中國失效鎳鈷資源再循環(huán)的戰(zhàn)略研究

余海軍，劉媛，謝英豪，尹琳

（1.佛山市邦普循環(huán)科技有限公司，廣東528244）（2.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京100037）

中國失效鎳鈷資源再循環(huán)的戰(zhàn)略研究

余海軍1，劉媛2，謝英豪1，尹琳1

（1.佛山市邦普循環(huán)科技有限公司，廣東528244）（2.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京100037）

以全球戰(zhàn)略資源的鎳鈷金屬再循環(huán)作為研究重點，特別是在再生資源領(lǐng)域里的失效鎳鈷資源，它好比一座潛伏的城市礦山。從資源品位、技術(shù)路線、環(huán)境控制等多個角度對其進行分析研究后發(fā)現(xiàn)，從戰(zhàn)略角度調(diào)整宏觀政策，將失效鎳鈷資源作為一種戰(zhàn)略儲備資源，盡快推動國內(nèi)外二次開采的科學(xué)發(fā)展和再循環(huán)步伐十分必要。

再循環(huán)；失效；鎳鈷資源；戰(zhàn)略研究

隨著科學(xué)技術(shù)與國家經(jīng)濟的發(fā)展，中國對有色金屬資源的需求量越來越大，其中鈷廣泛應(yīng)用于航空航天、硬質(zhì)合金、電池生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域；而鎳則廣泛應(yīng)用于各種有色合金、不銹鋼以及二次電池的生產(chǎn)。鎳鈷資源在中國甚至全球的需求量都非常大，已然成為全球戰(zhàn)略資源。

中國鎳鈷礦資源稀缺，品位低，長期依賴從非洲和澳大利亞等地進口礦石以滿足國內(nèi)對鎳鈷資源的需求。隨著鎳和鈷這兩種不可再生資源的日漸耗竭，以及從降低對外國進口原礦的依賴程度考慮，我國亟需開辟一條從全球再生資源庫中挖掘失效鎳鈷資源的新型途徑。鋰離子電池生產(chǎn)過程和廢鋰離子電池加工后的中間品就是一種十分值得開發(fā)的失效鎳鈷資源，它鎳鈷含量高，且不含鉛、汞、鉻、鎘和類金屬砷等五類重金屬污染物，加之其回收再循環(huán)技術(shù)成熟和污染防治可控等特性，已被國際公認(rèn)為是一種環(huán)境友好的可再生資源。

1 鎳鈷資源現(xiàn)狀

1.1 鈷資源的現(xiàn)狀

中國是鈷資源十分貧乏的國家，國內(nèi)單一的鈷礦極少，通常以伴生狀態(tài)存在于銅鎳鐵等礦床中。按照中國國土資源部2010年全國礦產(chǎn)資源儲量通報，中國鈷儲量基礎(chǔ)為7.33萬t，但具有經(jīng)濟開采價值的僅為4.09萬t，占世界可開采量的1.03%，且國內(nèi)鈷礦品位低，冶煉難度大，成本高。

相對的，近年來隨著國內(nèi)航空航天、電池、硬質(zhì)合金等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國對鈷保持著很高的需求。2005—2011年期間，中國原生鈷消費量從1.1萬t增加到2.54萬t，年均增速達17%。由于中國鈷礦資源稀缺，為滿足巨大的鈷需求，每年都要從國外進口大量鈷礦，僅2012年1—5月，中國已經(jīng)進口鈷礦8.36萬t[1]。

隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，鈷消費量還會保持較高的增長。據(jù)預(yù)測，到2015年，中國原生鈷需求量將達到4.15萬t，平均增長率為14%[2]。國內(nèi)仍將長期處于鈷資源緊缺的瓶頸。

1.2 鎳資源現(xiàn)狀

中國的鎳資源同樣緊缺，全國探明的鎳儲量僅為828萬t,占全球可探明總量的5.1%；2010年中國鎳消費量為50.5萬t，占當(dāng)年全球鎳消費總量的34.5%，自給率僅為18%。

由于不銹鋼、鎳氫電池以及原材料鎳消費的急劇增加，每年都需要從國外進口大量的鎳礦及各種鎳產(chǎn)品以滿足國內(nèi)的需求。表1是我國2012年1—9月各種鎳資源進口的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國的鎳資源供應(yīng)已經(jīng)嚴(yán)重依賴于國外進口。

表1 2012年1—9月鎳資源進口情況 萬t

1.3 失效鎳鈷資源現(xiàn)狀

失效鎳鈷資源，最為常見的物料形態(tài)主要有粉料和漿料，在來源上主要有三大類，第一類是尾礦產(chǎn)物所形成的二次失效鎳鈷資源；第二類是素有“鈷鎳城市礦山”之稱的從鎳鈷資源到成品的過程產(chǎn)物中間體（主要是指鎳鈷用量巨大的鋰離子電池生產(chǎn)過程中所形成的中間品和廢鋰離子電池加工后所形成的中間品）；第三類就是廢棄的鎳鈷類電池。其中，第一類屬于原礦開采的末端產(chǎn)物，其富含的失效鎳鈷資源總量極低，未來增量有限，且二次污染治理難度較大；第三類雖然保有量和未來增長空間巨大，但在中國，廢電池屬于禁止進口的固體廢物，所以無法回收國外廢電池中大量的失效鎳鈷資源，與此同時，國內(nèi)所有出口的電池企業(yè)還必須向國外繳納回收處理費用。這一結(jié)果就是中國材料企業(yè)需要用高價從海外買礦到中國做成電池，然后在繳納了污染治理的回收處理費用后低價銷售給國外使用。這也被業(yè)界形象地稱為“中國電池產(chǎn)業(yè)中間大兩頭堵”現(xiàn)象，因為中國在整個電池產(chǎn)業(yè)鏈中資源和銷售都受制于海外，唯一能剩下的就是低廉而微薄的制造或加工利潤，資源和市場仍然掌握在國外的寡頭手中。

因此，另辟蹊徑，重點將第二類從資源到成品的過程產(chǎn)物中間體作為研究和探討的對象，這一類的產(chǎn)量和增量極其迅猛，同時也已成為國外眾多有色巨頭覬覦已久的重要戰(zhàn)略資源。

鋰離子電池生產(chǎn)過程的中間品主要包括鈷酸鋰、四氧化三鈷、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷錳氫氧化物等正極材料或前驅(qū)體的次品（不合格品）。廢鋰離子電池加工后的中間品主要包括經(jīng)焙燒、過篩等處理后分離出來的正極材料。這些材料雖然從廢鋰離子電池上分離出來，但是在經(jīng)過焙燒和分選工藝后，電解液和有機物等雜質(zhì)已基本被除去，是比較純凈的鎳鈷加工原材料。

其實，國外眾多企業(yè)已經(jīng)將失效鎳鈷資源的回收作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，例如規(guī)模比較大的比利時Umicore公司、日本的JX Nippon公司、美國的Toxco公司。由于這些企業(yè)所在國家并不限制含鈷鎳的廢舊電池及其過程中間體的進口，因此他們都加緊了對失效鎳鈷資源回收的全球布局，尤其是對于中國失效鎳鈷資源市場的搶占越趨激烈。

在國內(nèi)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，也已經(jīng)形成了一批具備資源化回收處理失效鎳鈷資源技術(shù)的企業(yè)，比如亞洲最大的Brunp公司、Huayou公司和GEM公司等。但由于受制于國內(nèi)的法律法規(guī)和政策，這些企業(yè)目前也僅限于在國內(nèi)活動，發(fā)展空間有限，要與國外強大的競爭對手搶奪鎳鈷戰(zhàn)略資源，沒有政府的政策支持將很難有所勝數(shù)。

2 失效鎳鈷資源再循環(huán)的戰(zhàn)略意義

2.1 失效鎳鈷資源進口的經(jīng)濟價值

鎳和鈷是鋰離子電池生產(chǎn)過程及廢鋰離子電池加工的中間品的主要金屬元素，這些中間品的鎳含量約為20%～40%，鈷含量約為10%～50%。相比而言，最好的原生鈷精礦的鈷含量也不足8%，且鈷精礦只占鈷產(chǎn)量的約6%，其余的都是鎳、銅和其他金屬的伴生礦產(chǎn)，鈷含量一般不超過1%，可見鋰離子電池生產(chǎn)過程及廢鋰離子電池加工的中間品是更為優(yōu)質(zhì)的鎳鈷資源。

表2為2006—2010年全球鈷消費結(jié)構(gòu)，隨著近年來電子產(chǎn)品的發(fā)展，電池材料鈷消費量已經(jīng)超過2萬t，占全球鈷消費量的30%以上?？梢?，失效鎳鈷資源是一個潛力巨大的資源寶庫。

表2 2006—2010年全球鈷消費結(jié)構(gòu) 萬t

2.2 失效鎳鈷資源進口的社會效益

不同于廢鉛酸和鎘電池，鋰離子電池生產(chǎn)過程及廢鋰離子電池加工的中間品不含汞、鉻、鎘、鉛、砷等黑五類污染物，廢鋰離子電池加工的中間品因為經(jīng)過焙燒等加工處理，其中的電解質(zhì)也已經(jīng)被完全去除。

這些中間品具有很高的回收價值，主要的組分是鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰材料及其前驅(qū)體，其回收處理的污染物排放只有少量的廢渣和氨氮廢水。相反，鎳鈷礦組成復(fù)雜，含多種有害重金屬元素，而且鎳、鈷含量低，其冶煉過程中會產(chǎn)生大量的重金屬廢水、廢渣[3]。從環(huán)保角度考慮，從鋰離子電池生產(chǎn)過程及廢鋰離子電池加工的中間品回收鎳、鈷，是優(yōu)于從原礦冶煉生產(chǎn)的選擇。

2.3 失效鎳鈷資源再循環(huán)技術(shù)先進成熟

近年來，國家大力鼓勵失效鎳鈷資源清潔處理技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出一批在失效鎳鈷資源再循環(huán)方面擁有較高水平和核心技術(shù)的高科技企業(yè)，有的甚至已經(jīng)列入了國家環(huán)保部示范工程和目錄，以及國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)示范工程。這些高端技術(shù)和應(yīng)用工程的推廣實施，不僅保證了從失效鎳鈷資源中分離提取過程的安全性和先進性，而且達到了鎳鈷資源的高效回收，同時實現(xiàn)了無二次污染[4-5]。

以Brunp公司的“廢舊電池資源化利用工程”為例，該項目年回收廢舊電池和各類失效鎳鈷資源6 000 t以上，鎳鈷綜合回收率高達98.5%，該公司總體回收處理規(guī)模和綜合技術(shù)水平目前在亞洲穩(wěn)居第一，是僅次于比利時Umicore的全球第二大失效鎳鈷資源綜合利用企業(yè)[6]。

3 綜述

失效鎳鈷廢物的種類繁多、成分復(fù)雜，但其環(huán)境污染可控、資源價值巨大、戰(zhàn)略意義深遠(yuǎn)，加之國內(nèi)已經(jīng)具有專門處理這類廢棄資源的世界級高科技企業(yè)，因此，我國要在堅決遏制有害的“洋垃圾”流入中國的同時，也應(yīng)該更加科學(xué)地看待失效鎳鈷資源的戰(zhàn)略意義。根據(jù)我國現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢，從國家宏觀政策層面或行業(yè)發(fā)展前景考慮，確有必要盡快啟動這類失效鎳鈷資源的海外進口試點或定點利用的評估和推進工作，為我國鎳鈷等資源的可持續(xù)發(fā)展探尋出一條科學(xué)的發(fā)展之路。

[1]楊曉菲.從供求關(guān)系看未來鈷價走勢[J].中國金屬通報，2012，30：23-25.

[2]有色金屬協(xié)會鈷業(yè)分會.國內(nèi)外鈷市場現(xiàn)狀及展望[J].中國有色金屬，2011，18：62-63.

[3]李文杰.鎳鈷冶煉過程污染物排放特征及治理技術(shù)研究[J].甘肅科技，2012，29(19)：41-43.

[4]李長東，余海軍，陳清后.從廢舊鋰電池中回收制備三元正極材料的研究[J].資源再生，2011(8):62-65.

[5]余海軍，袁杰，李長東，等.電動汽車用動力蓄電池回收利用標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展思路研究[J].汽車與配件，2012，41：20-23.

[6]Yu Haijun，Zhang Tongzhu，Yuan Jie，et al.Trial study on EV battery recycling standardization developm ent[J].Advanced M aterials Research，2013，610-613：2170-2173.

Strategic research on recycling of invalid nickel and cobalt resources in China

YU Haijun1,LIU Yuan2,XIE Yinghao1,YIN Lin1
（1.Foshan Brunp Recycling Technology Co.,Ltd.,Foshan 528244,China; 2.China Association of Environmental Protection Industry，Beijing 100037,China）

Recycling of nickel and cobalt m etal that are the global strategic resources are the research priorities in this paper,especially the invalid nickel and cobalt resources in the field of renew able resources,w hich seem like a hidden urban m ine.Under the resource quality,technical route,environm ental control and other m ultiple perspectives, the nickel and cobalt resources are investigated and analyzed,and find that it is necessary to adjust the m acroeconom ic policies strategically,regard the invalid nickel and cobalt resources as strategic resource reserves,and prom ote the scientific the pace of developm ent and recycling of the secondary recovery at hom e and abroad as soon as possible.

recycling;invalid;nickeland cobalt resources;strategic research

F124.5；X758

A

1674-0912（2013）09-0010-03

2013－06－13）

報廢汽車回收拆解企業(yè)總量控制政策或?qū)⑺山?/p>

廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)“廢鋰離子電池資源化利用及其定向循環(huán)動力級電池材料研究”基金項目（2011A032302001）

余海軍（1979-），男，重慶人，學(xué)士，主要從事節(jié)能環(huán)保與循環(huán)經(jīng)濟領(lǐng)域的前沿技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和品牌戰(zhàn)略研究。

已經(jīng)實施10多年的《報廢汽車回收管理辦法》（307號令）或?qū)⒆鞒鲋卮笮薷摹?jù)報道，在日前舉行的2013中國國際回收大會上，中國物資再生協(xié)會常務(wù)副會長龍少海透露，有關(guān)方面或?qū)⒎艑拰髲U汽車回收拆解企業(yè)的“總量控制”。截至2012年年底，國內(nèi)擁有報廢汽車回收拆解資質(zhì)的企業(yè)有522家，和全國337個地級以上城市和2 000多個縣級城市相比，500多家資質(zhì)企業(yè)并不多?！斑@主要是總量控制的因素造成的，307號令要求地級城市有1家，省會城市有2家，直轄市像北京、上海有4家，其他有2家?！饼埳俸Ｕf，修改307號令，主要就是在這方面放寬。 龍少海稱，今后企業(yè)要想取得資質(zhì)，一是要符合各省的規(guī)劃，各省要根據(jù)當(dāng)?shù)氐钠嚤Ｓ辛?、人口密度來具體設(shè)立?！捌┤缫粋€城市達到30萬輛汽車后，成立一家，超過這個數(shù)量了，再新成立一家?！逼浯尉褪且掀嚥鸾庖?guī)范的硬性要求。龍少海預(yù)計，2020年，具有汽車拆解資質(zhì)的企業(yè)將達到1 500家，每家企業(yè)的年均回收量將從目前的2 000輛上升到4 000輛。