鎳按照生產(chǎn)原料的不同可分為原生鎳和再生鎳,原生鎳的生產(chǎn)原料來自于鎳礦,再生鎳的生產(chǎn)原料來自于含鎳廢料。原生鎳的主要產(chǎn)品包括電解鎳、含鎳生鐵、水淬鎳和鎳鹽等。

電解鎳(Electrolytic Nickel),亦稱精煉鎳(Refined Nickel),俗稱“一級鎳”,是指含量較高的金屬純鎳,約占原生鎳產(chǎn)量規(guī)模的30%。按照物理形態(tài)不同,可以將電解鎳分為鎳板(Nickel Cathodes)、鎳豆(Nickel Briquettes)、鎳餅/鎳花/鎳扣(Rounds Nickel)、鎳珠/鎳球(Nickel Pellets)等,其中鎳板、鎳豆最為常見。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6516-2010規(guī)定,電解鎳按化學(xué)成分分為Ni9999、Ni9996、Ni9990、Ni9950、Ni9920五個牌號(見表1),其含義代表了有關(guān)鎳含量的最低要求。精煉鎳因其純度高、雜質(zhì)含量少,用途非常廣泛。其中,鎳板下游以不銹鋼、合金等領(lǐng)域為主,鎳豆下游以新能源、電鍍等領(lǐng)域為主,電解鎳在原生鎳供應(yīng)上有舉足輕重的作用。

表1  不同牌號電解鎳的化學(xué)成分

注:鎳加鈷含量由100%減去表中所列元素的含量而得。

資料來源:國家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng)。

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ASTM B39-79的規(guī)定,電解鎳中鎳含量不低于99.8%,鈷含量不得高于0.15%(見表2)。

表2  國際標(biāo)準(zhǔn)ASTM B39-79

資料來源:美國材料試驗學(xué)會。

含鎳生鐵(簡稱鎳鐵或NPI),其鎳含量約為1.5%~15%,是鎳和鐵的合金。含鎳生鐵主要將紅土鎳礦進(jìn)行火法冶煉燒結(jié)而成,按照鎳含量的不同可分為高鎳生鐵、中鎳生鐵和低鎳生鐵。其冶煉主要是用礦熱爐和高爐冶煉,一般礦熱爐出高品位鎳生鐵,高爐出中低品位鎳生鐵。鎳鐵是不銹鋼重要的鎳原料來源。按照鎳含量不同分為12個牌號,每個牌號根據(jù)其雜質(zhì)含量分為兩個等級,具體規(guī)定見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28296-2012所示(見表3)。

表3  國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28296-2012

資料來源:國家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng)。

水淬鎳(Ferronickel,FeNi),又稱為鎳鐵,是含鎳量為15%~60%的鎳鐵合金,鎳鐵的熔點為1430℃~1480℃,密度為8.1g/cm3~8.4g/cm3。水淬鎳的主成分為鎳與鐵,并含有少量鈷的鐵合金。礦物斷口鋸齒狀,不常見,以塊、粒狀集合體產(chǎn)出,呈鐵灰、深灰或黑色、條痕鐵灰色,不透明,新鮮面呈金屬光澤。鎳鐵中還含有碳、硅、硫、磷、鉻、銅等雜質(zhì)。液態(tài)和固態(tài)時,鎳與鐵以任何比例互相溶解。具體規(guī)定見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25049-2010(見表4)。

表4  國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25049-2010

注:1.Co/Ni=1/20至1/40,僅供參考。2.牌號中L代表低,M代表中,H代表高。

資料來源:國家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng)。

水淬鎳和鎳生鐵的質(zhì)量不僅取決于其含鎳的高低,即通常所說的品位的高低,還取決于其含有害雜質(zhì)量的大小。對于水淬鎳來說,不論是高爐冶煉還是電爐冶煉,均會產(chǎn)生硫(S)、磷(P)、硅(Si)、碳(C)等雜質(zhì),由于用礦的不同有些還會含銅、鈦等雜質(zhì)。鎳鐵用途主要用于不銹鋼冶煉,因此雜質(zhì)的高低會影響不銹鋼的性能和質(zhì)量水平。一般情況下,雜質(zhì)越低越好,但如果要得到優(yōu)質(zhì)的鎳鐵,則必須經(jīng)過精煉。

硫酸鎳為主要的鎳鹽,可以分為兩大類:I類主要用于鍍鎳及其他應(yīng)用,Ⅱ類主要用于蓄電池的生產(chǎn)。其中,硫酸鎳的下游消費結(jié)構(gòu)中有90%以上為電池領(lǐng)域。電鍍級與電池級硫酸鎳的區(qū)分主要在于鈷元素的含量不同,由于電鍍時鈷元素為有害物質(zhì),所以電鍍級硫酸鎳往往需要鈷元素的含量處于較低水平,通常不超過0.05%,而在電池級硫酸鎳中,鈷是有益物質(zhì)。同時,電池級對磁性異物鐵(Fe)、鋅(Zn)、總鉻(Cr)等的含量存在要求,而電鍍級則沒有。所以電池級和電鍍級硫酸鎳因為微量元素的不同,一般不能替換使用。

市場交易的硫酸鎳產(chǎn)品以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2824-2009(見表5)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),交易的形態(tài)以翠綠色顆粒狀結(jié)晶為主。但是,由于2021年硫酸鎳需求快速增加,硫酸鎳液體也逐漸成為流通的現(xiàn)貨。硫酸鎳含鎳量通常在22%左右,電鍍級優(yōu)等品含鎳量約為22.2%,而電池級優(yōu)等品含鎳量約為21.8%。

表5  行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2824-2009

資料來源:行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺,公開資料整理。