cd0.0003 0.0003 0.0008 0.002 - Sn0.0003 0.0003 0.0008 0.0025 - Sb0.0003 0.0003 0.0008 0.0025 - Pb0.0003 0.001 0.001 0.002 0.005 Bi0.0003 0.0003 0.0008 0.0025 - Al0.001 - - - - Mn0.001 - - - - Mg0.001 0.001 0.002 - - 2、表2 我国生产镍铁主要成分指标目前我国生产的镍铁按照含镍量主要有1.61.8、46、68以及1013这几种。各成分指标 杂质含量（）不大于Ni（） C S P Si 1.61.8 5 0.25 0.06 3.5 46 4 0.5 0.06 4.5 68 4 0.3 0.08 4.5 1013 4 0.2 0.05 4 在目前我国生产不锈钢里的镍元素主要有三大来源：电解镍、镍铁及废不锈钢，其中电解镍具有纯度高、含杂质低、熔点高（1400以上），抗腐蚀性强。在冷、热状态下，压力加工等机械性能良好，同时还具有特殊物理性能：磁性、磁伸、缩性、高的电真空性能等特点，因而在工业上得到广泛应用。与电解镍相比，镍铁的优势体现在其对不锈钢原料成本的影响上。以目前市场价格来计算，国内金川公司镍板出厂价176000元，而现在含镍量在1015的镍铁国内价格只在15501600元/镍左右，加上镍铁里还含有大量的铁元素是不需要计价的，因此镍铁与电解镍相比在不锈钢成本核算上占据了优势。此外，由于冶炼电解镍的硫化镍矿在长期开采的情况资源急剧减少，开采成本也水涨船高，加上市场上的投机炒作因素，从长期来看电解镍价格仍将继续攀升，而冶炼镍铁用的氧化镍矿（又称红土镍矿）由于其所含镍元素占到了全球镍储量的65左右，因此随着全球硫化镍矿的逐步减少，红土镍矿冶炼镍铁的价值将进一步得到体现，镍铁的存在对电解镍价格投机上涨也起到了很好的抑制作用。6. 镍铁冶炼工艺 虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺，但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C（或Si）作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物（如FeO）进行还原而得。同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。NiO+CNi+CO T=420 （1） FeO+CFe+CO T=650 （2） Cr2O3+CCr+ CO SiO2+CSi+CO 因不同产地的镍矿成分不同，NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同，因而，在镍铁冶炼过程中，其实际反应较复杂。反应生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成镍铁。从上述（1）、（2）反应式中可看出：NiO、FeO还原反应开始温度较低，而且，NiO的开始反应温度比FeO约低200；因而，火法冶炼镍铁过程中，尽管所采用的镍矿NiO含量较低，但NiO 90以上被还原，而且，在NiFe很低的情况下，可通过不同的工艺操作，使产品含Ni量提高到较高水平，与铁合金其他产品（如高碳铬铁、锰硅合金等）相比，电炉粗镍冶炼难度相对较低。目前我国镍铁冶炼主要采用高炉法和电炉法两种： 1、高炉法： 镍矿脱水、烧结、造块配入焦炭、熔剂高炉冶炼粗镍铁精炼降Si、C、P、S镍铁。在国内，近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍，主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产，具体操作与小高炉生产生铁操作相似，特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁（含镍生铁）。该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能，入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原，故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿NiFe的比值大小。由于国家限制400 立方米以下小高炉的使用，而使用矿热电炉，利用低镍高铁镍矿，直接生产低Ni镍铁，其工艺的合理性和易操作性，似乎不及高炉法，因而采用大容量高炉冶炼低Ni镍铁值得关注和研究。2、电炉法镍矿脱水、造块配入焦炭、熔剂电炉冶炼粗镍铁降C、Si、P、S精炼镍铁。电炉法是以C作还原剂，在电能高温条件下，对镍矿中的NiO、FeO等氧化物进行还原，冶炼出镍铁，因而，在电炉冶炼过程中，调整合适的配炭量，限制FeO还原，可生产出Ni含量较高的电炉镍铁。国外火法冶炼镍铁主要采用此工艺，国内厂家生产含Ni大于10的产品时亦普遍采用。主要冶炼设备为矿热电炉，国内个别厂家也有使用与电弧炉结构相似的电炉生产（其设备最大容量为9 MVA），其镍矿预处理方式，冶炼工艺的具体操作，精炼工艺设备配套情况及精炼效果均不尽相同，各项指标对比也存在一定差异。7. 镍的消费量 镍的消费相对比较单一,主要集中在不锈钢,合金钢,电镀,电池,触媒,军工等领域,其中不锈钢行业耗镍量最大,约占整个镍消费的6070%.2001年我国不锈钢产量为75万吨左右,耗镍量约4.5万吨.非钢行业近年来发展迅猛,2001年耗镍量约3万吨 ,其中电镀及镍网行业耗镍最大,约为2万吨,电池行业5000吨,触媒行业1500吨,军工行业2000吨,其它行业1500吨,使全国镍的消费量达到7.5万吨左右,消费量迅猛增长. 7.1 我国镍的消费按市场细分原则和区域划分呈五大市场区域: A. 以上海为中心的华东市场:包括江,浙,沪,皖三省一市.在此区域内有全国主要的金属期货交易所和长江,华通两个现货市场.目前该区域内年消费镍3万吨左右.未来几年内宝钢集团所属上钢一厂,三厂,五厂共计有150万吨的不锈钢产能将陆续形成,镍的潜在消费惊人.150万吨产能估计含镍不锈钢为100-120万吨,理论推算耗镍量为8-10万吨,考虑其使用废钢因素,不锈钢增加的产能至少要消耗5万吨原镍,再加上电镀,合金,镍网,铸造等行业镍的消费,使该区域对镍的需求在未来将达到8万吨以上. B. 以太钢为重点的华北市场:包括太原,天津,北京三地.目前该区域镍的消费量约2.8万吨,有80%集中在太原钢铁公司.太钢在未来将形成100万吨不锈钢生产能力,届时原镍消耗预计达到5.2万吨左右,从而使华北市场镍的消费量达到5.6万吨水平,是一个极为重要的区域,而且该区域对钴,铂族金属的需求量也较大. C. 以电镀为重点的珠江三角洲及周边市场:该区域经济发达,镍的年消费量在60008000吨,但在今后相当一段时期内成长潜力不大. D. 以沈阳为中心的东北市场:主要是冶金,军工,电池行业,年消费镍约6000吨.随着宝钢,太钢不锈钢计划的实施,东北地区的不锈钢生产会逐步萎缩,优势将集中在高温合金和军工钢方面,消费量呈递减趋势. E.以重庆为重点的西南市场:包括云,贵,川三省,主要是冶金,电镀行业,年消费镍量约4000吨.重庆市把汽车,摩托车做为支柱产业来规划和发展,电镀用镍呈增长趋势,预计未来西南市场对镍的需求将达到5000吨/年水平. 8. 镍的生产量及其变化 我国镍工业起步于1953年.在金川镍矿被发现前,中国一直被外国视为"贫镍国",一些国家也趁机对我国实行镍封锁,以此制约我国现代工业的发展.五十年代初,上海冶炼厂,沈阳冶炼厂,重庆冶炼厂等主要在铜电解液中和处理杂铜的过程中提取镍金属,以满足国家对镍的需求.此外,也从吉巴进口的氧化镍中制取镍金属.我国使用国内矿产原料提取镍是从四川会理镍矿开始的.1959年,四川会理镍矿投入生产.1963年和1964年,金川镍矿和吉林磐石镍矿又相继投入生产.特别是金川镍矿的发现和建成投产,不但使我国的镍资源储量跃居世界前列,而且大大提高了我国国产镍的产量,为我国现代工业的发展奠定了基础.特别是进入新世纪以来,金川公司不断加大对矿山的投入,利用新的探矿,找矿方法,在自有矿山的深部和外围进一步勘探,仅2001年就在龙首矿深部发现一出中型矿体,含镍,铜金属量分别达到6万多吨和3万多吨. 截止2003年,全国精镍的年生产能力约6.8万吨,其中:金川公司6万吨,成都电冶厂5000吨,重庆冶炼厂1500吨,新疆阜康冶炼厂2000吨.但实际产量达不到,只有6.2万吨(不包括镍盐含镍量),原料不足是制约达产的最主要因素.值得一提的是我国最大的镍生产企业金川公司近几年经过技术改造和资源控制战略的实施,生产能力大为提高.根据该公司的发展目标,到2006年其产量将超过10万吨9. 我国镍铁生产现状、问题与展望 我国镍铁产业的发展始于2006年，在07年镍价疯涨背景下我国镍铁行业不管是生产企业数量、全国产能产量还是市场价格均呈现了爆发性增长，直至08年下半年的金融危机的开始。随着09年全球宏观经济的逐步复苏，在我国不锈钢产量提高和镍市回暖的双重带动下，我国镍铁行业重新得到了发展机遇，并且鉴于全球镍矿资源的形势硫化镍矿逐步减少，红土镍矿开发价值大大增加，在目前成熟的火法冶炼条件下镍铁必将在不锈钢原料构成中扮演更重要的角色。从09年年底到11年5月份，整个镍矿、镍铁及不锈钢行业市场一片繁荣，市场活跃，很多之前从事电石、硅锰的厂家都转投镍铁行业，但随着欧债危机不断蔓延，给全球经济蒙上了一层阴影，全球大宗产品均首次影响，从10年5月份开始慢慢下滑，到11年底开始上行，但是最近随着西班牙及美国和国内经济数据的影响，行业各项指数均出现下滑，但是随着国内新一轮一万亿对基础设施建设的投资，必将对不锈钢行业有很大的提振作用。据调研，目前我国镍铁生产企业总数在150家以上，以山东、江苏、内蒙居多，其中山东地区以高炉厂家为主，同时电炉厂家虽然数量少但规模较大，同时山西、江苏、河南等地也有一定数量的高炉企业，而内蒙、宁夏地区则基本上均是矿热炉企业，以冶炼1015个镍的高镍铁为主，其中内蒙地区在产企业数量多但产能均较小，宁夏地区企业数量虽少但有两家企业产能均在4000吨以上。从镍铁项目建设来看，有两个明显的趋势，第一，不锈钢厂自身建设镍铁项目越来越多，如青山控股和韩国浦项合资的青浦合金、福建吴航的德盛镍业、宝钢和中钢合资建设的中宝滨海镍业等；第二，在建和拟建的镍铁产能大幅提升，如总投资30亿元的广西钦州恒新镍业和拟建中的镍铁年产能达10万吨的山西平陆昌盛。此外，山东、江苏等地不少在产厂家也在积极谋划扩大产能，形成规模优势。随着我国不锈钢产业的迅速发展，我国镍资源贫乏的劣势进一步地暴露，我国蓬勃发展的不锈钢产业必须直面这两个问题：第一，目前镍市定价权不在我国，国内现货镍价格基本跟随LME镍波动；第二，全球硫化镍矿资源的逐渐减少和开采难度的增加势必推高电解镍生产成本，不锈钢冶炼成本难免水涨船高。镍铁当初作为电解镍的一个替代品而出现，在经历了08年金融风暴的“洗礼”后，面对中国不锈钢产业的继续发展和全球硫化镍矿资源急剧减少这样的客观局面，镍铁无疑正在迎来一个从单纯的电解镍替代品成长为制衡镍价的一种杠杆商品的机会。