從歷史上看,不銹鋼生產(chǎn)必不可少的鎳元素主要由硫化鎳礦提供。隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)品價(jià)格水漲船高,我國(guó)硫化鎳礦資源稟賦有限,鎳價(jià)在20年代初期的高速發(fā)展階段保持較高水平。2006年前后,紅土鎳礦為原料冶煉鎳鐵的工藝開始邁向工業(yè)化,紅土鎳礦小高爐工藝在國(guó)內(nèi)取得成功。后來(lái),受鎳價(jià)回落、焦炭?jī)r(jià)格大漲和環(huán)保政策等多重因素影響,小高爐冶煉高鎳鐵的技術(shù)逐漸被市場(chǎng)淘汰。

2010年后,國(guó)內(nèi)紅土鎳礦的鎳鐵冶煉主流工藝轉(zhuǎn)向了RKEF冶煉。RKEF鎳鐵冶煉能取代高爐鎳鐵冶煉,主要是因?yàn)槠渖a(chǎn)成本低、有用目標(biāo)金屬收得率高和產(chǎn)品雜質(zhì)含量低等。同時(shí),冶煉廠脫離了對(duì)焦炭的依賴,僅使用蘭炭即可完成冶煉中的還原反應(yīng),且經(jīng)過(guò)幾年摸索后,該工藝已經(jīng)成熟,設(shè)備也簡(jiǎn)單易控。

火法冶金生產(chǎn)鎳鐵的主流工藝RKEF(Rotary Kiln Electric Furnace),即回轉(zhuǎn)窯焙燒預(yù)還原-電爐還原熔煉工藝。工藝過(guò)程為:將礦石破碎和篩分后加入回轉(zhuǎn)窯,在700℃~900℃下脫水干燥、預(yù)熱和焙燒,并選擇性還原部分鎳和鐵,產(chǎn)出高溫焙砂,焙砂裝入電爐中進(jìn)行還原熔煉,還原劑為炭材料(包括焦炭和煤等),還原熔煉溫度為1400℃~1500℃,最終得到粗鎳鐵合金。RKEF工藝得到的鎳鐵可直接用作生產(chǎn)不銹鋼的原料,也可以進(jìn)行精煉,精煉是在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行的,轉(zhuǎn)爐中加入熔劑(石英石)的同時(shí)鼓入高壓高溫的空氣或氧氣,經(jīng)氧化造渣過(guò)程可除去雜質(zhì),得到高品位鎳鐵。

鎳鐵工藝的優(yōu)點(diǎn)是裝備成熟、原料適應(yīng)性強(qiáng)和產(chǎn)量大,同時(shí)熔池溫度和爐內(nèi)的氣氛比較容易控制,爐氣量較少,且含塵量較低。該工藝的缺點(diǎn)是無(wú)法回收鎳礦中的鈷,對(duì)鈷含量較高的氧化鎳礦并不適用,適宜處理鈷含量小于0.05%的礦石。由于工藝能耗高,要求當(dāng)?shù)仉娏蛉剂瞎?yīng)充足,并且原則上RKEF工藝處理品位在1.6%以上的紅土鎳礦具有較好的經(jīng)濟(jì)性,鎳品位每降低0.1%,生產(chǎn)成本增加3%~4%。

隨著紅土鎳礦-RKEF冶煉含鎳生鐵(NPI)工藝的工業(yè)化批量生產(chǎn),鎳資源的供應(yīng)緊張得以緩解,RKEF工藝的誕生為下游不銹鋼的生產(chǎn)提供了源源不斷的原材料。由于鎳鐵工藝成本較低,且大幅增加了鎳資源的供應(yīng)量,2011年下半年開始鎳價(jià)也相應(yīng)由高位回調(diào),價(jià)格重心下移(見圖1)。

2010—2021年,精煉鎳、鎳鐵和廢不銹鋼等產(chǎn)品在不銹鋼生產(chǎn)領(lǐng)域一直保持著穩(wěn)定的替代關(guān)系,與此同時(shí),三種產(chǎn)品折算鎳點(diǎn)的單位價(jià)值也保持著一致步調(diào),價(jià)差維持在穩(wěn)定的價(jià)格區(qū)間(見圖2)。

圖1　NPI工藝產(chǎn)量釋放后,鎳價(jià)重心整體下移

資料來(lái)源:文華財(cái)經(jīng),國(guó)泰君安期貨。

圖2　2013年12月—2022年6月精煉鎳、鎳鐵和廢不銹鋼價(jià)格

資料來(lái)源:SMM,國(guó)泰君安期貨。