镍生铁：绝处逢生下的产物能否席卷中国市场？
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1914年6月，南欧正值夏季，风虽然暖和，但空气中却弥漫着仇恨的气息。
波斯尼亚首都萨拉热窝街道两旁挤满了行人。
奥匈帝国皇位继承人弗朗茨·斐迪南大公爵和他的妻子索菲亚专程来到这里，看到人们手捧鲜花，听到欢呼声，或许是盛况让他一时忘记了这片土地在1908年被奥匈帝国吞并。
突然，人群被一股力量推开，一名塞尔维亚青年冲上街头，一枪刺穿了费迪南的脖子和他妻子的腹部，两股血流喷涌而出……
一个月后，奥匈帝国向塞尔维亚宣战，标志着一场造成3000万人死亡的世界大战的开始。
人类历史是惊人的，当贪婪与杀戮盛行，践踏生命之时，人类的技术革新往往呈现出井喷式的突破。当时英国科学家亨利·布里尔利受英国政府军火库委托，研究武器改良，专攻武器膛线易磨损的问题。然而，他却意外发现了一种日后风靡全球的耐磨合金钢——不锈钢。
不锈钢之父亨利·布雷尔利
1. 中国镍生铁的兴起源于不锈钢需求激增
在最基本的镍产业链知识里，大家都知道原生镍下游分为不锈钢、合金铸造、电池、电镀四大板块，而镍铁又是不锈钢的主要原料，中国镍生铁诞生的背景确实和不锈钢的需求有着千丝万缕的联系。
据行业统计，中国不锈钢粗钢产量由2000年的52万吨增长至2012年的1608万吨，占全球不锈钢产量的近一半。商务部的数据显示，2011年，中国81%的镍用于生产不锈钢，而放眼全球，中国不锈钢行业的镍消费量占全球镍消费量的65%。
随着中国不锈钢需求的爆发，精炼镍价格在2007年上半年达到顶峰。这给不锈钢企业带来了沉重的成本负担。供应也似乎无法跟上中国的需求。当时，大部分镍产自加拿大和俄罗斯的硫化物矿床，这些矿床的储量正在逐渐枯竭。因此，中国行业从业者必须找到解决方案。否则，巨大的不锈钢需求将陷入困境。
但资源瓶颈迫使中国在全球资源配置上进行创新，也导致全球镍价多年来一直处于低位，镍生铁开始出现。
当时中国采用的方法是从一种叫“红土镍矿”的矿石中提取足够的原料。这种矿石虽然品位低，但储量大，一度被“鄙视”，含镍量低的直接扔掉。其实从中可以提炼出一种叫镍铁（含镍生铁）的物质，可以用来生产不锈钢。2006年，中国企业开始做这方面的努力。起初人们得到的产品镍含量很低，只能用来生产要求不高的民用不锈钢，而且这种生产方式污染大、耗能高，小企业纷纷效仿。但随着技术的发展，镍铁生产经历了两次技术革新，最新技术如果严格执行，可以算是节能环保，投资少、产量高，生产出来的镍铁品质高，可以用来生产工业不锈钢。
一个显而易见的事实是，中国近几年生产了大量镍铁以满足不锈钢生产的需求，甚至产能过剩。而原本一路上涨的国际镍价，却像坐过山车一样，从2007年前的不足1万美元/吨，一路飙升至2007年的5万多美元/吨，随后又迅速回落至不足1.4万美元/吨。
2.镍生铁生产工艺详解
在之前发布的镍产业链长文中，曾提到，目前镍铁的火法生产工艺主要分为RKEF工艺、回转窑直接还原工艺、高炉冶炼工艺。但实际上，镍铁的生产工艺也是多种多样且复杂的。这里，我们再进一步详细讲解一下。
1.回转窑-矿热炉工艺（简称RKEF）
过程
RKEF工艺生产镍铁是目前发展最快的红土镍矿加工工艺，该工艺成熟，设备简单易控，生产效率高。缺点是消耗大量冶金焦和电，能耗大，生产成本高，冶炼过程中炉渣过多，冶炼温度高（约1500℃），粉尘污染大。而且矿石的镍品位对火法冶炼工艺生产成本影响很大，矿石的镍品位每下降0.1%，生产成本增加约3-4%。
RKEF工艺流程为：矿石配料——回转窑干燥——回转窑焙烧——炉冶炼粗镍铁——LF炉精炼（或机械搅拌脱硫）——精炼镍铁水淬——产出合格镍铁颗粒。
RKEF 工艺的起源
RKEF工艺巴西淡水河谷公司于2006年8月在帕拉州开工建设奥卡普马（）镍铁项目，该项目采用丹麦设计的RKEF工艺处理红土镍矿生产镍铁，项目配置2座φ4.6×45m干燥窑、2座φ6×135m回转窑、2台kVA矩形矿热炉（目前为全球最大功率），年产合金22万吨（品位25%）、镍5.2万吨。
RKEF在中国的发展
近年来，国内RKEF工艺处理红土镍矿也向着规模化发展，青山集团投资建设的福安鼎鑫镍铁公司由中国恩菲工程技术有限公司设计，项目采用2座φ5×40m干燥窑、4座φ4.8×100m回转窑、4台环形矿热炉，年产镍2万吨。
两条线于2010年6月投产，至今生产稳定，指标良好，成本全国最低，是国内最早采用大型矩形矿热炉生产镍铁的RKEF工艺的典范。
公司还在广东阳江建设了2座6万kVA圆形埋地热电炉，并已投入运行，该工艺适合处理A型镁硅酸盐红土矿、中间型C1、C2型红土矿，Ni品位>1.6%，最好为1.8%，有利于节省生产成本。
2.回转窑-磁选
回转窑—磁选工艺又称直接还原工艺，目前世界上采用该工艺的只有日本冶金工业株式会社大江山冶炼厂。
其主要工艺流程是将原矿磨矿后与煤粉混合制成团矿，团矿经烘干后在回转窑内高温焙烧，焙烧后的矿石再磨矿，矿浆再经选矿、磁选，即可得到镍铁合金产品。此产品无论含硫量多高，都适合用AOD炼钢工艺，因为AOD法脱硫能力好。
该工艺是目前公认处理红土镍矿最经济的方法，其最大特点是生产成本低，85%的能源消耗由煤炭提供，每吨矿石耗煤160-180千克；相比之下，电炉冶炼镍铁工艺80%以上的能源消耗由电力提供，每吨矿石耗电560-600千瓦时。
工艺特点
但该工艺主要问题是回转窑结圈、回收率，大江山冶炼厂虽经过多次改进，但工艺技术仍不够稳定，历经数十年，其生产规模仍停留在年产1万吨镍左右。该工艺的关键技术是煤粉与矿石混合及还原焙烧过程的温度控制。
该工艺适用于处理A型镁硅酸盐红土矿，原矿镍品位为0.7-1.2%，铁含量为8-11%。
回转窑磁选技术在我国的发展
近年来，国内对回转窑直接还原红土镍矿工艺的研究较多，典型有：由港河公司设计的上海齐昌不锈钢公司采用此工艺在江苏南通生产镍精矿；昆明理工大学肖俊辉发明“一种回转窑直接还原硅酸镍矿制备镍铁的方法”；山西长治潞城鸿祥化工冶金厂建设2.2×45m回转窑直接还原镍铁，年产镍铁4000吨。这些中试生产装置要么成本太高，要么操作难度大，无法批量生产，很多还处于理论研究阶段，没有工业化生产。因此，回转窑磁选工艺还有待探索和推进。
3.回转底炉+熔炼炉
一种以煤气或天然气为燃料的回转底炉冶炼红土镍矿的新方法，以煤气或天然气为燃料，非焦煤为还原剂，红土镍矿为原料，采用回转底炉与还原冶炼炉联动生产镍铁。
工艺特点
红土镍矿原料中镍含量为0.8-3.0%，红土镍矿、还原剂、熔剂的重量配比为100:8-15:8-15。此冶炼方法工艺流程短，操作简单，容易控制，原料适应性强，能耗低，燃料热价比高，污染少，设备投资少，生产成本低，镍回收率高，最适合在电力资源匮乏、煤炭资源丰富的地区投资建厂。
该工艺适用于处理Ni含量为0.8～3.0%、铁含量为15～20%的A型镁硅酸红土矿、C1、C2型中型红土矿。
中国转底炉+冶炼炉技术的发展
目前国内多数企业采用回转底炉直接还原铁矿石或冶金尘灰（泥）生产海绵铁，产品用于高炉或直接作为炼钢转炉原料，尚无加工红土镍矿生产镍铁的应用实例。
主要原因是转底炉热效率低，且需将原料细磨制粒，生球需烘干，生球的强度、含水量对转底炉运行稳定性至关重要。同时从投资和生产成本来看，该技术较成熟的RKEF工艺并无明显优势。因此，还需对转底炉关键控制点进行进一步研究，实现串珠镍铁一步法生产工艺，体现转底炉的优势。
4.还原硫化冶炼镍冰铜
过程
还原硫化冶炼镍冰铜的工艺流程为：红土镍矿——干燥——破碎筛分——硫化冶炼——低镍硫——转炉吹炼——高镍硫。
工艺特点
红土镍矿硫化冶炼生产镍冰铜工艺的优点在于工艺成熟、操作简便，其产品高镍冰铜灵活性大，可进一步加工生产多种形态的镍产品。
既可以生产供不锈钢工业使用的通用镍，也可以作为常压羰基法精炼镍的原料，生产镍丸、镍粉。缺点是镍回收率低，仅为70%，而且能耗高，污染大。
硫化冶炼生产镍锍工艺最早用于加工红土镍矿，早在20世纪20~30年代就已应用，如印度尼西亚的、新喀里多尼亚的 SLN等。
其他采用湿法和火法相结合的工艺，生产氧化镍或镍锍（高镍锍），如古巴的Maua、菲律宾的Coral Bay、新喀里多尼亚的、Goro、巴西的、马达加斯加的；古巴的和Che 、中国的元江镍业、青海的平安等采用浸出-还原焙烧法，生产烧结氧化镍或镍盐。三井和住友合资的菲律宾Coral Bay项目是经济效益最好的项目。全球由氧化镍矿生产的镍矿量约为15万吨。
该工艺适用于处理A型镁硅酸盐红土矿，中间C1、C2型红土矿，可处理镍含量较低的红土矿。
我国镍锍还原硫化冶炼技术的发展
目前国内朝阳昊天集团采用该工艺生产低镍冰铜，低镍冰铜产品镍品位为5-8%，镍金属回收率大于90%。
5.烧结-高炉还原冶炼
高炉还原冶炼的工艺流程为红土矿——脱水烧结制球——加入焦炭熔剂——高炉冶炼粗镍铁——精炼——镍铁。
工艺特点
该工艺适用于处理Fe>30-40%的褐铁矿B型红土矿。
中国高炉还原冶炼技术的发展
烧结—高炉还原冶炼工艺是我国近几年发展起来的红土矿冶炼工艺，随着国家产业政策的调整，500m以下炼铁高炉大量被淘汰，但由于我国不锈钢用镍资源短缺，需要大量进口红土镍矿，加之地方政府为了解决就业问题、创造税收，利用这些淘汰的高炉加工红土镍矿，生产出含镍3-5%的镍铁。
目前小高炉镍铁冶炼面临政策淘汰，冶炼6-8%镍铁的大高炉效率低下；焦炭价格影响高炉镍铁成本，导致高炉镍铁冶炼技术进步缓慢，利润的降低必然打击国内高炉镍铁生产商的积极性。
从技术角度看，烧结-高炉还原冶炼工艺存在高炉容积利用率低、焦炭消耗大、烧结污染严重、镍生铁中磷含量高、镍回收率低等缺点。
6.电硅热法
美国汉纳矿业公司的利德尔冶炼厂主要采用电硅热法生产镍铁，由于硅铁价格高、电耗大，该厂于20世纪90年代后停产。
从附近矿山运来的氧化镍矿，经烘干、筛分，除去镍含量低的硬质橄榄石矿石（Ni约0.65%）。实际利用的矿石含Nn1.6～1.7%、Fe10～15%、MgO24～32%、Cr0.8～1.2%、CrO.8～3%，烧尽率6～8%。矿石在直径3m、长80m的回转窑中用热煤气加热到650～700℃，窑内停留时间约1.5h，可除去全部附着水和60%～70%的结合水。每台回转窑每小时处理矿石45～50t。热矿石在电炉中熔化成矿熔体。
将电炉中约11吨矿熔物放进反应袋中；将反应袋放在渣袋搅拌机的一侧，另一侧放上装有9～14吨熔融粗镍铁的袋子；提起装有熔融粗镍铁的袋子，将粗镍铁迅速倒入装有矿熔物的袋子中，加入硅铁（45%Si）；将空袋落下，抽出装有反应物的袋子，迅速倒入空袋中。从一个袋子倒入另一个袋子，反复5次；将装有反应物的袋子静置3小时，让金属颗粒落下。然后提起袋子，将炉渣放入旁边的渣袋中。
工艺特点
每个反应周期为15～16分钟，产出镍铁约400公斤，当包内镍铁重量超过12.7～13.6吨时，倒出一部分粗镍铁，送入三相电炉精炼，精炼炉分两次装入粗镍铁，共计3.6～4.1吨。
精炼过程中加入铁矿、石灰除磷，造渣后加入石灰、萤石造渣，达到炉温后加入硅铁脱氧，炉温约1482℃，用铸造机铸造成重约15kg的锭。精炼后镍铁成分为：Ni48.5%、Co0.5%、S0.005%、P0.01%、C0.02%、Cr0.02%、Si0.9%；镍回收率为90%；电耗为62.7kw•h/kg。Si0.9%；镍回收率为90%；电耗为62.7kw•h/kg。
7. 克虏伯-伦方法
过程
克虏伯-伦炼铁法是一种用于镍铁生产的粒状铁生产方法。
采用硅镁镍矿（含Ni+Co2.7~3.5%、S0.24~0.51%、P约0.02%）为原料，以无烟煤（固定碳约80%、S0.24~0.51%、P约0.02%）为还原剂，以石灰、沙子为熔剂。
将氧化镍矿加入适量熔剂、煤，破碎、混合，装入回转窑进行熔融还原焙烧，大部分镍和一定量的铁被还原为海绵状金属，放入水槽中使炉渣变脆，在球磨机中粉碎，使炉渣与金属分离，再经磁选选出金属，得到粒状镍铁。
成分为：Ni+Co22%、S0.25%、P0.08%、C0.5%、Si0.1%。然后放入电炉熔炼，除去杂质，精炼后的镍铁成分为：Ni+Co26%、S0.03%、P0.03%、C0.15%、Cr0.1%、Si0.01%、Cu0.1%；镍回收率在90%左右。
8.高炉法
主要工艺流程是将氧化镍矿在回转窑内预热、干燥，制成块矿，与焦炭块一起加入高炉冶炼，生成粗镍铁，再经苏打脱硫，生成高碳镍铁，其成分为：Ni+Co20%、S0.05%、P0.03%、C3%、Cr、Si2%，若需要低碳镍铁，可采用转炉精炼。
9.高炉法
高炉生产镍铁的主要工艺流程为：矿石干燥、筛分（大块破碎）——配料——烧结——烧结矿加焦炭块、熔剂（石料）入高炉冶炼——镍铁水铸及渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。
中国高炉工艺的发展
低镍铁在我国多采用高炉生产，所用原料为含铁约50%、镍约1%的红土镍矿，生产出含镍约2%的低镍生铁。通常生铁焦比为0.5左右（500Kg焦炭/吨生铁），镍铁焦比为0.8左右（800Kg焦炭/吨镍铁）。
与电炉相比，高炉污染大（含氟）、能耗高，小型高炉（300m3以下）近年来已逐步淘汰。
3.中国镍铁发展现状
1. 数量及地区分布
目前，我国镍铁生产企业有150多家，大部分分布在山东、江苏、内蒙古等地。山东以高炉生产企业为主，电炉生产企业数量少但规模大。山西、江苏、河南等地也有一定数量的高炉企业，内蒙古、宁夏基本都是矿热炉企业，主要冶炼镍价在10~15的高镍铁。其中内蒙古在产企业数量较多但产能较小，宁夏虽然企业数量少，但有2家企业产能超过4000吨。
2、镍铁项目建设情况
从镍铁项目建设来看，有两个明显的趋势，一是不锈钢厂自己建设的镍铁项目越来越多，如青山控股与韩国浦项合资的青浦合金、福建吴江的德盛镍业、宝钢与中钢合资的中宝滨海镍业等。二是在建和规划中的镍铁产能大幅增加，如广西钦州的恒鑫镍业、山西平陆的长盛镍业等。此外，山东、江苏等地的不少厂家也在积极谋划扩大产能，形成规模优势。青山集团、江苏德龙、山东鑫海是国内三大镍铁冶炼企业，而青山集团和江苏德龙也是首批进入印尼投资建设冶炼厂的企业。
4. 印尼镍铁发展现状
1. 采矿禁令改变产业格局
自2014年1月12日印尼原矿出口禁令生效以来，全球镍矿供需格局发生了巨大变化。印尼政府实施禁矿初衷是为了提高镍矿的附加值，同样重量的红土镍矿经加工提炼成镍铁后，其经济价值可提高4倍左右。而且通过当地加工冶炼，还能提供就业岗位，提振当地经济，增加当地税收等经济效益，因此印尼政府出台了一系列优惠措施吸引外资来印尼建厂。
2014年，我国镍铁年产能达到131万吨的峰值，随后进入痛苦的洗牌期。由于产能过剩，竞争环境逐渐恶化：随着红土镍矿供给减少、价格倒挂，行业普遍亏损，环保政策日趋严厉，国内镍铁企业集中减产检修，企业发展举步维艰。为更好地获取经济效益和转型机会，国内镍铁行业龙头企业加快了在印尼投资建设镍铁工厂的步伐，如青山集团、江苏德龙等率先在印尼站稳脚跟。因此，我国镍铁纷纷向印尼转移，从国外进口镍铁大幅增加。据海关数据显示，2016年进口镍铁104万吨（折合10.4万金属吨），同比增长59%。
5.印尼镍铁项目
1.中国企业投产项目
以国内已投产的RKEF及矿热炉为例，目前青山三期已部分产铁，预计今年20条线将全部投产。德龙有15条线在建，新兴铸管3条线已投产，银海万象4条线，新华联4条线，金川4条线，华迪2条线。预计1-3年内，在印尼投产的中国镍铁主流产能将达到近56套RKEF或同类工艺的产能水平。若以3.3万kVA矿热炉计算，印尼新增镍铁产能将达到约420万吨镍铁（42万金属吨），大于国内镍铁有效年产量（2016年国内镍铁38万金属吨）。 【高银3】在印尼后续不锈钢项目全面投产前，大部分镍铁产品将运往中国，这些产能的释放将加速国内镍铁过剩格局，对镍价形成无形压力。
2.印尼及海外企业投产项目
印尼国有企业ANTAM和外资公司淡水河谷也在加大对镍铁项目的投资。从上市公司信息可以看出，印尼淡水河谷计划斥资20亿美元建设冶炼厂项目，并积极寻找合作伙伴开发冶炼厂项目。从表3可以看出，2017年和2018年镍铁产能将爆发式增长，增幅分别为123%和65%。这还只是印尼本土两大公司产能的叠加。根据印尼能源与矿产资源部2015年冶炼厂计划产能预测，印尼本土所有镍铁公司的产能释放都相当惊人，2017年计划产能释放同比增长近400%，2018年更是达到顶峰。
（截至2017年4月印尼镍铁项目进展）
（2015~2018年印尼本土镍冶炼厂投入产出计划）
6. 中国和印度镍铁市场未来前景
1. 中国镍铁未来发展
由于镍铁利润可观，且印尼镍矿回流国内，预计2018年国内镍铁产量将增至45万吨镍金属。
2016年末至2017年二季度亏损的主要原因是上游菲律宾镍矿端进入雨季，加剧了国内镍矿的紧张局面，同时下游不锈钢厂也处于亏损状态，减产甚至停车检修导致镍铁需求减少。价格方面，电解镍价格处于快速下跌状态，拉低了镍铁价格。回过头来看，2015年三季度至2016年一季度造成亏损的核心因素是印尼禁矿效应明显，基本没有向中国出口镍矿，导致镍矿资源非常紧张，下游不锈钢厂也压制了镍铁价格。
自2017年第三季度以来，国内的冶炼利润已从损失转变为利润，直到今天，费林克尔行业的平均利润水平为150元/镍。 -2012年，当该行业的平均利润为200-300元时。
在2018年，考虑到中国的镍铁冶炼利润是好的，并且具有一定程度的可持续性，同时，印尼镍矿逐渐增加，因此，其高级矿石的一部分将替换为原始的低级菲律宾矿石的一部分。金属吨。
2.国内环保的高压镍铁生产可能很难大规模扩展
随着镍铁行业的利润继续改善，市场的恢复也是市场最关注的热点。
确切地说，中国的镍铁的高峰时期在2012年已经过去了，有300多个国内镍铁冶炼公司。
该国持续的高压环境纠正可能是限制中国镍铁生产的主要因素，因为环境保护，内蒙古，山东，戴南和其他地方都在封闭中爆发了。
7.印度尼西亚镍铁的未来发展前景
1.印度尼西亚的镍铁生产将在2020年涌现
2017 - 2020年是印度尼西亚镍铁生产的井喷时期，尽管中国的铁生产能力已逐渐转移到印度尼西亚，导致国内生产的下降，但由于印度尼西亚NPI的委托，全球铁供应压力的委托仍然很高。
根据印尼冶炼协会的数据，印度尼西亚的镍总产量将在2017年显着增加到363,000吨。因此，作为镍供应的新力量，印度尼西亚的崛起给未来的镍供应带来了很多不确定性。
2.不锈钢的产生将吸收镍铁的压力
对于印尼镍铁进一步扩展到工业链下游的不锈钢也是不可避免的趋势。
印度尼西亚最初是一个小国，其钢铁产业的基础较弱。
对于中国，随着印度尼西亚不锈钢产业连锁店的形成，当地的大多数镍铁将被当地消费，因此，印尼镍铁的返回将大大减少，中国的国内供应量可能会改善一个大型国内矛盾。 A组的不锈钢和镍铁工业的生产周期，其他不锈钢公司仍需要3 - 5年才能进行生产，这意味着印度尼西亚需要很长时间才能形成一个成熟的不锈钢产业链。
如果印度尼西亚形成成熟的镍矿石，镍铁和不锈钢，那么印度尼西亚浓缩的镍铁的影响将是最小的，但是在过去的两年中，镍铁产品仍在中国集中，因此在镍型镍价格下，镍铁生产能力的大规模释放是对镍的主要矛盾。
8. 总结
随着我国不锈钢行业的迅速发展，我国家稀缺的镍资源的劣势将进一步曝光。电解镍的生产成本以及不锈钢冶炼的成本将不可避免地上升。
经历了2008年金融危机的“洗礼”，这是中国不锈钢行业的持续发展，并且迅速减少了全球硫化物矿石资源，毫无疑问地从一个简单的替代品来衡量了 ，这是替代品的替代品。