1.背景
2021年3月1日，青山實業與華友鈷業、中偉股份籤訂高冰鎳供應協議。三方共同約定青山實業將於2021年10月開始一年內向華友鈷業供應6萬噸高冰鎳，向中偉股份供應4萬噸高冰鎳。消息公布，滬鎳連續跌停，高冰鎳的量產對於鎳供給結構有重要影響。高冰鎳並非是新研究的中間品，過去高冰鎳主要由硫化鎳礦火法冶煉得出，而青山實業則是將紅土鎳礦火法冶煉出的鎳鐵轉產爲高冰鎳。
數據來源：WIND，天風期貨研究所
高冰鎳（Nickle Matte），也稱鎳鋶，是一種鎳的中間品，可以加工爲硫酸鎳，高冰鎳的鎳含量約70%-75%之間。從硫酸鎳原料供給來看，鎳豆、鎳粉、MHP和高冰鎳都可以作爲硫酸鎳原料，其產業鏈主要爲：（1）鎳豆、鎳粉-硫酸鎳（2）硫化鎳礦-MSP-硫酸鎳；（3）硫化鎳礦-高冰鎳-硫酸鎳；（4）紅土鎳礦-MHP-硫酸鎳；（5）紅土鎳礦-鎳鐵-高冰鎳-硫酸鎳。
數據來源：天風期貨研究所
隨着新能源產業不斷發展，三元動力電池對鎳的需求爆發，新能源產業鏈的供需錯配和鎳鐵過剩局面共同促進高冰鎳的產生。鎳鐵轉產高冰鎳可以將不鏽鋼產業與新能源產業打通，實現紅土鎳礦到不鏽鋼和新能源的自由切換。下文我們將對高冰鎳的工藝流程、成本費用以及後市如何演變進行分析。
2.高冰鎳工藝與成本分析
全球鎳礦分爲硫化鎳礦和紅土鎳礦，其中硫化鎳礦佔全球鎳礦資源約30%，主要分布於加拿大、俄羅斯、澳大利亞、南非等高緯度地區，紅土鎳礦佔全球鎳礦資源約70%，主要分布於印尼和菲律賓、美洲的古巴和巴西等地區。紅土鎳礦、硫化鎳礦均可冶煉爲高冰鎳，近年來硫化礦因過度開採而品質下降，儲量和產量不斷下滑，全球鎳礦開發的重點逐漸從硫化礦轉向紅土鎳礦。
2.1 硫化鎳礦的高冰鎳工藝
硫化鎳礦火法冶煉高冰鎳的工藝主要爲電爐熔煉、閃速熔煉：（1）硫化鎳礦-電爐熔煉-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳；（2）硫化鎳礦-閃速熔煉-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳。
數據來源：《鎳鈷冶煉中典型重金屬污染識別與防控對策研究》，天風期貨研究所
從硫化鎳礦的火法工藝來看，鼓風爐熔煉投資較小，適用於規模較小的冶煉廠。電爐熔煉耗電較大，適用於處理高熔點爐料或電價低廉的地區。閃速熔煉和氧氣頂吹自熱熔煉，能充分利用精礦本身的反應熱，能耗低，煙氣含SO2濃度高。
數據來源：天風期貨研究所
硫化鎳礦供給緊張，主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞和芬蘭等地，其火法冶煉的高冰鎳產量較少，而紅土鎳礦資源豐富，是國內廣泛採用的鎳礦，紅土鎳礦火法冶煉高冰鎳對於鎳供給結構的影響較大。
2.2 紅土鎳礦火法冶煉高冰鎳的工藝
紅土鎳礦火法冶煉高冰鎳的工藝主要以電爐熔煉、RKEF工藝和富氧側吹工藝（熔池熔煉）爲代表：（1）紅土鎳礦-回轉窖還原-電爐熔煉（硫化）-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳；（2）紅土鎳礦-RKEF工藝-鎳鐵-轉爐吹煉二次（硫化）-高冰鎳；（3）紅土鎳礦-富氧側吹（硫化）-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳。
數據來源：天風期貨研究所
2.2.1 還原硫化熔煉工藝（紅土鎳礦-低冰鎳-高冰鎳）
還原硫化熔煉冶煉高冰鎳的工藝以淡水河谷的Soroako冶煉廠爲代表，該冶煉廠位於印度尼西亞蘇拉威西島索羅瓦科附近，主要生產高冰鎳，供應給日本，進一步加工成硫酸鎳。
注：Dryer，幹燥窖；Reduction Kiln，回轉窖；Electric Furnace，電爐；PS Converter，PS轉爐
數據來源：公開資料整理，天風期貨研究所
Sorowako冶煉廠冶煉高冰鎳的主要路徑爲：紅土鎳礦-電爐熔煉（硫化）-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳，即紅土鎳礦經過回轉窖幹燥預還原，然後通過電爐熔煉，同時加入硫化劑得到低冰鎳，再經過PS轉爐吹煉爲高冰鎳，即還原硫化熔煉生產鎳鋶工藝。
主要設備包括：窯爐、電爐、轉爐、轉運車和起重機等。
Vale生產高冰鎳的產線與RKEF的產線相同，與冶煉鎳鐵的區別在於是否硫化，冶煉高冰鎳是在生產鎳鐵工藝的熔煉過程中，加入硫化劑，不生成鎳鐵，而產出低冰鎳，再通過轉爐吹煉爲高冰鎳。高冰鎳的成分可以通過還原劑（焦粉）和硫化劑（黃鐵礦FeS2、石膏CaSO4·2H2O）的加入量調整。
成本分析：根據Vale年報，近三年冶煉高冰鎳的成本約爲7000-10000美元/噸，主要由燃料和潤滑劑、折舊和攤銷以及輔料等構成，2020年Vale成本下降主要因爲燃料和煤炭價格的下降。
數據來源：VALE年報，天風期貨研究所
數據來源：WIND，天風期貨研究所
數據來源：VALE年報
以VALE冶煉高冰鎳的成本作爲參考，紅土鎳礦-電爐熔煉（硫化）-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳路徑冶煉高冰鎳的成本約爲7000-10000美元/噸。
2.2.2 RKEF工藝（紅土鎳礦-鎳鐵-高冰鎳）
RKEF生產高冰鎳的工藝以法國埃赫曼的多尼安博冶煉廠爲代表，該冶煉廠位於新喀裏多尼亞，主要生產鎳鐵和高冰鎳。回溯歷史，多尼安博冶煉廠經歷了鼓風爐熔煉，鼓熱風矮爐熔煉，後更新爲Demage電爐熔煉，目前已知的電爐型號爲3300kVA、10500kVA。
數據來源：公開資料整理，天風期貨研究所
埃赫曼冶煉高冰鎳的主要路徑爲：紅土鎳礦-RKEF-鎳鐵-硫化-高冰鎳，即RKEF工藝得到鎳鐵後，送入轉爐並加入少量硅石、液態硫，使鎳鐵硫化得到低冰鎳（鎳含量8%-10%），然後在同一轉爐內鼓風除鐵得到冰鎳（鎳含量60%），最後送入水平式轉爐二次鼓風精煉得到高冰鎳。整個工藝流程中產生鎳鐵，鎳鐵通過轉爐吹煉硫化一次得到低冰鎳，二次轉爐吹煉硫化後得到高冰鎳。
RKEF工藝主要設備包括：回轉窖、電爐和轉爐等。
值得注意的是，青山、華友、盛屯等項目均未透露具體是什麼工藝，但可以明確的是無論中間環節是否會產出鎳鐵，這些項目都採用的RKEF產線，主要設備爲回轉窖、電爐和轉爐等。因此，青山7.5萬噸鎳的項目，我們可以理解爲由鎳鐵產線轉產爲高冰鎳，只是多了加裝轉爐的工序。
成本分析：由於沒有更多公開信息，紅土鎳礦-低冰鎳-高冰鎳的工藝路徑成本我們以印尼淡水河谷類比分析，紅土鎳礦-高冰鎳的總成本約爲7000-10000美元/噸鎳。
RKEF工藝路徑下，硫化是在吹煉過程中實現的，鎳鐵-高冰鎳主要成本爲轉爐，成本約3000萬元，以折舊20年來算，單位成本約增加37.5元/噸鎳，成本影響可忽略不計。因此，RKEF工藝路徑冶煉高冰鎳的成本，我們主要參考鎳鐵成本，約爲9000-11000美元/噸鎳。
數據來源：天風期貨研究所
2.2.3 富氧側吹的高冰鎳工藝（紅土鎳礦-鎳鐵/低冰鎳-高冰鎳）
富氧側吹生產高冰鎳的工藝以中偉爲代表，富氧側吹技術屬於熔池熔煉，工藝環節主要產生低冰鎳和高冰鎳。該工藝既可以生產鎳鐵，也可以生產高冰鎳，是目前較新的一種工藝能耗低，具有成本較低、能耗較小等特點。
數據來源：《側吹浸沒燃燒熔煉技術（SSC）在紅土鎳礦領域的應用及展望》，天風期貨研究所
中偉冶煉高冰鎳的主要路徑：紅土鎳礦-富氧側吹（硫化）-低冰鎳-轉爐吹煉-高冰鎳，即紅土鎳礦經過回轉爐幹燥焙燒得到焙砂，而後送入側吹爐熔化還原，爐體兩側的浸沒燃燒噴槍鼓入富氧空氣和粉煤，強化熔池的傳熱加速反應，使焙砂紅快速熔化，還原煤從爐頂加入進行還原。
富氧側吹工藝設備主要包括：回轉窖、側吹爐和轉爐。
富氧側吹還原工藝與RKEF工藝的本質相同，區別在於：（1）工藝上省去回轉窯預還原的步驟，降低成本；（2）還原劑可採用粒煤、煤粉等，能耗較低，且工藝上能夠餘熱發電，進一步降低能耗；（3）設備上由電爐改爲側吹路，投資成本更低；（4）中偉冶煉高冰鎳的過程不產生鎳鐵。
富氧側吹還原工藝處理紅土鎳礦工藝特點：（1）：不需使用焦炭或焦煤；可使用廣泛的煤種；有利於環保和降低成本，必要時也可用天然氣或其他燃料來代替煤粉，適合在基礎設施薄弱、電力供應缺乏的國家地區建廠，不受能源結構限制；（2）煙氣利用餘熱鍋爐回收餘熱，特別是二次燃燒熱。得到的蒸汽可用作發電或其他生產用途。
成本分析：紅土鎳礦採用富氧側吹工藝，與其他電爐和高爐工藝相比，成本有較大優勢，側吹工藝成本低的主要原因：（1）僅使用廉價的褐煤或煙煤；（2）採用高富氧操作，煙氣帶走熱量大大減少；（3）冶煉工藝爲熔池熔煉工藝，反應速率快。
數據來源：《側吹浸沒燃燒熔煉技術（SSC）在紅土鎳礦領域的應用及展望》，天風期貨研究所
3.高冰鎳放量後的市場如何演變
綜上，高冰鎳對後市的影響需辯證的看待，是否轉產的關鍵在於硫酸鎳和鎳鐵的價差，而價差的本質則是供需。一旦硫酸鎳和鎳鐵的價差擴大到17000元/噸，能夠覆蓋鎳鐵-高冰鎳-硫酸鎳的成本，則有足夠動力轉產高冰鎳。
從後市來看，NPI將在不鏽鋼和新能源產業中選擇，視市場景氣度而定，鎳豆在未來可能成爲補充新能源產業鏈供給的角色。
數據來源：天風期貨研究所
2022年來看，高冰鎳投產對鎳元素供應增長有限，主要影響鎳元素結構。長遠來看，新增產能將會增加鎳元素的供應。
高冰鎳放量對鎳豆衝擊的程度主要在於放量規模，當前硫酸鎳與鎳鐵的價差低於1.7萬元/噸鎳，短期內轉產動力不足，導致2022年一季度高冰鎳產量釋放節奏較慢，後期隨着新能源需求增速提高，二、三季度高冰鎳的產量釋放節奏將加速。
數據來源：天風期貨研究所
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