1.背景
2021年3月1日，青山实业与华友钴业、中伟股份签订高冰镍供应协议。三方共同约定青山实业将于2021年10月开始一年内向华友钴业供应6万吨高冰镍，向中伟股份供应4万吨高冰镍。消息公布，沪镍连续跌停，高冰镍的量产对于镍供给结构有重要影响。高冰镍并非是新研究的中间品，过去高冰镍主要由硫化镍矿火法冶炼得出，而青山实业则是将红土镍矿火法冶炼出的镍铁转产为高冰镍。
数据来源：WIND，天风期货研究所
高冰镍（Nickle Matte），也称镍锍，是一种镍的中间品，可以加工为硫酸镍，高冰镍的镍含量约70%-75%之间。从硫酸镍原料供给来看，镍豆、镍粉、MHP和高冰镍都可以作为硫酸镍原料，其产业链主要为：（1）镍豆、镍粉-硫酸镍（2）硫化镍矿-MSP-硫酸镍；（3）硫化镍矿-高冰镍-硫酸镍；（4）红土镍矿-MHP-硫酸镍；（5）红土镍矿-镍铁-高冰镍-硫酸镍。
数据来源：天风期货研究所
随着新能源产业不断发展，三元动力电池对镍的需求爆发，新能源产业链的供需错配和镍铁过剩局面共同促进高冰镍的产生。镍铁转产高冰镍可以将不锈钢产业与新能源产业打通，实现红土镍矿到不锈钢和新能源的自由切换。下文我们将对高冰镍的工艺流程、成本费用以及后市如何演变进行分析。
2.高冰镍工艺与成本分析
全球镍矿分为硫化镍矿和红土镍矿，其中硫化镍矿占全球镍矿资源约30%，主要分布于加拿大、俄罗斯、澳大利亚、南非等高纬度地区，红土镍矿占全球镍矿资源约70%，主要分布于印尼和菲律宾、美洲的古巴和巴西等地区。红土镍矿、硫化镍矿均可冶炼为高冰镍，近年来硫化矿因过度开采而品质下降，储量和产量不断下滑，全球镍矿开发的重点逐渐从硫化矿转向红土镍矿。
2.1 硫化镍矿的高冰镍工艺
硫化镍矿火法冶炼高冰镍的工艺主要为电炉熔炼、闪速熔炼：（1）硫化镍矿-电炉熔炼-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍；（2）硫化镍矿-闪速熔炼-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍。
数据来源：《镍钴冶炼中典型重金属污染识别与防控对策研究》，天风期货研究所
从硫化镍矿的火法工艺来看，鼓风炉熔炼投资较小，适用于规模较小的冶炼厂。电炉熔炼耗电较大，适用于处理高熔点炉料或电价低廉的地区。闪速熔炼和氧气顶吹自热熔炼，能充分利用精矿本身的反应热，能耗低，烟气含SO2浓度高。
数据来源：天风期货研究所
硫化镍矿供给紧张，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚和芬兰等地，其火法冶炼的高冰镍产量较少，而红土镍矿资源丰富，是国内广泛采用的镍矿，红土镍矿火法冶炼高冰镍对于镍供给结构的影响较大。
2.2 红土镍矿火法冶炼高冰镍的工艺
红土镍矿火法冶炼高冰镍的工艺主要以电炉熔炼、RKEF工艺和富氧侧吹工艺（熔池熔炼）为代表：（1）红土镍矿-回转窖还原-电炉熔炼（硫化）-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍；（2）红土镍矿-RKEF工艺-镍铁-转炉吹炼二次（硫化）-高冰镍；（3）红土镍矿-富氧侧吹（硫化）-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍。
数据来源：天风期货研究所
2.2.1 还原硫化熔炼工艺（红土镍矿-低冰镍-高冰镍）
还原硫化熔炼冶炼高冰镍的工艺以淡水河谷的Soroako冶炼厂为代表，该冶炼厂位于印度尼西亚苏拉威西岛索罗瓦科附近，主要生产高冰镍，供应给日本，进一步加工成硫酸镍。
注：Dryer，干燥窖；Reduction Kiln，回转窖；Electric Furnace，电炉；PS Converter，PS转炉
数据来源：公开资料整理，天风期货研究所
Sorowako冶炼厂冶炼高冰镍的主要路径为：红土镍矿-电炉熔炼（硫化）-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍，即红土镍矿经过回转窖干燥预还原，然后通过电炉熔炼，同时加入硫化剂得到低冰镍，再经过PS转炉吹炼为高冰镍，即还原硫化熔炼生产镍锍工艺。
主要设备包括：窑炉、电炉、转炉、转运车和起重机等。
Vale生产高冰镍的产线与RKEF的产线相同，与冶炼镍铁的区别在于是否硫化，冶炼高冰镍是在生产镍铁工艺的熔炼过程中，加入硫化剂，不生成镍铁，而产出低冰镍，再通过转炉吹炼为高冰镍。高冰镍的成分可以通过还原剂（焦粉）和硫化剂（黄铁矿FeS2、石膏CaSO4·2H2O）的加入量调整。
成本分析：根据Vale年报，近三年冶炼高冰镍的成本约为7000-10000美元/吨，主要由燃料和润滑剂、折旧和摊销以及辅料等构成，2020年Vale成本下降主要因为燃料和煤炭价格的下降。
数据来源：VALE年报，天风期货研究所
数据来源：WIND，天风期货研究所
数据来源：VALE年报
以VALE冶炼高冰镍的成本作为参考，红土镍矿-电炉熔炼（硫化）-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍路径冶炼高冰镍的成本约为7000-10000美元/吨。
2.2.2 RKEF工艺（红土镍矿-镍铁-高冰镍）
RKEF生产高冰镍的工艺以法国埃赫曼的多尼安博冶炼厂为代表，该冶炼厂位于新喀里多尼亚，主要生产镍铁和高冰镍。回溯历史，多尼安博冶炼厂经历了鼓风炉熔炼，鼓热风矮炉熔炼，后更新为Demage电炉熔炼，目前已知的电炉型号为3300kVA、10500kVA。
数据来源：公开资料整理，天风期货研究所
埃赫曼冶炼高冰镍的主要路径为：红土镍矿-RKEF-镍铁-硫化-高冰镍，即RKEF工艺得到镍铁后，送入转炉并加入少量硅石、液态硫，使镍铁硫化得到低冰镍（镍含量8%-10%），然后在同一转炉内鼓风除铁得到冰镍（镍含量60%），最后送入水平式转炉二次鼓风精炼得到高冰镍。整个工艺流程中产生镍铁，镍铁通过转炉吹炼硫化一次得到低冰镍，二次转炉吹炼硫化后得到高冰镍。
RKEF工艺主要设备包括：回转窖、电炉和转炉等。
值得注意的是，青山、华友、盛屯等项目均未透露具体是什么工艺，但可以明确的是无论中间环节是否会产出镍铁，这些项目都采用的RKEF产线，主要设备为回转窖、电炉和转炉等。因此，青山7.5万吨镍的项目，我们可以理解为由镍铁产线转产为高冰镍，只是多了加装转炉的工序。
成本分析：由于没有更多公开信息，红土镍矿-低冰镍-高冰镍的工艺路径成本我们以印尼淡水河谷类比分析，红土镍矿-高冰镍的总成本约为7000-10000美元/吨镍。
RKEF工艺路径下，硫化是在吹炼过程中实现的，镍铁-高冰镍主要成本为转炉，成本约3000万元，以折旧20年来算，单位成本约增加37.5元/吨镍，成本影响可忽略不计。因此，RKEF工艺路径冶炼高冰镍的成本，我们主要参考镍铁成本，约为9000-11000美元/吨镍。
数据来源：天风期货研究所
2.2.3 富氧侧吹的高冰镍工艺（红土镍矿-镍铁/低冰镍-高冰镍）
富氧侧吹生产高冰镍的工艺以中伟为代表，富氧侧吹技术属于熔池熔炼，工艺环节主要产生低冰镍和高冰镍。该工艺既可以生产镍铁，也可以生产高冰镍，是目前较新的一种工艺能耗低，具有成本较低、能耗较小等特点。
数据来源：《侧吹浸没燃烧熔炼技术（SSC）在红土镍矿领域的应用及展望》，天风期货研究所
中伟冶炼高冰镍的主要路径：红土镍矿-富氧侧吹（硫化）-低冰镍-转炉吹炼-高冰镍，即红土镍矿经过回转炉干燥焙烧得到焙砂，而后送入侧吹炉熔化还原，炉体两侧的浸没燃烧喷枪鼓入富氧空气和粉煤，强化熔池的传热加速反应，使焙砂红快速熔化，还原煤从炉顶加入进行还原。
富氧侧吹工艺设备主要包括：回转窖、侧吹炉和转炉。
富氧侧吹还原工艺与RKEF工艺的本质相同，区别在于：（1）工艺上省去回转窑预还原的步骤，降低成本；（2）还原剂可采用粒煤、煤粉等，能耗较低，且工艺上能够余热发电，进一步降低能耗；（3）设备上由电炉改为侧吹路，投资成本更低；（4）中伟冶炼高冰镍的过程不产生镍铁。
富氧侧吹还原工艺处理红土镍矿工艺特点：（1）：不需使用焦炭或焦煤；可使用广泛的煤种；有利于环保和降低成本，必要时也可用天然气或其他燃料来代替煤粉，适合在基础设施薄弱、电力供应缺乏的国家地区建厂，不受能源结构限制；（2）烟气利用余热锅炉回收余热，特别是二次燃烧热。得到的蒸汽可用作发电或其他生产用途。
成本分析：红土镍矿采用富氧侧吹工艺，与其他电炉和高炉工艺相比，成本有较大优势，侧吹工艺成本低的主要原因：（1）仅使用廉价的褐煤或烟煤；（2）采用高富氧操作，烟气带走热量大大减少；（3）冶炼工艺为熔池熔炼工艺，反应速率快。
数据来源：《侧吹浸没燃烧熔炼技术（SSC）在红土镍矿领域的应用及展望》，天风期货研究所
3.高冰镍放量后的市场如何演变
综上，高冰镍对后市的影响需辩证的看待，是否转产的关键在于硫酸镍和镍铁的价差，而价差的本质则是供需。一旦硫酸镍和镍铁的价差扩大到17000元/吨，能够覆盖镍铁-高冰镍-硫酸镍的成本，则有足够动力转产高冰镍。
从后市来看，NPI将在不锈钢和新能源产业中选择，视市场景气度而定，镍豆在未来可能成为补充新能源产业链供给的角色。
数据来源：天风期货研究所
2022年来看，高冰镍投产对镍元素供应增长有限，主要影响镍元素结构。长远来看，新增产能将会增加镍元素的供应。
高冰镍放量对镍豆冲击的程度主要在于放量规模，当前硫酸镍与镍铁的价差低于1.7万元/吨镍，短期内转产动力不足，导致2022年一季度高冰镍产量释放节奏较慢，后期随着新能源需求增速提高，二、三季度高冰镍的产量释放节奏将加速。
数据来源：天风期货研究所
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