日本工艺代表:Coral Bay&Taganito——因地制宜设 计,彰显日本住友匠人精神
日本住友集团在菲律宾的 Coral Bay 项目和 Taganito 项目是第三代技术的代表项目,其 中 Coral Bay 项目是菲律宾也是日本住友集团的首个 HPAL 项目。Coral Bay 项目投产 后第三年便完全达产,2009 年将产能从 1 万镍金属吨扩产至 2.4 万镍金属吨,用时三 年再次完全达产,并将全套技术成功复制到设计产能 3 万镍金属吨的 Taganito 项目, 目前两个项目的产能利用率均可保持在 85%以上。
日本住友集团在菲律宾湿法项目上大获成功的核心是精细的日系工艺与因地制宜的技 术创新:(1)该项目单独配置了一台空气压缩机以调节高压反应釜内的压强,并结合良 好的配矿方法,最终高压酸浸步骤镍钴的浸出率大于 95%,而铁的浸出率仅有 3%;(2) 因地制宜的加入了“H2S 除锌”环节,保证了硫化镍钴产品的纯度,为进一步电解提供 了良好的基础;(3)设置了多个缓冲槽,使得整个 HPAL 系统进行日常维护及紧急维修 时仍能顺利生产。依靠着出色的工艺流程设计,日本住友集团湿法 HPAL 项目一直处于 稳定发展状态,并计划与淡水河谷集团合作在印尼建立产能 4 万镍金属吨的 Pomalaa 湿法 HPAL 项目,进一步发展其湿法冶炼业务。
中国领先工艺代表:中冶瑞木——追求极致,中国湿法 工艺的奠基人
位于巴布亚新几内亚隶属于中国中冶集团的瑞木镍钴项目是我国第一个 HPAL 项目,也 是目前全球唯一一个可以稳定满产甚至超产的项目。项目从2007年开始工艺试验,2012 年正式投产,2017 年成功达产,目前产能利用率远超其他项目,连续 4 年满产甚至超 产,2017-2020 年产能利用率分别为 106%、109%、100%和 103%,为我国镍行业其 他企业在印尼大力发展湿法冶炼项目提供了极佳的经验借鉴基础。
决定项目能否持续满产的核心在于项目各环节间的参数设置与实际物料能否能精确匹 配,对项目管理人流程管理能力要求极高。随着湿法工艺和设备的不断发展,各湿法 HPAL 项目产能利用率普遍可以达到 80%,但仅有瑞木项目可以持续满产,瑞木采用了 过程分散控制系统(DCS),采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想,所有监 测的工艺参数和主要电气设备的运行状态、故障状态均共用一个控制系统,完成对运行 参数的自动调节从而达到稳定生产、可靠运行的目的。由于瑞木项目是中国首个 HPAL 项目,其吨镍投资额约为 6.3 万美元/金属吨,相较其他 HPAL 项目较高,但经过近 15 年的不断发展。瑞木出色的项目管理能力助力其成为目前全球唯一一个稳定满产的 HPAL 项目,相较于其他项目现金成本处于优势地位,2020 年抵扣后现金成本仅为 4600 美元/镍金属吨,而同年 MOA 项目抵扣后现金成本为 9257 美元/镍金属吨。
经典失败案例:Goro——设计运营能力不匹配,终成资 金无底洞
位于新喀里多尼亚 Goro 项目由于工艺设计过于复杂,运行调试一直存在问题,实际产 量远不及预期,成本居高不下。该项目最初由 Inco 公司建设,2006 年该项目随 Inco 公 司被淡水河谷集团收购,但运营期间问题不断,产能利用率不足 70%。2014 年-2016 年 间该项目亏损高达 140 亿美元,2020 年 Goro 项目仅生产 MSP 2.54 万镍金属吨,产能 利用率仅 42%,现金成本则高达 1.6 万美元/镍金属吨,长期处于亏损状态,2021 年淡 水河谷集团正式将该项目出售给 Prony 财团。
Goro 项目的核心问题在于过于复杂的流程设计,直接启用了大量未经工业化试生产测 试的工艺:(1)在最初的设计中,Goro 项目试图同时处理低镍低镁的褐铁矿层矿石和 高镍高镁的腐殖土层的矿石,导致矿浆中元素配比波动过大;(2)沉淀步骤包含沉淀 MSP 与精炼生成 NiO、CoCO3 两个分支,对除杂沉淀能力要求过高;(3)尾矿处理部 分也设计为更复杂、至今仍存争议的深海填埋技术。过于复杂的项目设计远超实操能力, 导致原定于 2008 年投产的项目直至 2010 年才投产,投产后酸泄露事件不断,并造成 了对当地环境的污染,加重了当地人民对镍矿项目的反对,生产活动常因游行活动或故 意破坏而被迫停止,低开工率下成本极高,最终导致项目亏损。此外,层出不穷的设计 问题极大了增加了淡水河谷在该项目上的资本开支,淡水河谷总计在 Goro 项目上投资 约 100 亿美金,吨镍投资高达 16.8 万美元,而日本住友在菲律宾的 Taganito 项目的吨 镍投资仅 4.7 万美元。
新能源大时代来临,HPAL 工艺历经几代发展目前已取得了质的进步,全球 HPAL 产能 扩张有望加快,印尼将成为孕育 HPAL 项目的主要土壤。截至 2020 年底,全球 HPAL 产能约为 35.6 万吨,而全年 HPAL 项目的镍产量仅为 19.4 万金属吨,平均产能利用率 仅为 54%。基于多年的技术发展以及新能源用镍的迫切需求,根据全球矿企规划,未来 5 年全球 HPAL 项目新增产能有望达到 36.6 万吨,超过过去 60 年累计产能总和,2026 全球 HPAL 项目产能合计有望达到 72.2 万金属吨。基于中冶瑞木的成功经验,中资企 业将在未来 HPAL 产能的扩张中担当最重要的角色。位于印尼的宁波力勤 OBI 项目于 2021 年 5 月正式试生产成功并投产,也标志着基于中冶瑞木技术的 HPAL 工艺成熟度 已到达新的阶段。在可见的未来 3 年内,由以华友钴业、格林美为代表的中资企业也非 常有希望顺利投产运营,促进印尼镍产业的进一步升级,成为新能源时代镍产业的全球 新中心。伴随 HPAL 项目产能的快速扩张,MHP/MSP 也有望基于成本优势成为新能源 动力电池用硫酸镍的重要原料供给形式。
格局展望:HPAL 工艺日益成熟,印尼将成为增长中心
印尼镍产业发展迅速,目前已披露在筹备建设的 HPAL 项目有 6 个,预计 2026 年印尼 湿法 HPAL 产品产能有望达到 36.6 万金属吨。目前位于印尼的镍产业企业正在积极布 局湿法项目,已投产的力勤项目正在积极扩产,此外未来五年内预计将至少有 5 个项目 投产,其中三个项目由我国华友钴业、格林美、青山集团、洛阳钼业等镍业巨头投资, 剩余的 Pomalaa 项目由日本住友和淡水河谷合作,BASF 项目由德国工业巨头巴斯夫 和法国 Eramet 合作。
印尼首个红土镍矿 HPAL 湿法冶炼项目力勤 OBI 已成功投产,爬坡进度远超预期。力 勤矿业与印尼本土华裔企业 Harita 集团合资在印尼 Obi 岛上建设的湿法 HPAL 项目是 印尼首个成功投产的 HPAL 湿法冶炼项目。该项目运营由力勤矿业负责,项目流程设计 借鉴了中冶瑞木成熟的的 HPAL 工艺经验,第一条 1.8 万镍金属吨的 HPAL 生产线于今 年 5 月正式投产,目前已基本完成产能爬坡实现达产。基于中冶瑞木工艺的成功经验, 力勤项目无论从爬坡速度还是成本水平来看,都远超前几代湿法项目,这标志着基于中 冶瑞木的 HPAL 工艺的成熟度再上台阶,为印尼一批 HPAL 湿法项目的投产建立了良 好的开端。