一、前言：能源变革下的红土镍矿HPAL湿法冶炼
能源变革的大时代，镍作为电动化下的第三种金属，动力电池用镍将随着新能源车终端需求的爆发及高镍化的逐步推进迎来爆发式增长。而高压酸浸湿法冶炼作为电池级硫酸镍的重要原料供给来源，将在未来新能源时代下的镍产业链中扮演重要的地位。但受制于其极高的工艺难度，过去60年间除中国中冶巴新中冶瑞木项目外，大部分HPAL项目均未实现达产。基于中冶瑞木的成功经验，我国青山集团、力勤集团、华友钴业、格林美等企业纷纷加码印尼湿法镍的布局，布局新能源镍原料。HPAL工艺技术难点究竟在哪里？历史上HPAL项目当前运行情况如何，他们各自成功、失败的原因所在？如何展望未来HPAL项目的全球格局？如何量化测算印尼HPAL项目的盈利？本篇报告作为镍行业跟踪系列的第二篇，将聚焦于红土镍矿HPAL湿法冶炼工艺，深度分析工艺本身及其未来发展的趋势，对以上核心问题作出详细解答。
二、从原理出发，剖析高压酸浸工艺难点所在
在全球陆镍资源中，约有60%是以红土镍矿形式存在。随着不锈钢及新能源用镍需求的增长，红土镍矿得益于其储量相对丰富，开采难度小等因素已逐渐成为镍资源的主要供给形式。目前红土镍矿冶炼工艺包括火法、湿法两大方向，一般火法适用于镍含量相对较高的硅镁型镍矿、湿法适用于镍含量相对较低的褐铁型镍矿。湿法工艺中，相较于氨浸法和常压酸浸，高压酸浸对镍钴的回收率更高，是湿法发展的主流方向。但其工艺复杂，容错率低，项目管理人之间的经验差距是项目成败分化的核心原因。
工艺详解：HPAL是怎样运行的？
湿法工艺PK：高回收率HPAL工艺或将成为未来主流
红土镍矿的湿法冶炼工艺主要包括还原焙烧-氨浸、高压酸浸、常压酸浸三种。三种湿法工艺各自适用于MgO含量不同的红土镍矿，由于MgO会造成反应中酸的非必要消耗，进而增加成本，因此HPAL一般适用处理Mg含量小于5%的褐铁型矿。HPAL虽然反应条件较为苛刻，对设备要求严格，且资本开支水平偏大，但由于其在镍钴回收率上有明显优势，且能耗排放相对较小，是湿法当前及未来的主流路线和发展方向。
还原焙烧-氨浸工艺又称Caron工艺，开始于20世纪40年代，最先应用于古巴的尼加罗冶炼厂。该工艺采用火法-湿法联合的流程，先焙烧还原为金属镍、钴，再进行氨浸浸出并对浸出液进行水解反应除铁，最后沉淀镍钴元素。该工艺对镍矿的要求较高，适合处理镍赋存状态不太复杂的Mg含量大于10%、Ni在1%左右的红土镍矿。同时由于在铁水解反应过程中会造成大量钴的损失，镍、钴回收率仅约为80%、50%左右。因此在实际工业应用中受到较大的限制，全球仅有少数几个20世纪70年代建设的冶炼厂采用此工艺，Caron工艺并未得到广泛推广。
常压酸浸，开始于20世纪60年代，常被用以处理常规选冶工艺无法经济回收的难处理、低品位铜资源。常压酸浸工艺简单、投资少、能耗低，但浸出渣量大，酸耗较高影响后续处理，因此限制了该工艺的大规模工业化应用。镍钴回收率一般在75%-80%左右。
高压酸浸工艺又称HPAL工艺，开始于20世纪50年代，最早应用于古巴的Moa冶炼厂。该工艺一般以稀硫酸为浸出液，在240-270℃、4-5MPa的高温高压环境下，调整工艺参数，使镍、钴进入浸出液，大部分的铁、硅进入渣中，并经过后续中和除杂沉淀得到MHP或MSP。HPAL工艺经过多年发展在工艺设计上取得较大改进，目前全流程镍、钴的回收率可达接近96%、94%。随着大型高压反应釜制造工艺逐步成熟，装备水平提高，高压酸浸的工艺优势将愈发明显，经历几代发展，从资本开支、建设周期、爬坡周期来看均有大幅改善。HPAL工艺是未来红土镍矿湿法冶金工艺发展的主要方向。
高压酸浸：四大流程，环环相扣
HPAL工艺的核心在于在精细参数的控制下保证镍钴在高温高压反应环境下充分浸出，其整个流程共分为进料准备、高压酸浸、中和剂CCD逆流洗涤、沉淀四个部分：
进料准备：使具有一定黏性的红土镍矿散碎，除去矿石中混杂的品位过低的蛇纹石和黏土，并加入絮凝剂，从而调节矿浆的固体与水的比例，使其与冶炼设备中设置的工艺参数匹配，为后续冶炼过程做准备。
CertiK：WealthPass NFT Discord 服务器已被入侵:据CertiK官方推特发布消息，@WealthPass_NFT Discord 服务器已被入侵。在团队确认已重获对服务器的控制之前，请勿点击任何链接，铸造或批准任何交易。详见：https://skynet.certik.com/zh-CN/alerts/security/8b1304c7-a38c-4a1e-9992-83bf54b5651e[2023/8/11 16:19:22]
高压酸浸：高温高压环境是HPAL技术的核心，高温可以使化学反应充分进行，从而提高镍、钴的浸出率，且由于铁离子水解沉淀是吸热反应，只有在高温的条件下铁离子才能从富含镍钴的浸出液中完全沉淀，同时无任何硫酸消耗；而高压可以提高液体沸点，维持恒定高温的条件下使矿浆不沸腾，从而使化学反应正常进行。预热后的矿浆与作为浸出液的稀硫酸在240-270℃、4-5MPa的高温高压环境下发生化学反应时，镍、钴会充分反应进入浸出液，回收率可达95%以上，而铁在析出后会通过彻底的水解反应沉淀至废渣，且铁析出再沉淀的过程中无任何硫酸消耗，极大的节约了成本。
中和剂CCD逆流洗涤：利用浓密机，基于重力沉降的原理，将废渣与富含镍、钴的母液分离，随后加入石灰石浆，调节pH产生弱酸性条件，从而使铁、铝、铬等水解沉淀，进一步除去母液中的杂质。
沉淀：接入硫化物或氢氧化物面对镍、钴进行沉淀，得到硫化镍钴和氢氧化镍钴，实现对镍钴的沉淀富集。富集后，对矿浆进行固液分离，得到镍、钴固体产品，随后对基本不含镍钴的贫液进行尾液处理。
核心难点：设计+运营能力的综合体现
上世纪全球镍供给的主要形式仍为硫化矿，而红土镍矿虽然开采难度较小，但其成分物化性质的多变使得其对冶炼提出了更高的要求，HPAL作为红土镍矿冶炼工艺中难度较为复杂的工艺之一，历史项目大部分均未实现达产。HPAL冶炼工艺流程长、反应条件苛刻，其闭环的流程设计导致容错率低、启停成本大，且需要随着矿石成分变化随时调整反应参数，是设计与运营能力的综合体现，具备极强的Know-how壁垒；同时其高强度的资本开支水平也提高了行业门槛，使得试错成本较高，是目前为止有色行业中最具难度的冶炼工艺之一。通过研究HPAL的反应原理并借鉴历史具体案例，我们主要从三点来阐释HPAL的核心难点。
在设计阶段即需对矿石性质有深入认知
HPAL项目前期设计环节需要极高的对矿石原料的认知水平，根据矿石物理化学性质因地制宜选择合适的工艺流程及设备是关键。红土镍矿难以通过选矿环节进行富集与除杂：一般直接以原矿矿浆进入到冶炼反应中，因此红土镍矿的天然成分很大程度上会决定了冶炼的除杂及富集需求，进而需要适配的工艺流程及参数设置。试错成本较大：HPAL项目的建设周期长、投资规模大，投资频度本就不高；同时考虑到其环环相扣的流程设计，一旦建成后再进行调整或技改都需要较大的成本。因此在项目设计初期对矿石物化性质的研究及认知程度往往会对项目的产能利用率及综合回收率产生较大影响。同时由于其对不同矿石的适配性较低，因此匹配大型矿产资源而建的HPAL项目将天然具备更长折旧年限所带来的完全成本优势。以历史上两个典型项目为例：
必和必拓Ravensthorpe：位于澳大利亚原隶属于必和必拓的Ravensthorpe项目由于对矿石物理性质认识不清，矿石处理环节设备选型错误，导致矿石准备系统运行不稳定，2007年10月投产后仅开工一年即被迫停产。随后第一量子以3.4亿美元的价格被收购该项目，并追加投资3.8亿美元耗时18个月重新设计矿石准备环节，而2015年其设备再次出现故障且当时镍价过低，故不断减产至再次关闭；
嘉能可MurrinMurrin：同位于澳大利亚隶属于嘉能可的MurrinMurrin项目由于实际原料中镍品位与设计品位差距较大，虽然HPAL系统对矿石的处理能力已达到设计能力，但最终产能利用率常年不及80%。
容错率低、启停成本大，出色的运营能力及稳定的原辅料保障极为重要
除工艺流程设计外，出色的运营能力也是决定项目维持较好经济效益的关键。HPAL项目本质是一个长流程、多参数控制的湿法反应工艺；同时在设计中为了降低能耗，实现最大化的循环利用，反应前后涉及多流程的物料循环。因此相较于火法，HPAL项目整体容错率较低，需要各环节的精准一体化配合。而由于红土镍矿成分的多变，在运营中需要随时根据原料性质波动，对包括矿浆配矿的比例、高温蒸汽的通入速率、硫酸及沉淀试剂的剂量等各项参数进行及时调整，以保证项目的高效运行。以实际中常遇到的情况为例：若矿石中镁、铝元素的含量异常升高而管理者未及时做出调整，会依次引发“矿浆元素配比失调——预热装置中镁铝结垢堵塞——酸矿比失调、高压釜温度压强偏离参数——镍钴浸出率低——闪蒸环节含镍钴矿浆随蒸汽返回预热装置——沉淀除杂试剂消耗被动增加”等一系列问题，项目经济效益显著下降。
数据：Spark Protocol TVL已达3.4亿美元，过去一周增长5倍:8月10日消息，据DefiLlama数据信息，MakerDAO旗下借贷协议Spark Protocol TVL已达3.47亿美元，过去一周增长5倍。
金色财经此前报道，8月7日，MakerDAO已通过并执行提高Spark Protocol债务上限等提案。[2023/8/10 16:17:22]
HPAL系统启停复杂，耗时长、成本高，原辅料的稳定供应和保障是项目维持运营的另一关键因素。HPAL工艺高温高压系统的平衡状态建立需要较长的时间,系统启动及停止的过程十分复杂,耗时较长,成本较高。湿法项目普遍位于偏远地区，辅料及能源需要自供，因此基建设备供给与冶炼主系统之间的衔接必须充分考虑。项目管理人需保证配套的水、电、酸、蒸汽等基建设备随主系统及时调整且保持稳定。例如早期位于澳大利亚隶属于Preston的Bulong项目,生产所需硫酸由WMC公司提供,后来由于WMC公司的供应能力不足,必须以高价从他处购买,造成生产成本过高,间接导致该项目破产。
反应条件极端，设备要求苛刻
由于HPAL工艺需要较为极端的化学反应条件下进行，因此对关键设备如含钯的钛合金高压反应釜以及闪蒸阀等关键阀门的品质要求高，需具备较强的耐高温高压、耐磨和耐腐蚀性能；高压釜一般需要根据流程设计定制，供应周期长一般在14-18个月左右，过往设备供应商集中度较高，产能较为有限。近年随着我国湿法工艺的逐步发展，核心设备供应的国产化多元化正在逐步实现。
高压反应釜：过去高压反应釜的供应商主要是日本森松，中冶瑞木和宁波力勤一期项目的高压反应釜均由森松提供，其中力勤的反应釜直径5.57米，长度41.47米，总重850吨，耗时14个月才成功出厂，制作难度极大。而2020年10月南京宝色集团顺利交付华友钴业用于印尼华越镍钴湿法冶炼项目的高压反应釜，彻底打破了设备壁垒，并于同年12月与宁波力勤集团签订了OBI岛二期高压反应釜的合作协议，进一步推进了湿法设备国产化的进程。
控制阀：高压反应釜到闪蒸槽的控制阀是HPAL最为关键的流量控制阀门，更换频率高，属于消耗类零部件，一般仅一个半月左右即需更换一次。过去主要由法国达索航空提供，目前广东维都利的国产阀门已成功量产，并供给力勤OBI、菲律宾CoralBay等项目。
产品：两类主流沉淀流程，MHP新能源应用成本优势明显
回顾历史HPAL项目，湿法冶炼的直接产物主要有两种：硫化镍钴和氢氧化镍钴，两者只在最后的沉淀环节有所差异。MSP镍钴含量较高，含水量低、纯度高，而MHP成本更低、制备过程安全性较好，且易于生产硫酸镍。具体来看：
从产品性质来看：MSP镍钴含量较高，镍含量可达55%以上，且含水量较低，一般在20%以下。MHP镍含量一般在35%-40%，但产品含水量较高，在50%-70%左右，一般认为含水量在50%左右的产品质量已较为优质。
从制备流程来看：MSP一般采用硫化沉淀技术，是早期湿法冶炼项目普遍使用的沉淀工艺，通过向除杂后的矿浆中通入H2S气体生成MSP从而富集镍和钴，镍钴沉淀率可达到99%以上。但由于需要额外建造制氢厂、H2S气体厂和制氮厂，无论是从成本还是安全性角度考虑，都不如MHP。MHP主要利用氢氧化物沉淀技术，生产简单且将危险的H2S气体换成了安全易保存的氢氧化物，投资及运行成本低，安全性大大提高。MHP工艺以巴新中冶瑞木镍钴项目为代表，在印尼的新一代项目上成为主流的技术路线。
从制备硫酸镍来看：MSP制取硫酸镍需要高温高压的条件，投资成本较高；而MHP制取硫酸镍为典型的酸碱中和反应，对设备要求较低，工艺简单成本较低。根据SMM数据，MSP制硫酸镍需要过氧化氢等氧化剂和高温高压环境，成本投入较大，因此从历史项目看，MSP多电解加工为电镍和电钴。MHP不需要高温高压环境，仅需“酸溶-除杂-萃取”即可获得硫酸镍溶液，现金成本低，因此MHP成为硫酸镍的一种主流原料来源。伴随印尼未来HPAL项目的陆续投产，MHP在硫酸镍原料中的占比有望进一步提升。
OKT Chain集成WasmVM:据OKX官方消息，为实现OKT链（OKTC）多虚拟机（VM）愿景，OKT Chain已集成WebAssembly（Wasm）技术，成为同时支持EVM和WasmVM的公链。集成后，在Wasm上运行的项目现在可以无缝过渡并迁移到OKTC，这为新的创新dApp创造了更多机会。此外，还能够自动将KIP20资产转换为CW20资产的本机桥接模块，反之亦然，从而实现合约交互的高度创新方法。OKTC是一个基于Cosmos构建的EVM和IBC兼容的L1，专注于真正的互操作性和最大化的性能。在高可扩展性下，开发人员可以以较低的gas费用构建和扩展。OKTC生态系统和基础设施，包括一体化的多链Web3界面，为开发人员和用户提供无缝体验。[2023/4/3 13:42:12]
尾矿：反应后的尾矿去哪里？
目前尾矿处理主要有尾矿坝堆积、地下压滤回填和深海填埋三种处理方法，其中尾矿坝成本低，是有色矿山常见的尾矿处理方式；压滤回填成本高，但安全环保，是目前主要的发展方向；深海填埋限制条件较多，仍存争议但未来发展空间较大。湿法工艺的尾矿渣量大，生产一金属吨产品的矿渣可达200吨，按年产能5万金属吨估算，每年将产生酸性矿渣1000万吨。同时湿法尾矿可能会呈微酸性，因此湿法尾矿的处理尤为重要。
尾矿坝堆积工艺简单、成本低但风险系数较大。该工艺仅需将尾矿堆积至地表的尾矿坝，早期项目基本上都是使用尾矿坝堆积技术，且该工艺成本较低，根据《现代矿业》数据披露，处理每吨尾矿的成本约21元，即若按产能5万金属吨估算，每年尾矿处理的成本约为3200万美元。但由于尾矿坝占地面积大，不适用于大型矿山，且在降雨较大的地区容易发生泥石流，存在垮坝的危险，如2019巴西Brumadinho尾矿坝垮坝,导致259人死亡，因此目前新建冶炼项目较少使用尾矿坝堆积工艺。
地下压滤回填法成本虽高，但是安全环保，是目前新建项目普遍使用的排放方式。该工艺将浓缩后的尾矿与水泥混合，填充回已被采空的地下区域，有效地规避了地表尾矿坝的投资与所存在的安全隐患，实现了地表上固体废料的零排放，因此该工艺是目前尾矿处理方面主要发展的方向。但该工艺也存在着技术难度大、成本较高，需要长期的维护等缺点，根据《现代矿业》数据估算，产能5万金属吨的冶炼厂，若使用压滤回填技术，每年的完全成本约5000万美元。
深海填埋工艺成本较低，适用于矿区近海的项目。该工艺将尾矿堆放在水下300米下的深处，不会对海水质量产生影响，并排除了地震、天气等安全风险，且该工艺成本较低，根据厦门象屿数据披露，4万镍金属吨产能对应的尾矿坝建造成本约0.8-2亿美元，大约仅可使用10年，而相应的深海填埋建造成本仅0.4-1亿美元，相较尾矿坝堆积工艺成本优势明显，因此该项目未来发展空间较大，目前中冶瑞木是全球HPAL项目中唯一一个使用深海填埋的项目。但目前围绕深海填埋法是否对海洋环境有害仍存在争议，如位于印尼的力勤OBI岛HPAL项目原计划使用深海填埋法处理尾矿，但由于未获得印尼政府的批准只得采取地下压滤回填法。
三、以史为鉴，全球HPAL项目盘点分析
纵观全球HPAL项目，自1959年古巴Moa项目首次应用HPAL工艺60年以来，全球目前仍然在产的HPAL项目仅有10个左右，大部分项目均未做到达产。HPAL项目发展至今共经历三个阶段，完成了“工艺初探-设备更新换代-经验壁垒地位凸显”的一系列转变。自1959年古巴Moa项目投产至今，HPAL技术发展至今已有60余年，经历了三个阶段：
第一阶段——工艺初探：以古巴MOA项目为代表，此时技术仍处于探索阶段，流程设计简单、对装备技术要求低，但结垢现象严重，且未设置任何辅助结晶环节。
第二阶段——设备更新换代：以澳大利亚MurrinMurrin项目为代表，改用更利于高压酸浸反应进行的卧式多隔室机械搅拌高压反应釜，并应用了加压氧浸和返结晶技术至沉淀流程中，提升了镍钴的沉淀率。
第三阶段——经验壁垒地位凸显：以菲律宾CoralBay和中冶瑞木项目为代表，核心在于从一体化系统的角度对各个环节进行优化提升，通过对工艺流程的定制化设计及参数的灵活调整，HPAL工业生产更稳定、成本更低、金属回收率更高。
HPAL工艺逐步迭代，各项目之间差异巨大。由于HPAL工艺复杂，整体资本开支大，试错成本高，因此经验壁垒极高，目前全球仍处于运营状态的10个项目生产状况差异性极大。由于HPAL项目规模大，改建成本高，且技术未完全成熟，改建仍存失败风险，因此部分老旧项目选择维持现状以保持企业整体运行稳定，目前全球可称之为成功的项目主要由中国、日本两个国家运营，湿法工艺技术持续保持领先地位。中国以中冶瑞木为首个成功代表，在此成功经验的基础上，中国以宁波力勤、华友钴业、格林美为代表的企业计划在印尼进行新一代HPAL项目的拓展开发，目前力勤OBI项目已顺利投产，爬坡效率惊人。日本以住友金属在菲律宾CoralBay和Taganito项目为代表，体现了日本冶炼工艺水平的优秀。目前日本住友金属也计划联合PTVale在印尼进行湿法项目的再复制。我们将选取几个具备代表性的项目重点分析其运营情况及成败关键，以史为鉴展望未来镍业格局。
币安铸造约1.17亿枚BUSD:金色财经报道，Whale Alert监测数据显示，币安铸造了约1.17亿枚BUSD。[2022/9/24 7:18:05]
首个HPAL项目：Moa——开创先河，缓慢爬坡耗时35年
位于古巴的Moa项目是世界上第一个采用HPAL工艺成功处理红土镍矿的项目，其工艺设计与设备都十分简易，投产后爬坡缓慢，可保持平稳运行但产能利用率低。该项目自1959年投产，初始设计产能年产混合硫化镍钴2.2万镍金属吨，但由于初代技术与设备的不成熟，历时35年才成功达产。目前项目已进入平稳运营期，每年硫化镍钴产量约3.25万镍金属吨，产能利用率在85%附近波动，抵扣前现金成本也较为稳定，约为1.25万美元/镍金属吨，抵扣后现金成本受钴价影响波动较大，2020年钴抵扣前现金成本1.24万美元/镍金属吨，抵扣后降至9257美元/金属吨。
Moa项目工艺简单易成功，首次使用HPAL技术镍钴回收率就可达到大于85%的水平，但也因工艺设备简陋，成本、结垢问题显著。作为应用HPAL技术的先驱者，MOA采用最基础的“高压酸浸-CCD分离洗涤-中和-高温硫化沉淀”工艺生产混合硫化镍钴产品，其流程设计流程简单，镍钴回收率高，但受制于当时的装备技术条件，Moa项目资源循环利用设计少，沉淀步骤需要髙反应温度，耗能较高，导致成本偏高，且结垢现象严重，需要频繁清理。
日本工艺代表：CoralBay&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CoralBay项目和Taganito项目是第三代技术的代表项目，其中CoralBay项目是菲律宾也是日本住友集团的首个HPAL项目。CoralBay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：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%；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；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，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。
计划让英国成为世界加密中心的英国官员Chris Philp现已辞职:金色财经消息，英国科技和数字经济部长Chris Philp现已辞职。
此前报道，Chris Philp计划让英国成为世界加密中心。[2022/7/7 1:57:32]
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MSP2.54万镍金属吨，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：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；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；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。
四、展望未来，HPAL项目有望迎来新能源时代下的大发展
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。
中资企业加码布局新能源用镍，印尼或将成为全球湿法镍的新增长中心。在全球汽车呈电动化趋势的背景下，印尼优异的红土镍矿资源禀赋得到了充分利用，技术领先的中国及日本镍业巨头纷纷在印尼筹建湿法项目，同时印尼政策利好镍行业发展。印尼湿法HPAL产能有望迅速扩张，预计2026年印尼HPAL产能可达到36.6万金属吨，进而带动全球镍HPAL产能提升至72.2万金属吨，印尼地区占全球HPAL总产能51%，有望成为镍湿法HPAL工艺的全球中心。
技术领先：力勤项目的快速爬坡标志着中国HPAL工艺已逐步迈向成熟的第一阶段，预计未来在印尼投产的中资项目也将有望复制其成功，顺利投产运营。目前已经有6个HPAL项目披露正在印尼筹备或建设，其中华友钴业同时主导华越和华飞项目，力勤矿业、格林美、日本住友、德国巴斯夫各经营一个项目。华友钴业使用的工艺流程与力勤矿业类似，青美邦项目由格林美自发研究，均有望快速达产并维持满产运行；而Pomalaa项目由日本住友主导，依靠精细的日系工艺以及住友集团在菲律宾积累的HPAL建设经验，该项目也有望产能利用率维持在85%以上。
资源优异：印尼天选之国，红土镍矿储量丰富且品位极高，出色的火法基础为湿法HPAL发展提供平台。湿法HPAL项目投资规模大，对矿石物化性质的稳定性要求苛刻，因此只适用于规模较大的矿山，而印尼镍储量全球第一，丰富的镍资源与HPAL对矿山的严格要求相匹配；火法工艺通常使用镍含量高的腐殖土层部分，而湿法工艺使用镍品位低但是镁含量也较低的褐铁矿层部分，二者形成互补，充分提升红土镍矿的附加值；湿法HPAL项目投资金额大、回报周期长，投资风险远大于工艺成熟的火法RKEF生产镍铁项目，印尼良好的火法基础可以分担湿法项目的风险，防止资金链断裂，留给项目管理者充足时间用来调试HPAL项目所需的各项参数。同时湿法项目近50%的投资用于基础设施建设，与火法项目共同建设可以共用基建设备，WedaBay等一体化工业园区也有利于降低成本。
政策利好：印尼政府重视镍产业发展，通过政策引导行业逐步升级，其中新能源方向的镍应用将被鼓励。印尼政府对镍行业的政策持续加码，2014年首次禁止矿石出口，2021年印尼能矿部提议限制镍铁和镍生铁冶炼厂建设，鼓励建设硫酸镍或不锈钢等一级冶炼厂，不断提升镍矿石在印尼本地的附加值。此外，能矿部宣布今年将有3家新镍冶炼厂投入运营，使印尼运营的镍冶炼厂数目增至16家。并且印尼预计未来3年在镍冶炼厂上的投资额高达80亿美元，鼓励使用环境友好的HPAL工艺，发展硫酸镍下游产业，以支持未来新能源电动汽车计划。
量化测算：HPAL项目的成本、价格与盈利
本章我们将在一定假设下，量化地对这一代印尼HPAL项目的成本、价格及盈利情况的整体水平进行测算，并通过与火法进行对比，分析HPAL项目的成本竞争力、盈利情况和影响因素。核心结论如下：
成本：HPAL成本优势明显，主要来源于钴副产品的抵扣，同时伴随镍价上涨，由于湿法所用的褐铁矿层镍矿涨价弹性低于火法，其成本优势将愈发凸显；
价格：MHP的定价一般以其中镍和钴的金属量，根据LME镍和MB钴的价格乘以特定系数进行加成定价，同时随金属价格升高，折扣系数会相应升高；
盈利：i.以印尼项目的行业平均情况为例，在一系列单吨投资、折旧等假设下对不同镍钴价格下HPAL的单吨盈利进行测算，其中14000美元/吨的LME镍价和18美元/磅的MB钴价下HPAL项目的吨镍利润1约在3万人民币左右；ii.在16000美元/吨的LME镍价格下，当高冰镍较金属镍的折价系数与镍铁较金属镍的折价系数之间的差值大于8%时，生产高冰镍的毛利会大于镍铁毛利，完全成本在8800美元/镍吨的镍铁厂商或将出现较强的向高冰镍进行转产的动力。
成本端：钴回收率高，副产品抵扣下HPAL成本优势明显
HPAL成本优势明显，主要来源于其对钴的高回收率带来的副产品抵扣。在湿法项目的成本构成中，镍矿、辅料、人力、能源、折旧分别占比约12%、24%、9%、5%、9%。在14000美元/吨LME镍、18美元/磅的钴价下测算，湿法生产MHP的不考虑钴抵扣下的完全成本约为10000美元/镍吨，抵扣钴后2的完全成本约为6630美元/镍吨。比较湿法、火法两种工艺生产到硫酸镍的完全成本，湿法成本优势明显：在同样的价格假设下，红土镍矿-镍铁-高冰镍-硫酸镍的完全成本约为12300美元/镍吨，红土镍矿-MHP硫酸镍的完全成本约为9130美元/镍吨，湿法相较于火法有近3000美元/镍吨的成本优势。伴随镍价上涨，由于湿法所用的褐铁矿层镍矿涨价弹性低于火法，两者成本差越大，湿法工艺的成本优势逐步凸显。
工艺流程的差别决定了湿法HPAL的成本优势，目前钴金属的抵扣是成本优势的主要来源，未来随着高品位镍资源的减少以及碳中和对碳排放等方面的限制，湿法HPAL工艺在镍矿原料成本与能耗成本的优势也将凸显。
副产品钴：湿法HPAL技术利用硫酸从矿石中浸出金属，目前全流程钴回收率可以达到接近94%，而火法工艺几乎不能回收任何钴，钴会进入废渣而无法被利用。虽然钴在矿石中占比仅有镍的十分之一左右，但其单价极高，约是镍的2.5倍，因此如果只对矿石中的钴和镍计价，一块红土镍矿矿石中80%的价值来自于镍，20%来自于钴，湿法工艺可以更有效地利用矿石从而获得成本优势。
镍矿原料：镍湿法HPAL工艺的镍矿原料成本仅为火法的一半左右，其原因是湿法HPAL使用的低品位褐铁矿层的矿石，资源较为丰富，而火法高冰镍使用的矿石是高品位的腐殖土层镍矿，且占镍下游消费量70%的不锈钢领域也必须使用腐殖土层矿石，因此目前高品位矿石供需偏紧，导致市场上矿石对镍品位的溢价极高，目前印尼品位1%的褐铁矿层矿石售价仅10-15美元/湿吨，而品位1.8%的腐殖土层矿石价格高达40-50美元/湿吨。此外，湿法镍回收率可达90%以上，而火法回收率仅80%，回收效率的差距进一步扩大了火法与湿法工艺在矿石端的成本差距。未来，随着高品位镍资源储量持续下降，湿法HPAL在镍矿支出端的成本优势有望进一步放大。
辅料与能耗：由于工艺流程差异，湿法工艺在物料及能源方面的支出主要集中于硫酸、氢氧化纳等辅料开支上，而火法则集中于煤炭、电能上，火法冶炼耗电量约为40000Kwh/金属吨，而湿法约为6000Kwh/金属吨。虽然目前火法在辅料与能源上的开支总和与湿法HPAL接近，但未来随着全球各地推行碳中和理念，火法工艺的能源开支可能会被限制导致成本变高，因此长期来看湿法的辅料与能源更具有发挥成本优势的潜能。
收入端：MHP定价取决于镍钴价格及折价系数
MHP的定价一般以其中镍和钴的金属量，根据LME镍和MB钴的价格乘以特定系数进行加成定价，同时随金属价格升高，折扣系数会相应升高。湿法中间品MHP的计价方式由镍钴含量、价格与折扣系数构成，可表示为‘镍含量×镍价格×镍折价系数+钴含量×钴价格×钴折价系数’，其中镍折价系数在70%-90%之间、钴在60%-90%之间波动，并随镍钴价格变化在±10%区间内上下浮动。当新能源用镍原料阶段性更为紧张时，镍钴整体的折价系数区间会有所上移，根据市场供需情况决定。同时定价公式中折价系数并不是恒定常数，而是与镍钴价格正向相关的，即镍钴价格越高，折价系数越大。因此当镍钴价格上涨时，MHP由于镍钴价格与折价系数同时增长，会放大这种‘增长’的趋势，导致MHP的涨幅会大于镍钴的涨幅，即镍湿法项目经营者会在镍钴位于高位的时候获得折扣系数带来的超额收益。
盈利：印尼HPAL项目盈利丰厚
基于成本和价格，我们进一步测算湿法项目的盈利情况：以印尼项目的行业平均情况为例，在一系列单吨投资、折旧等假设下对不同镍钴价格下HPAL的单吨盈利进行测算，其中14000美元/吨的LME镍价和18美元/磅的MB钴价下HPAL项目的吨镍利润1约在3万人民币左右；在17000美元/吨的LME镍价和21美元/磅的MB钴价下。吨镍利润约为50000人民币左右。
新能源需求崛起，硫酸镍原料面临阶段性紧张。除了湿法的产品MHP/MSP之外，未来高冰镍也将成为硫酸镍原料的重要来源，短平快的补充新能源用镍的缺口。伴随着印尼镍铁产能的逐步投产，未来不排除镍铁环节会出现一定程度上的产能过剩，转产高冰镍将成为很多低成本镍铁厂商的选择。而红土镍矿-镍铁-高冰镍的产能将成为不锈钢-新能源两条产业链间的转换桥梁，根据阶段性供需失衡导致的不同产品之间的折溢价，选择性的生产其中溢价较高的产品，长期来看平抑不同镍产品之间的价差。基于成本收益模型我们进一步测算，在16000美元/吨的LME镍价格下，当高冰镍较金属镍的折价系数与镍铁较金属镍的折价系数之间的差值大于8%时，生产高冰镍的毛利会大于镍铁毛利，完全成本在8800美元/镍吨的镍铁厂商或将出现较强的向高冰镍进行转产的动力。即假设高冰镍折扣系数为95%时，当镍铁折扣系数下探至88%时，镍铁厂商将具备较强的转产动力。
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