一、 前言
硫酸镍是镍矿冶炼加工后的一种初级产品，是制备三元动力电池、电镀镍、镍氢电池等产品的重要原材料。近年来，受益于新能源汽车领域的高速发展，2021年我国硫酸镍消费量约为4×105 t，其中新能源汽车动力电池领域硫酸镍消费量约占60% [1]。
本文主要着眼于硫酸镍产业的高质量发展，梳理我国硫酸镍产业现状，研判制约产业发展的关键因素，立足产业高质量发展提出发展方向以及措施建议，为硫酸镍产业研究提供参考。
二、 我国硫酸镍产业现状
（一） 产业规模不断扩大，一体化工厂成主要增长力
2016－2021年，我国硫酸镍产量大幅增加。2017年以前，我国硫酸镍的产量基本稳定在3×104~5×104 t，随着2017年我国新能源汽车产量快速增加，硫酸镍产量也随之增加，三元材料的需求拉动作用十分显著。2021年我国硫酸镍产量从2016年的5×104 t增长至2.8×105 t，预计2022年将增长至3.8×105 t [1]（见图1）。
图1 2016－2021年中国及其他国家硫酸镍产量变化[1]
我国硫酸镍产业发展较为集中，主要分布在甘肃、广东、广西等地。2021年中伟新材料股份有限公司成为我国最大的硫酸镍生产企业，产量以镍豆/镍粉溶解为主 [11]；格林美股份有限公司近年来硫酸镍产量快速上升，电池金属回收为其提供重要原料；金川集团股份有限公司拥有我国镍资源最丰富的金川镍矿，硫酸镍产量较为稳定。相对于资源型的金川集团股份有限公司，中伟股份有限公司、格林美股份有限公司、华友钴业股份有限公司等一系列电池工厂的产量进一步增加，同时这些企业投资矿山，从镍矿到三元电池的一体化流程贯通，利润和产量都将实现大规模增长（见图2）。
图2 2021年我国硫酸镍产量前十企业[11]
（二） 生产原料由硫化镍矿转向红土镍矿
从生产原料来看，硫酸镍的生产路线主要包括五条：①硫化镍矿→高冰镍→硫酸镍；②硫化镍矿→精炼镍→硫酸镍；③红土镍型矿→湿法冶炼镍中间品→硫酸镍；④红土型镍矿→火法冶炼镍铁→高冰镍→硫酸镍；⑤回收镍产品→再加工→硫酸镍 [9]（见图3）。硫酸镍的主要原料来源于品位较高的硫化镍矿，近年来开始使用红土镍矿作为原料，一方面是由于红土镍矿开采历史较短，资源丰富，生产的镍生铁相对过剩，由镍生铁至高冰镍的技术已成熟；另一方面随着硫化镍矿储量的不断减少，品位下降，开采和冶炼成本随之增加，供应难以满足需求。因此，随着中间品加工技术的突破，低品位红土镍矿可以通过湿法冶炼镍中间品生产硫酸镍，较高品位的红土镍矿通过生产镍生铁转产高冰镍，进而生产硫酸镍[8,12,13]。
图3 硫酸镍生产路径
我国硫酸镍生产主要采用湿法冶炼中间品、镍豆（粉）等。2020年我国硫酸镍原料高冰镍及湿法冶炼中间品用量占一半左右，2021年由于湿法冶炼项目产量受限，新项目投产未定，投产后产量提升较为缓慢，高冰镍及湿法冶炼中间品在硫酸镍生产中的用量仅比2020年高出2×104 t（见图4）。与此相对的是镍豆（粉）的用量大增，镍豆（粉）主要通过硫化镍矿生产，产能相对稳定，在高冰镍、湿法冶炼中间品产量不足以支撑需求时，主要采用镍豆（粉）生产硫酸镍。
图4 2020年与2021年硫酸镍原料对比[1]
由于我国镍资源主要以硫化镍矿为主，原料供应能力不足，因此需要大量进口。2021年，湿法中间品进口4.1×105 t（实物量），镍豆、镍粉、镍板等进口2.2×105 t（实物量），高冰镍进口1.6×104 t（实物量）。以湿法冶炼中间品为例，我国主要进口自巴布亚新几内亚、新喀里多尼亚、澳大利亚等国（见图5）。受新型冠状病毒肺炎疫情影响，巴布亚新几内亚进口量由2020年的1.8×105 t下降至2021年的1.3×105 t；澳大利亚进口8.3×104 t，同比上涨140%，主要是由于第一量子矿业有限公司在澳大利亚的Ravensthorp项目复产，产量快速增长 [1]；印度尼西亚进口增长至6×104 t，目前印度尼西亚是全球湿法冶炼镍中间品项目的集中地，前期建设的湿法项目产量上升，印度尼西亚镍中间品产量和出口量不断上升。
图5 我国湿法冶炼镍中间品进口来源 [16]
三、 我国硫酸镍产业发展存在的问题
我国是全球硫酸镍第一大生产国，冶炼加工技术不断提升，但也要注意到，我国硫酸镍产业发展还面临诸多问题，原料仍较高程度依赖进口；硫酸镍生产中碳排放量居高不下，回收体系仍不健全，缺少原料且资源利用率低，我国硫酸镍持续稳定供应仍面临巨大挑战。
（一） 国内镍资源匮乏，硫酸镍原料供应受限
（二） 硫酸镍生产碳排放强度较高，其中红土镍矿路径碳排放远高于硫化镍矿
图6 主要矿产资源生产二氧化碳排放强度对比 [17]
（三） 下游三元电池成本上升，高性价比的磷酸铁锂电池挤占市场份额
我国硫酸镍下游需求主要集中在新能源汽车动力电池领域，主流的动力电池包括镍钴锂三元电池、磷酸铁锂电池等。三元电池具有更高的续航里程和电池容量，但成本和安全性相较磷酸铁锂电池更低 [18]，2019年以前三元电池的装机量快速上升，但近两年由于我国新能源汽车的补贴退坡，车企在考虑成本因素的前提下，转向磷酸铁锂电池，2021年我国磷酸铁锂电池装机量为79.8 GW·h，占总装机量的51.7%，同比增长227.4%（见图7）[19]。具有低成本优势磷酸铁锂电池装机量仍有继续增加的趋势，而三元电池的主要原材料镍价居高不下，在原料价格持续上涨的趋势下，三元电池的市场份额短期内或将继续下降，硫酸镍需求增速也将随之下降。
图7 我国动力电池装机量对比[19]
（四） 动力电池回收产业体系不完善，再生资源利用率低
我国硫酸镍原料匮乏，回收利用不止可以缓解硫酸镍供应短缺问题，提高材料的可持续利用能力，同时也有利于我国建立更安全、更有弹性的国内材料供应链。
在硫酸镍的下游产品中退役动力电池未来将成为主要的回收利用来源，其他领域的硫酸镍消费量较少，相应的回收价值较低。动力电池中镍金属回收率理论上可达到99%，但由于我国动力电池的回收利用作为一个新兴领域正处于起步阶段，目前回收体系尚不完善，造成大量镍资源浪费和环境污染。动力电池理论报废年限为5~8年，我国2014—2017年第一批动力电池已经到达回收年限，但报废电池量较小，实际具有回收价值的电池数量少，导致电池回收成本高，再生镍的使用比例较低，2021年仅占13%。除此之外，我国动力电池回收标准仍未完善，缺乏对退役电池安全性、耐久性、可靠性等方面的检测标准，电池剩余量评估的技术和人才储备不足等问题同样制约着我国动力电池的回收再利用 [20]。以上多种原因导致我国动力电池回收体系不完善，再生镍产量低。
四、 我国硫酸镍产业的发展趋势
（一） 我国硫酸镍产业融合加速，企业集中度提高
由于动力电池对续航能力、安全性、成本控制等诸多方面都有着严格的要求，因此从保障原料供应链安全稳定、技术协同发展、低成本竞争优势等角度，整车及电池龙头厂商对原料企业的持续供应成本控制、品质管理、技术研发等能力高度重视，也有意愿通过重组等方式进行产业链延伸，共同打造具备国际竞争力的电池原料一体化产业链。产业链、供应链的深度融合成为行业的发展趋势，具有上下游一体化产业链布局的企业将有可能在未来竞争胜出。例如，宁德时代新能源科技股份有限公司早在2018年9月就宣布与格林美股份有限公司、青山控股集团有限公司合作，宣布在印度尼西亚建设红土镍矿生产电池级硫酸镍项目，电池企业、新能源车企和矿山联合，以提升原料保障，降低价格变动带来的风险。
在产业融合加速的形势下，硫酸镍行业的企业集中度会不断增加。没有形成规模的企业将面临高成本，低利润，生存较难的困境 [21]。因此，随着硫酸镍行业内大企业规模不断拓展，在产能越来越多的情况下，大企业会挤压小公司的生存空间，硫酸镍企业集中度逐渐增加。
（二） 生产原料向红土镍矿倾斜，湿法冶炼中间品成为主流原料
硫酸镍的主要生产原料中镍铁转产高冰镍路线与不锈钢产业联系紧密，其产量将会受制于不锈钢的需求变化，同时，其所需原料高品位红土镍矿资源逐渐减少，因此使用这种方式生产硫酸镍限制较大；镍豆（粉）溶解硫酸镍是将镍矿加工为豆、粉，之后再溶解，该路径生产硫酸镍具有生产成本高、利润低的明显劣势；与之相反，湿法冶炼中间品具有成本较低、碳排放较少、原料充足等优势，未来将会成为硫酸镍的主要原料[8,9]（见表1），尽管目前投产量较少，但随着各项目的相继建设，2022年后我国企业在印度尼西亚投产的项目将会大幅提升（见表2），但湿法冶炼中间品生产硫酸镍目前仍然具有较高的碳排放，未来将逐步改进现有技术，降低成本，减少碳排放。随着新能源车对硫酸镍需求的持续提升，预计湿法冶炼项目将成为未来国内外企业硫酸镍开发的主流技术。
表1 硫酸镍生产路径对比
| 原料 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 镍豆（粉） | 可直接投入三元电池前驱体生产线 投资相对较少，施工周期短 供应相对简单，环保资质要求相对低 | 经济性不强，成本较高 |
| 湿法冶炼中间品 | 总现金成本较低 生产过程相对安全，无高温高压环境 原料为褐铁矿层红土镍矿，供应充足，成本较低 | 尾渣量较大，处理成本高 投资周期长，风险高 |
| 高冰镍（红土镍矿） | 建设周期短，投资成本相对较低 工艺灵活 | 生产过程能耗高 原料为腐泥土层红土镍矿，成本较高 |
| 再生镍 | 现金成本相对较低 生产过程相对安全，无高温高压生产环境 | 供应量不稳定，受下游消费影响，动力电池目前回收量较少 供应商分布较为零散 |
表2 部分待投产的湿法冶炼中间品项目
| 序号 | 项目 | 公司 | 年产能/（×104 t镍金属） | 投产时间 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 青美邦 | 格林美股份有限公司、邦普循环科技有限公司、青山控股集团有限公司 | 5 | 2022年 |
| 2 | 华越镍钴项目 | 华友钴业股份有限公司、洛阳栾川钼业集团股份有限公司、青山控股集团有限公司 | 6 | 2023年 |
| 3 | 印尼华飞镍钴湿法冶炼项目 | 华飞镍钴（印尼）有限公司（华友钴业占比51%） | 12 | 2022年开始建设 |
（三） 高镍三元电池需求上涨，带动硫酸镍产业快速发展
2021年高镍三元电池的产量占比从2020年的22%增长至39%，三元电池高镍化趋势较2020年更为明显 [1]。随着高镍三元电池能量密度逐渐提高，技术、品质管控都将提升，且能量密度提升后带来的单位成本下降亦将有利于新能源汽车的普及。未来新能源汽车将持续向更高能量密度，更长续航里程发展，高镍化三元电池的发展趋势愈加明显。因此三元电池“高镍低钴”甚至“高镍无钴”趋势将会进一步带动我国硫酸镍需求的快速增长。
（四） 动力电池回收体系逐步完善，再生镍的使用将缓解原料紧张局面
我国出台多个政策助推动力电池回收市场发展，动力电池回收体系逐步完善。从国家相关部门密集出台的多项动力电池回收法律法规和标准来看，国家对锂电池回收领域相当关注，这极大地推动了锂电池的回收利用。2020年，工业和信息化部发布了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件（2019年本）》，在规定镍、钴、锰的综合回收率应不低于98%的基础上，又增加了“锂的回收率不低于85%，稀土等其他主要有价金属综合回收率不低于97%”的规定 [23]。加强对环保的要求及提高回收利用率，在一定程度上提高了行业准入门槛，倒逼企业技术升级，同时完善动力电池溯源管理，保证参与企业一定的商业利益。
我国动力电池回收行业将不断完善，从法规、政策、技术、标准、产业等方面，加快推动新能源汽车动力电池回收利用，再利用硫酸镍产量将会不断提高，我国硫酸镍原料紧张的局面将得以缓解。
五、 我国硫酸镍产业的发展思路和发展目标
（一） 发展思路
紧密结合国家战略发展要求，通过整合可利用镍资源，加大资源控制力度，培育出力量雄厚、创新能力强的具有国际影响力的大型硫酸镍企业；提高我国资源利用率和利用价值，完善回收体制机制，保障原料有效供给；开展基础理论和实验研究，在各环节提高自主创新能力，将资源价值最大化利用；实现我国硫酸镍高质量发展，引领未来全球硫酸镍产业链发展，为我国新能源汽车动力电池行业稳定发展提供支撑。
（二） 发展目标
结合我国实际情况和硫酸镍产业面临的挑战，提出以下中长期发展目标。
1. 2025. 年目标：保障硫酸镍原料有效供给
提高我国硫酸镍产业供应能力，原料进口集中有所下降；提高优质矿山占有率，建立企业合作平台，保障资源有效供给；加大硫酸镍企业环保力度，提升我国企业质量，达到与现在相比，综合能耗降低20%的目标；建立完善的镍回收体制机制，改善我国目前镍资源浪费，回收利用率低的现状，在现有基础上培养2~3家大型回收利用企业，从而缓解我国硫酸镍原料供应紧张现状。
2. 2035. 年：硫酸镍产业实现高质量发展
我国在硫酸镍原料生产领域占据重要地位，进口集中度大大降低；提高我国镍资源综合利用率，优化各环节生产工艺；建立我国海外投资镍企业与国内企业合作备忘录，实现我国镍产业整体竞争力明显提高；全面提高下游产品循环利用率，提高回收技术，再生镍使用量超过原生镍。
六、 对策建议
（一） 注重供应体系的建立，促进多样化原料供应
加大对硫酸镍产业供应体系的规划力度，创造有利于硫酸镍原料的多样化投资条件，缓解目前原料紧缺的问题，建立有效、稳定的供应体系。鼓励企业大力开拓国外硫酸镍市场，适当增加对相关企业的融资支持力度，支持企业走出去合作开发镍资源，分散硫酸镍原料的进口来源，同时加快投资不同硫酸镍原料市场，达到平稳供应的目的。
（二） 促进技术创新，降低生产成本，减少供应压力
技术创新可以在减轻供应压力和生产成本方面发挥重要作用，与硫酸镍原料相关的成本占总成本的大部分，因此可以在硫酸镍生产方面加强技术创新的研发工作，以便提高生产能力和生产效率，降低生产成本，更有效地利用材料，尽可能地提高供应量，从而提高市场竞争力。
（三） 加快发展再生镍行业，提高再生镍用量
回收利用可以减轻对硫酸镍原料的供应压力。加强各种硫酸镍物料的回收，尤其是未来大规模退役的动力电池回收，制定相关政策，通过激励达到使用寿命的产品的回收利用，实施生产者延伸责任制度，让生产者承担部分回收费用与回收责任，促进生产者与回收企业联合回收体系建设。同时完善收集和分类体系，并积极提高回收技术，为再生镍产量的快速增长做充分的准备。
（四） 加快推进我国企业国际化、产业一体化进程，提升核心竞争力
我国应加快培育一批一体化生产、国际化大型企业，未来形成矿产资源冶炼 ‒ 硫酸镍产品加工制造 ‒ 循环利用一体化的综合性国际化企业。引导企业在资源投资、循环利用等方面积极布局，以提升产业协同发展能力、保障原材料平稳供应、提升核心竞争力。同时积极促进我国企业间合作，共同开发海外镍资源矿产冶炼及硫酸镍生产，有效提升产业协同发展。通过推动产业一体化、国际化进程，一方面能够保障我国硫酸镍原料的平稳供应，另一方面通过产业一体化，能够有效降低生产成本，提高产品盈利能力，增强企业核心竞争力。
利益冲突声明
本文作者在此声明彼此之间不存在任何利益冲突或财务冲突。
Received date: April 8, 2022; Revised date: April 21, 2022
Corresponding author: Zhang Yanfei is a research fellow from the Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences. His major research field is mineral resource strategies. E-mail:zhyf1014@163.com
Funding project: Chinese Academy of Engineering project “Research on the Supply Chain Security of Key Metal Minerals and Their Materials Industry” (2021-XBZD-06); National Natural Science Foundation of China project “Industry Chain Analysis and Trade Policy Research on Key Metal Mineral Resources” (20201301416)