镍按照生产原料的不同可分为原生镍和再生镍,原生镍的生产原料来自于镍矿,再生镍的生产原料来自于含镍废料。原生镍的主要产品包括电解镍、含镍生铁、水淬镍和镍盐等。

电解镍(Electrolytic Nickel),亦称精炼镍(Refined Nickel),俗称“一级镍”,是指含量较高的金属纯镍,约占原生镍产量规模的30%。按照物理形态不同,可以将电解镍分为镍板(Nickel Cathodes)、镍豆(Nickel Briquettes)、镍饼/镍花/镍扣(Rounds Nickel)、镍珠/镍球(Nickel Pellets)等,其中镍板、镍豆最为常见。根据中华人民共和国国家标准GB/T 6516-2010规定,电解镍按化学成分分为Ni9999、Ni9996、Ni9990、Ni9950、Ni9920五个牌号(见表1),其含义代表了有关镍含量的最低要求。精炼镍因其纯度高、杂质含量少,用途非常广泛。其中,镍板下游以不锈钢、合金等领域为主,镍豆下游以新能源、电镀等领域为主,电解镍在原生镍供应上有举足轻重的作用。

表1  不同牌号电解镍的化学成分

注:镍加钴含量由100%减去表中所列元素的含量而得。

资料来源:国家标准全文公开系统。

根据国际标准ASTM B39-79的规定,电解镍中镍含量不低于99.8%,钴含量不得高于0.15%(见表2)。

表2  国际标准ASTM B39-79

资料来源:美国材料试验学会。

含镍生铁(简称镍铁或NPI),其镍含量约为1.5%~15%,是镍和铁的合金。含镍生铁主要将红土镍矿进行火法冶炼烧结而成,按照镍含量的不同可分为高镍生铁、中镍生铁和低镍生铁。其冶炼主要是用矿热炉和高炉冶炼,一般矿热炉出高品位镍生铁,高炉出中低品位镍生铁。镍铁是不锈钢重要的镍原料来源。按照镍含量不同分为12个牌号,每个牌号根据其杂质含量分为两个等级,具体规定见国家标准GB/T 28296-2012所示(见表3)。

表3  国家标准GB/T 28296-2012

资料来源:国家标准全文公开系统。

水淬镍(Ferronickel,FeNi),又称为镍铁,是含镍量为15%~60%的镍铁合金,镍铁的熔点为1430℃~1480℃,密度为8.1g/cm3~8.4g/cm3。水淬镍的主成分为镍与铁,并含有少量钴的铁合金。矿物断口锯齿状,不常见,以块、粒状集合体产出,呈铁灰、深灰或黑色、条痕铁灰色,不透明,新鲜面呈金属光泽。镍铁中还含有碳、硅、硫、磷、铬、铜等杂质。液态和固态时,镍与铁以任何比例互相溶解。具体规定见国家标准GB/T 25049-2010(见表4)。

表4  国家标准GB/T 25049-2010

注:1.Co/Ni=1/20至1/40,仅供参考。2.牌号中L代表低,M代表中,H代表高。

资料来源:国家标准全文公开系统。

水淬镍和镍生铁的质量不仅取决于其含镍的高低,即通常所说的品位的高低,还取决于其含有害杂质量的大小。对于水淬镍来说,不论是高炉冶炼还是电炉冶炼,均会产生硫(S)、磷(P)、硅(Si)、碳(C)等杂质,由于用矿的不同有些还会含铜、钛等杂质。镍铁用途主要用于不锈钢冶炼,因此杂质的高低会影响不锈钢的性能和质量水平。一般情况下,杂质越低越好,但如果要得到优质的镍铁,则必须经过精炼。

硫酸镍为主要的镍盐,可以分为两大类:I类主要用于镀镍及其他应用,Ⅱ类主要用于蓄电池的生产。其中,硫酸镍的下游消费结构中有90%以上为电池领域。电镀级与电池级硫酸镍的区分主要在于钴元素的含量不同,由于电镀时钴元素为有害物质,所以电镀级硫酸镍往往需要钴元素的含量处于较低水平,通常不超过0.05%,而在电池级硫酸镍中,钴是有益物质。同时,电池级对磁性异物铁(Fe)、锌(Zn)、总铬(Cr)等的含量存在要求,而电镀级则没有。所以电池级和电镀级硫酸镍因为微量元素的不同,一般不能替换使用。

市场交易的硫酸镍产品以行业标准HG/T 2824-2009(见表5)为基础标准,交易的形态以翠绿色颗粒状结晶为主。但是,由于2021年硫酸镍需求快速增加,硫酸镍液体也逐渐成为流通的现货。硫酸镍含镍量通常在22%左右,电镀级优等品含镍量约为22.2%,而电池级优等品含镍量约为21.8%。

表5  行业标准HG/T2824-2009

资料来源:行业标准信息服务平台,公开资料整理。