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【喜迎二十大】辉煌十年有色志--镍业篇
2022-09-20 10:10:52   来源:中国有色金属报    点击:

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2013年2月5日,习近平总书记到金川集团兰州科技园调研考察。 

  10年,是时间的标尺,也是发展的刻度。

  党的十八大以来,面对复杂严峻的国际市场环境和繁重艰巨的国内改革发展稳定任务,我国镍工业企业在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下,坚持稳中求进工作总基调,顽强拼搏、接续奋斗,勠力同心、克难奋进,在栉风沐雨中,不断书写镍工业发展的新篇章。

  回眸10年,在每一个四季轮回中,镍都在我国有色金属工业的发展历程中留下了不平凡的身影——

  2012—2020年,我国成为全球最大的镍钴消费国,也是跨国合作的最大镍钴生产国。

  2013年2月5日,习近平总书记视察金川集团兰州科技园时,对金川集团的发展寄予厚望并强调,必须紧紧抓住科技创新这个核心和培养造就创新型人才这个关键,瞄准世界科技前沿领域,不断提高企业自主创新能力和竞争力。

  2013年10月,习近平主席和时任印尼总统苏西洛在印尼首都雅加达共同见证了双方合作开发中印尼经贸合作区青山工业园区及首个入园项目的签约。

  2021年,中国企业积极践行“走出去”战略,纷纷在印尼投资镍产业链,成功将中国的市场、技术和资金与印尼的镍矿资源完美结合。同年,印尼原生镍产量达到92万吨,首次超过中国,成为全球第一大原生镍生产国。

  10年来,我国镍工业发展取得了举世瞩目的成就,特别是在镍的采、选、冶及相关新材料领域,研发了一批达到国内领先水平且具有自主知识产权的核心技术。如今,我国已经成为新时代引领世界镍工业发展的重要力量。

  多点发力

  打造世界镍工业强国

  从传统的产业分布格局,到镍铁-不锈钢一体化生产;从仅有少数国企开采、冶炼镍矿,到国企、民企齐头并进、共同发展,我国镍工业稳扎稳打、步履不停,走出了一条由大到强的发展道路。

  10年来,我国镍工业水平实现跨越式发展,科技水平得到提升,持续推动我国镍产业高质量发展。

  按照习近平总书记“瞄准世界科技前沿领域,不断提高企业自主创新能力和竞争力”的指示精神,金川集团笃行不怠,根据行业技术发展趋势和技术需求,率先确定了12个重点领域及各领域的攻关方向,启动了“低成本镍矿冶炼关键技术及工程化应用研究”等6个重大研发项目,开展了新一轮科技攻关。

  金川集团通过加大科技攻关力度,加强产、学、研、用深度融合,建立分级投入机制,建成了世界首座铜合成熔炼炉、世界首座富氧顶吹镍熔炼炉等世界领先的冶炼工艺设备,形成了一批具有自主知识产权的核心技术。

  在镍钴新材料、电池材料和贵金属材料产业发展中,面对众多“技术壁垒”以及“卡脖子”难题,金川集团潜心钻研,不断加快发展步伐,生产出的镍丸、镍带等工业产品,不仅填补国内市场空白,还解决了“卡脖子”问题。尤其随着国内电动车市场的兴起,金川集团大力发展新材料,延伸产业链,为我国动力电池行业的发展作出了较大贡献。

  目前,金川集团已建成世界上最先进的镍闪速炉熔炼、富氧顶吹镍熔炼、铜合成熔炼、矿热电炉炼铜、铜自热炉熔炼五大生产系统。冶炼厂拥有各类大型冶金炉窑38座(台),这在全世界都是少有的,被称为有色冶金企业的“炉窑博物馆”。

  10年来,我国镍工业生产业态不断创新,工艺流程不断优化,能源利用率不断提高,在世界镍工业发展进程中的中流砥柱作用日益突出。

  为了缓解在不锈钢需求方面的压力,我国开始运用红土镍矿冶炼成NPI,解决不锈钢原料的瓶颈问题。为此,我国自主研发了回转窑-电炉镍铁工艺(RKEF),进而催生了回转窑-电炉-AOD炉-精炼炉-连铸-热轧联产,开创了镍铁-不锈钢一体化生产新业态。在该工艺的推广应用下,我国镍产能得到大量释放,为不锈钢的大规模发展铺平了道路。

  近年来,我国镍铁产量极速增长,2018年,达到了47.6万吨,是2006年镍铁产量的15.9倍,年均递增速度达26%。在全国不锈钢粗钢产量排名前五的企业中,浙江青山控股集团有限公司、北海诚德镍业有限公司、江苏德龙镍业有限公司都是采用该生产业态的企业。其中,青山集团通过创新业态发展,成为了全球最大的镍(以含镍量计)和不锈钢生产企业。2021年,青山集团不锈钢产量为1237万吨,生产镍铁折合镍当量60万吨,占据了全球1/4左右的市场份额。

  10年来,我国镍产业供给侧发生变革,需求侧从不锈钢转向三元动力电池,供应侧从硫化镍转向红土镍。早年间,全球镍的主要驱动力为不锈钢产业的蓬勃发展;2017年以来,新能源汽车行业大跨步发展,三元动力电池发展方兴未艾,镍在动力电池领域的需求得到了显著提升,供给端变革为需求大规模增长打开了新空间。此时,红土镍矿与传统镍产业的联系越来越密切,红土镍矿高压酸浸产出的氢氧化镍钴成为了生产电解镍和硫酸镍的重要材料。2018年,我国以硫化镍为原材料的镍产业发展已经进入相对稳定阶段。其中,金川集团股份有限公司、新疆新鑫矿业股份有限公司、吉林吉恩镍业股份有限公司以传统硫化镍矿冶炼为主,广西银亿新材料有限公司、烟台凯实工业有限公司、天津市茂联科技有限公司、浙江华友钴业股份有限公司以红土镍矿湿法冶炼中间产品氢氧化钴为原材料。据统计,2018年,我国电解镍产量为15.2万吨,是2000年产量的3倍,年均递增速度为6.3%。

  低成本的红土镍矿,在一定程度上替代了高成本的硫化镍的供应,从而激发产业变革,使镍产业链形成了鲜明的“两元供应-两元需求”产业格局,即“红土镍矿-镍铁-不锈钢”和“硫化镍矿-金属镍/镍盐(硫酸镍)”路径。从2021年开始,我国对红土镍矿冶炼技术的掌握,逐步打通了硫酸镍的生产路径,形成“红土镍矿-镍中间品-硫酸镍”格局,真正使更大资源禀赋、更低成本的红土镍矿成为硫酸镍领域的主流供应原材料,进一步激发了三元动力电池的需求潜力。

  10年来,我国镍工业呈现出国有企业与民营企业齐头并进、共生发展的良好局面。随着镍铁-不锈钢一体化发展格局的形成,我国走出了镍工业上下游联动、“国企+民企”强强联合的发展道路,镍产业集中度不断提高。既有金川集团、基恩镍业、新鑫矿业、厦门象屿集团、德诚镍业等国有企业;也有青山集团、德龙镍业、广西银亿、烟台凯实、天津茂联、东泰山钢铁集团、广西柳钢中金不锈钢有限公司、福建福欣特殊钢等民营企业,二者竞争合作、优势互补、互利共赢,释放出了巨大的发展活力。

  此外,我国不锈钢行业通过兼并重组,产业集中度进一步提高。2011年,宝钢集团有限公司与德盛镍业的联合重组,打造了当时全球最大的绿色不锈钢基地;2020年8月,中国宝武钢铁集团有限公司与太钢集团实施联合重组,打造了亿吨级的钢铁集团。而宝武重组太钢,缩小了与青山集团在产量上的差距,进一步增强了我国企业在不锈钢领域的综合竞争力。截至2021年,我国不锈钢粗钢产量为3245万吨,并形成福建、广东、广西、江苏四大集群。

  “十三五”时期,我国深入推进供给侧结构性改革,推动不锈钢行业高质量发展。其间,我国处置了一大批低端落后产能和“僵尸企业”,市场决定要素配置的机制逐渐形成,供需结构逐渐趋于协调平衡。同时,我国坚持以高标准治理环境污染,高质量推动发展转型。2018年5月,将江苏省兴化市戴南镇353家企业存在严重污染物排放的687台中频炉全部关闭,以“壮士断腕”式的硬举措,推动不锈钢产业转型升级。

  “十四五”时期,我国不锈钢产业进入高质量发展新时期。以深化供给侧结构性改革为主线,以改革创新为动力,以绿色低碳为引领,推进质量变革、效率变革、动力变革,促进质量效益全面提升。数据显示,2021年,全球不锈钢产量达到5830万吨的历史新高。其中,我国所占比重已达到56%,成为了全球不锈钢生产和消费的绝对中心。

  统筹资源保障

  打好“走出去”战略主动战

  习近平总书记强调,能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题,对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。

  在“一带一路”倡议的推动下,我国镍行业加快实施“走出去”战略,充分发挥主观能动性,持续加强对海外资源的战略布局,不断打通能源产业链,逐步形成发展合力。

  我国是全球最大的镍消费国,但同时也是一个“贫镍”国。从消费量来看,我国所需的镍矿资源依赖大量进口,对外依存度长期保持在80%以上,且资源供应高度集中,90%以上来源于印尼和菲律宾两国,供需矛盾导致镍资源对外依存度长期维持高位,镍资源持续稳定供应存在很大的挑战。

  10年来,我国企业“抱团出海”,纷纷在印尼投资建设镍工业全产业链条,成功地将中国的市场、技术和资金与印尼的镍矿资源紧密结合,在保障我国镍资源稳定供应的前提下,成为全球镍市场的重要增长极以及“一带一路”国家沿线投资的典范,为全球镍产业的繁荣稳定作出了突出贡献。

  2013年10月3日,中国和印尼两国元首在雅加达共同见证了青山园区设立以及首个入园企业项目签约。截至2021年年底,该园区已达到年产340万吨镍铁、300万吨不锈钢钢坯、350万吨普碳钢坯、6万吨镍金属(湿法)的生产能力,并配套建有铬铁、焦炭、兰炭、电解锰、石灰、硅铁等项目,该园区也是世界上首个集采矿-镍铬铁冶炼-不锈钢冶炼-热轧-退洗-冷轧于一体的不锈钢产业园区。

  2016年11月,金川集团与印尼WP公司和RKA公司合作,合资建设印尼金川WP&RKA红土镍矿项目。2019年5月28日,印尼金川WP&RKA红土镍矿项目产出第一批合格镍铁;10月23日,冶炼厂最后一条生产线——1号生产线镍铁电炉顺利点火,生产主流程建设基本完成。该项目的全面投产,标志着金川集团正式进军红土镍矿领域,实现了硫化镍矿、红土镍矿资源全覆盖,为我国镍资源与镍产品结构战略性调整打下了坚实的基础。

  2015年、2017年,江苏德龙镍业分别与中国一重集团、厦门象屿集团合作,在印尼投资建设镍铁合金一体化冶炼工业园;今年,德龙镍业独资110亿元拟在印尼建设年产180万吨镍铁生产线。当前,上述三期项目均已被纳入中印尼共建“一带一路”重点项目库及印尼国家战略项目。同时,德龙工业园也被印尼政府列为印尼国家级大型产业园区。

  2018年,宁波力勤资源科技股份有限公司与印尼HARITA公司合作,在印度尼西亚北马鲁古省奥比岛(OBI岛)建设了一座湿法冶炼厂。该项目的投产,让低品位红土镍矿大规模开发成为可能,使先进技术成为中国企业获得资源开发机会的利器,为新能源产业发展提供了坚实的材料供应保障。

  2021年,德龙、华新丽华、华迪等项目近30条线NPI生产线投产,随着后续其他镍铁生产线的逐步投运,印尼每月回流中国的镍铁量将进一步提高,中国镍铁产业转移正在加速中。

  当前,随着新能源技术攻克及整个行业趋于良性发展,镍在新能源汽车动力电池的需求空间巨大,全球范围内对硫酸镍的需求持续增长,除上述项目之外,印尼依靠丰富的红土镍矿资源还吸引了许多的湿法项目投资。

  盛屯矿业公司在印尼建设的3.4万吨高冰镍项目已经于2020年9月投产,领先同行1.5~2年时间;华友钴业在印尼纬达贝工业园IWIP投资建设年产4.5万吨金属镍的高冰镍项目(持股70%),并且该公司的印尼6万吨氢氧化镍钴合资项目于2020年3月正式开工建设,目前已处于调试试生产阶段,规划产能为6万吨硫酸镍和7000吨钴;格林美的印尼红土镍矿湿法生产硫酸镍晶体项目,从红土镍矿中炼出制备三元动力电池的关键原料——电池级镍钴,创造了从红土镍矿直接生产新能源材料的全球典范,由此拉开印尼镍资源向新能源行业创新升级的序幕……

  随着各国纷纷出台“禁燃”时间表,镍矿资源更加紧俏,资源保有量关系到我国新能源汽车产业发展和能源安全。为此,我国电池企业把目光转向印尼,投资建设动力电池工厂,积极布局防范风险。成功建设了包括从红土镍矿开发、火法冶炼、湿法冶炼、三元电池材料到电池回收的全产业链。

  从最初只能出口红土镍矿原料,不具备工业化生产加工能力,到成为全球镍铁和不锈钢生产大国,印尼的镍产业工业化升级离不开我国企业大型投资项目的助推。正是这些中国企业,使印尼的镍工业水平得到快速发展,其镍产量从2013年的2.3万吨,猛增到2018年的28.9万吨,不仅促进了当地经济发展,也显著增强了中国镍产业的国际竞争力。

  据不完全统计,截至2018年底,我国企业在印尼累计投资约44亿美元,建成了1个镍铁-不锈钢一体化项目,10个镍铁项目,合计形成不锈钢产能300万吨/年,镍铁产能320万吨/年,使印尼成为中国最重要的境外镍资源基地。除了在印尼投资建厂之外,中色集团、中国五矿集团等企业还在巴布亚新几内亚、缅甸、加拿大等国家和地区投资44.2亿美元,建设了3个镍资源开发项目,形成了矿山镍金属7.5万吨/年产能以及相应的冶炼能力,构建了立足国内、面向海外、内外联动的双循环发展格局。

  通过国际合作,我国进一步增强了在全球产业链、供应链中的影响力和竞争力,也为顺畅联通、紧密链接国内国际双循环奠定了坚实基础。

  锚定技术升级

  实现跨越式发展

  10年来,我国在镍领域取得了快速发展,一批代表当今世界先进水平的生产工艺得到推广应用。

  从镍火法冶炼技术的突破来看——

  RKEF镍铁冶炼技术在我国成功实现工业化应用,使我国镍铁冶炼工业步入世界先进行列。在我国镍铁生产起步时期,使用的是高炉冶炼工艺,但2010年以后,我国相继淘汰落后产能,大刀阔斧进行产业结构调整,伴随环保政策日益收紧,高炉生产镍铁工艺逐渐被回转窑-电炉(RKEF)工艺取代。虽然,RKEF工艺在我国起步较晚,但发展速度较快。其主要原因在于我国镍资源贫乏,在2011年国家产业结构调整目录中,RKEF被列为鼓励类工艺。该工艺具有节能、降耗的特性,成本优势明显,快速被我国镍铁行业所认可,成为主流生产工艺。目前,我国镍铁生产企业约80%都采用了该生产工艺,进一步实现了我国镍铁产业装备大型化、生产自动化、产品高端化,提高了我国镍铁冶炼的整体技术水平。

  我国在富氧顶吹熔炼-转炉吹炼技术上的攻关取得巨大进步,建设了世界上第一座在硫化镍冶炼领域应用富氧顶吹熔炼技术的工厂。目前,金川集团富氧顶吹镍熔炼炉规格为直径5m×6.5m,是世界上规格最大的顶吹熔炼炉。

  我国在侧吹浸没燃烧熔炼技术上的突破,逐步解决了我国危废处置领域关键工艺流程绿色化程度不高的问题,做到了危废处理的减量化、无害化和资源化,并形成民族危废产业技术自主创新体系,使我国废旧线路板的综合处理能力达到世界领先水平。

  由金川集团公司自主创新的顶吹炉顶侧复吹熔池熔炼技术,已达到国际先进技术水平,不仅填补了国际镍冶炼行业的空白,也为金川集团镍冶炼烙上了高端化、绿色化、智能化的标签。

  我国在闪速熔炼-转炉吹炼技术上的突破,使镍回收率可达96%、铜回收率达94%、钴回收率达55%。镍闪速熔炼是目前镍冶炼工艺中技术及装备最先进、熔炼强度高、规模大、集熔炼和渣贫化于一体的一种高效镍冶炼技术。中国恩菲将该技术应用于金川集团,建设了亚洲首座镍闪速熔炼炉。

  此外,我国自主研发的自热炉冶炼技术,可处理二次铜精矿或硫化镍精矿,采用纯氧熔炼,完全自热,水冷喷枪采用非浸没式熔炼,作业率高、炉料适应性强、备料简单、生产效率高;富氧侧吹冶炼技术采用固定式水冷双侧吹冶金炉,硫化镍精矿既不用干燥也不用制粒,可直接入炉,原料适应性强、熔炼强度高、炉体寿命长、炉型密封好;喷吹与化学升温结合镍铁精炼技术,工艺简单,在一个操作位即可实现喷吹粉剂、喷氧、加入熔剂、扒渣等操作,优于国外转炉精炼KR法、LF炉等脱硫和脱磷两段法;高温焙砂输送机电一体化成套装置,实现了高温物料无烟尘排放自动输送,可以将焙砂的温降控制在75℃以内,并将焙砂再氧化降到最低,整个系统采用自动化控制,可实现自动化运行。

  从镍钴湿法冶炼技术的突破来看——

  一直以来,红土镍矿高压酸浸技术(HPAL)都是世界镍行业中的“痛点”,中国恩菲对该技术的突破,填补了我国对红土镍矿处理技术的空白,成功地将世界的目光聚焦到了中国。2021年5月,力勤矿业在印尼成功生产出第一批镍钴混合氢氧化物沉淀(MHP),成为该国第一个投产的HPAL项目。随后,我国企业竞相在印尼大规模投资HPAL项目,也足以证明我国在HPAL技术上具有绝对优势。

  此外,金川集团在羰基化冶金技术的工业应用上,一举打破了国外对羰基法生产技术的长期垄断与封锁,使我国成为继加拿大、俄罗斯之后,第三个全面掌握羰基镍生产工艺的国家。2018年12月,金川集团年产1万吨羰基项目正式投产,通过自主创新解决了“卡脖子”技术难题,首创了12项国内核心技术,一跃成为世界上唯一一家同时拥有羰基镍和羰基铁生产线的产业化公司。

  “十三五”以来,金川集团联合国内38家科研院校和大中小企业,组建了甘肃省镍钴资源高效利用及新产品开发创新联合体,为新一轮联合科技攻关奠定了基础。以第21次金川科技攻关大会为推手,金川集团实施了涉及采矿、选矿、镍铜冶炼、贵金属提取、新材料开发、“互联网+”等6个领域的重大科技攻关项目,破解制约镍铜钴资源高端、高质、高效综合利用的结构性技术难题,部分项目已获得突破性进展——

  已掌握金川矿山深部和贫矿安全高效低成本采矿技术,可降低采矿成本15个百分点。

  开发了金川硫化镍铜矿短流程湿法精炼技术,镍、铜直收率可分别提高18%、7%,钴总回收率可提高15%,镍精炼成本可降低30%。

  低成本红土镍矿冶炼关键技术工程化研究取得重大突破,为资源结构调整奠定了基础……

  近年来,金川集团牢记习近平总书记嘱托,不断增强科技创新实力,面向国家重大需求,积极推动镍钴产业高质量发展。“十三五”以来,该集团累计投入研发资金26.21亿元,研发投入年均增长率为35.8%,传统产业转型升级和新兴产业培育的步伐稳步迈进。2022年上半年,金川集团完成工业总产值1111亿元,再创历史同期新高;实现纯利润64亿元,创历史同期最高水平。

  立足国内大市场

  稳定全球供应链

  我国是全球最大的镍消费国,也是镍的主要生产国。镍作为基础原材料,应用领域十分广阔,在我国工业发展进程中起到了至关重要的作用。

  10年来,我国镍应用取得了长足进步,既可用于不锈钢、合金、电镀等较为传统领域,也可用于新能源汽车动力电池领域。

  在我国不锈钢行业发展初期,主要以国防、航空航天、石油、电力、化工等工业领域为主。现阶段,我国不锈钢已广泛应用于民用领域。随着国民经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,我国不锈钢消费规模日益扩大。轻工业、重工业领域的投资与建设扩大了工业设备对不锈钢的需求,并且消费领域逐步扩展到餐厨具等民用领域,医疗、交通运输等装备领域,市政设施、建筑物等建筑设施领域。

  随着我国“双碳”目标的不断推进,清洁能源在能源结构中的占比提升,全球新能源汽车迎来发展高潮。由于能提供更高的能量密度和更大的储存容量,金属镍作为锂离子电池的关键材料备受关注。与此同时,随着高镍化成为三元锂电池发展路线的行业共识,新能源行业被认为是除不锈钢生产之外镍需求的最大增量来源。随后,能源企业、行业纷纷向新能源领域进军,而下游车企的倒逼机制,迫使行业逐渐向高质量发展目标迈进。

  2017年,是新能源汽车的转折之年,国内动力电池企业在高镍811电池的布局明显提速。宁德时代、比克动力、力神电池、鹏辉能源、亿纬锂能、远东福斯特在内的诸多动力电池厂家生产的高镍/硅基体系单体电池的指标基本均已达到项目要求。

  “十三五”末期,中国新能源汽车产业已建立了完善的科技创新体系,支撑大规模产业化发展。在动力电池方面,传统动力锂离子电池的性能得到显著提升,高镍/硅碳体系电池、长寿命电池已取得突破性进展,下一代电池高能量密度电池也取得了长足进步。

  习近平总书记曾指出,扩大内需和扩大开放并不矛盾。国内循环越顺畅,越能形成对全球资源要素的引力场,越有利于构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,越有利于形成参与国际竞争和合作新优势。

  春风浩荡满目新,扬帆奋进正当时。沿着习近平总书记指引的方向,我国镍企业攻坚克难,培育新优势,挖掘新机遇,努力构建国内国际双循环相互促进的新发展格局,以“闯”的精神、“创”的劲头、“干”的作风,在劈波斩浪中开拓前进,在攻坚克难中创造辉煌。

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