从废不锈钢和动力电池行业看镍的循环利用情况

从废不锈钢和动力电池行业看镍的循环利用情况

1、由于我国的资源禀赋，研究镍的回收意义更加突出。从镍的下游消费分类及未来行业来看，镍的回收主要考虑动力电池（虽然目前还不是主流消费，但在电动汽车行业快速发展的带动下，预计未来电池行业用镍占比将不断提升，将成为继不锈钢之后第二大原生镍消费领域）和废不锈钢两个行业。一般来说，动力电池回收的镍用于加工动力电池，废不锈钢回收后直接熔化用于加工新的不锈钢。因此本文从废不锈钢和动力电池两个行业对镍的回收进行研究。

2、各地区奥氏体不锈钢产量占当地不锈钢总产量一半以上，部分国家甚至占比超过80%，如2019年韩国奥氏体不锈钢产量占比约86%，中国大陆奥氏体产量占比近80%（图6），可以说奥氏体不锈钢生产直接带动镍需求。

3、全球奥氏体不锈钢废料占比变化明显。2008年以前，全球奥氏体不锈钢废料占比约为46%。但自2008年以来，全球奥氏体不锈钢废料占比大幅下降，目前为37%左右。主要原因是2008年以后我国不锈钢产量快速增长，前期国内废不锈钢供应不足，大量使用镍铁生产不锈钢，导致国内奥氏体不锈钢生产中废料占比大幅下降。总体来看，我国在废不锈钢回收利用方面还处于较低水平。具体数据显示，不锈钢废钢在不锈钢炼钢中占比美国为60%-80%，欧洲为60-95%，日本为60-85%，而我国仅为20-40%。我国废料占比直接拉低了全球废料占比。

4、未来随着我国废不锈钢供给量逐渐增加，国内废不锈钢使用占比有望进一步提升，从而带动全球奥氏体不锈钢废钢占比持续上升。根据WM测算，2030年全球奥氏体不锈钢废钢占比有望升至43%左右。

5、废不锈钢通常从不锈钢生产过程中产生的自产废料、报废产品、拆除建筑等中回收。从这个角度看，废不锈钢的产量与不锈钢消费大国或高收入国家密切相关（高收入国家不锈钢消费量也会多，产品报废后产生的废料也多）。废不锈钢的进口量与一个国家的不锈钢产量高度相关。另外，有些国家充当贸易商的角色，进口原材料，然后出口。

6、亚洲为废不锈钢净进口国。印度是亚洲最大的废不锈钢进口国，该国仅产少量镍，对镍进口依赖性较大，国内生产的废不锈钢不足以满足自身需求。近年来，废不锈钢进口量持续增长，2019年废不锈钢净进口量为132.2万吨，同比增长26.9%。我国大陆废不锈钢利用率仍较低，但使用量不断增长，具体为：继2018年我国净进口量下降25%后，2019年又下降59.6%至7.4万吨。目前，我国大陆废不锈钢主要从中国香港（73%）、加拿大（12%）和比利时（4%）进口。 来自美国的进口份额从 2018 年的 23% 下降到 2019 年的 3%。

7、国家产业政策对不锈钢行业发展及废镍回收影响很大。受我国废不锈钢进口政策影响，2019年我国废钢进口量仅为7.4万吨，相对于2940万吨的不锈钢产量几乎可以忽略不计。目前我国已全面禁止废不锈钢进口，未来我国不锈钢厂将主要采用国产废不锈钢。

8、含镍不锈钢主要包括200系列和300系列不锈钢。在回收过程中，报废的200系列和300系列不锈钢被重新利用，加工成新的奥氏体不锈钢。由于缺乏废不锈钢的具体数据，我们通过奥氏体不锈钢的废品率计算出该年含镍废不锈钢的数量，然后乘以该年废不锈钢的平均镍品位，就可以粗略地估算出该年通过废不锈钢回收的镍量。

9、通过以上方法可以看出，2008-2009年全球金融危机后，不锈钢中镍的回收量一直呈上升趋势，2019年废不锈钢中镍的回收量约为91.13万吨，较2010年的61.79万吨增长47.49%。未来随着废不锈钢产量的增加，废不锈钢中镍的回收量也会越来越多。

10、据我们测算，2008年至2018年，我国大陆废不锈钢回收镍量逐年增加，年均增长率为22.95%，2019年通过废不锈钢回收方式回收镍量约27.85万吨，同比下降5.18%。这与我国自2019年7月1日起全面禁止进口废不锈钢的政策有关。但也需要注意的是，全面禁止进口废不锈钢的政策对我国镍回收绝对量影响不大，这主要得益于国内废不锈钢行业的快速发展，废不锈钢供给量的增加。

从废不锈钢中回收镍的比例来看，我国从废不锈钢中回收镍的比例总体上是不断增加的，目前约占三分之一。

11、通过这个不精确的模型，我们粗略估计目前不锈钢行业的镍废料量很可能在100万吨左右，废料比例大概在37-40%，这是一个不容忽视的数量级。从WM的预估数据中我们也可以证实这一点：2017-2019年分别为97.8万吨、109万吨、103.4万吨。目前市场上对这方面的研究和关注度比较缺乏，值得进一步推敲。

1. 镍是如何回收的？

镍在自然界中主要以氧化物、硫化物和硅酸盐的形式存在。镍是地球上第五大常见元素，地核中含量最高，地壳中含量最低。各大洲约有33个国家开采镍矿，约有30个国家冶炼或精炼镍矿。镍以3000多种合金的形式用于30多万种产品中。主要含镍材料包括不锈钢、超级合金、低膨胀磁性合金和形状记忆合金、合金钢、铸铁和铸造合金、铜合金、纯镍和其他合金、电镀和电铸以及镍化学品（见图1）。

镍很容易回收用于多种用途，大量的再生镍或“废料”镍可以补充镍矿的供应。

镍可用于各种类型的电池，包括镍镉电池、镍氢电池、镍铁电池、镍锌电池、镍氢电池和锂离子电池，这些电池以其活性材料命名。由于镍具有很高的可回收性，预计其在电池中的使用量将继续增长。此外，一些含镍材料（如废镍催化剂）被送回镍冶炼厂进行再冶炼和加工。

在镍的回收过程中，大部分并非以镍的形式回收。不锈钢消费量约占全球镍消费量的三分之二，是镍的最大消费领域。国际镍研究小组（INSG）的统计数据显示，2019年不锈钢占全球镍总消费量的67%（见图2）。从环境和商业角度来看，利用废不锈钢熔炼并制造性能不变的新不锈钢是回收镍最常用、最主要的途径。由于不锈钢行业的快速发展，废不锈钢的潜在市场巨大。

目前从镍下游消费分类及前景看好的行业来看，镍的回收主要考虑动力电池（虽然还不是主流消费）和废不锈钢两个行业。一般来说，动力电池回收的镍用于加工动力电池，而废不锈钢回收后直接熔炼，用于加工新的不锈钢。因此本文从废不锈钢和动力电池两个行业对镍的回收进行研究。

2. 全球废不锈钢产业现状

2.1全球不锈钢产量持续扩大，废不锈钢市场广阔

利用废不锈钢生产不锈钢，不仅可以节能环保，还可以减少镍合金、铬合金的投入，降低不锈钢的生产成本。在不锈钢加工过程中，钢厂会根据镍铁和废不锈钢的性价比来决定废不锈钢和镍铁作为加工原料的比例。废不锈钢和原生镍铁已经形成了明显的竞争替代关系。由于废不锈钢最终是用于钢厂，所以不锈钢的产量一方面决定了当前对废不锈钢的需求，另一方面影响着未来的废不锈钢产量。因此，首先需要明确不锈钢的产量。

除2008年全球经济危机导致两年经济萎缩外，全球不锈钢产量一直呈上升趋势，2019年全球不锈钢产量达5222万吨，未来废旧不锈钢的回收利用对环保、资源等方面都有着重大意义。

从各地区不锈钢产量来看，中国不锈钢产量增长很快，2019年达到2940万吨。其他地区不锈钢产量基本保持稳定。近年来，印度不锈钢产量也在不断增加，但总体产量与中国相比仍有较大差距（图3）。

2001年中国大陆生产的不锈钢仅占全球不锈钢产量的3.8%，2006年这一比例上升至18.45%。2008年经济危机后，发达经济体受到巨大冲击，2009年不锈钢产量大幅下降。但由于当年的财政刺激政策，2009年中国不锈钢产量仍保持快速增长，到2019年已占全球不锈钢总产量的56.3%。

全球不锈钢产量的大幅增长，也将导致未来废旧不锈钢的供给量逐步增加，镍的回收主要体现在奥氏体废旧不锈钢的回收上，接下来我们来看看奥氏体不锈钢的产量和废弃情况。

2.2 奥氏体不锈钢生产及废弃物

不锈钢行业是原镍和废镍的最大用户。不锈钢按其金属组织分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢五大类。另外，按其成分又可分为铬锰镍系（200系）、铬镍系（300系）、铬系（400系）、耐热铬合金钢（500系）和沉淀硬化系（600系）不锈钢。

含镍不锈钢又称奥氏体不锈钢（200系列含镍1-3%，300系列含镍8-9%），目前在上海期货交易所上市，其不锈钢期货标的为300系列奥氏体不锈钢。从产量和镍含量来看，回收300系列废旧不锈钢是镍资源回收利用的主要途径。奥氏体不锈钢是不锈钢的主要来源，用于生产建筑构件、装饰件、车辆结构、护栏、家电部件及外壳、报刊亭、电话亭、餐饮用具、医疗器械等。加之大量的工业用途，使奥氏体不锈钢成为各国不锈钢产量中最大的份额。全球范围内，奥氏体不锈钢产量（或消费量）约占不锈钢总产量（或消费量）的75%~80%（图5）。

从地区来看，各地区奥氏体不锈钢产量占当地不锈钢总产量的一半以上，有些国家甚至占80%以上，如2019年韩国奥氏体不锈钢产量占比约86%，中国大陆奥氏体产量占比近80%（图6），可以说奥氏体不锈钢的生产直接带动了镍的需求。

全球奥氏体不锈钢废料占比变化较大，2008年以前，全球奥氏体不锈钢废料占比约为46%，但2008年以后，全球奥氏体不锈钢废料占比大幅下降，目前为37%左右。主要原因是2008年以后我国不锈钢产量快速增长，而前期国内废不锈钢供给不足，大量使用镍铁生产不锈钢，导致国内奥氏体不锈钢生产中废料占比大幅下降。总体来看，我国在废不锈钢回收利用方面还处于较低水平。

具体数据显示，废钢在不锈钢生产中的占比，美国为60%-80%，欧洲为60-95%，日本为60-85%，而我国仅为20-40%。中国的废钢占比直接拉低了全球的废钢占比。未来随着我国废不锈钢供给量逐渐增加，国内废不锈钢使用占比有望进一步提升，从而带动全球奥氏体不锈钢废钢占比持续上升。根据WM的测算，2030年全球奥氏体不锈钢废钢占比有望升至43%左右。

2.3 世界不锈钢废料贸易

通常废不锈钢是从不锈钢生产过程中产生的自产废料、报废产品、拆除的建筑物中回收的。从这个角度看，废不锈钢的产量与不锈钢消费大国或高收入国家息息相关（高收入国家不锈钢消费量也会更多，产品报废后产生的废料也会更多）。废不锈钢的进口量与一个国家的不锈钢产量高度相关。另外，有些国家充当贸易商的角色，进口原材料，然后出口。

图9显示了2019年废不锈钢全球净贸易量（进口减去出口）。不同深浅的绿色代表进口量，绿色越深，净进口量越多。不同深浅的红色代表出口量，红色越深，净出口量越多。

美国是不锈钢净出口国，巴西、墨西哥、美国、加拿大均为废不锈钢净出口国，其中美国是废不锈钢生产、消费和出口量最大的国家，是不锈钢生产和废不锈钢贸易最重要的国家。

欧洲既是不锈钢废料的净进口国，也是净出口国。欧盟整体上是不锈钢废料的净出口国。该地区不锈钢废料的净出口量从 2018 年的 52,000 吨增加到 2019 年的 250,000 吨。欧洲大部分贸易都是内部贸易。据估计，2019 年，欧盟国家 88% 的进口来自其他欧盟国家，而 82% 的出口则运往其他欧盟国家。

南非和澳大利亚是非洲和大洋洲废不锈钢贸易最多的国家，其中南非为净进口国，澳大利亚为净出口国。

总体来看，亚洲为不锈钢废料净进口国，印度是亚洲最大的不锈钢废料进口国，该国镍产量极少，对镍进口依赖性较大，国内生产的不锈钢废料不足以满足自身需求，近年来不锈钢废料进口量持续增长。

2019年废不锈钢净进口量为132.2万吨，同比增长26.9%。我国大陆废不锈钢利用率仍较低，但使用量一直在增长。具体来看，继2018年下降25%后，2019年我国净进口量再度下降59.6%至7.4万吨。目前，我国大陆废不锈钢主要从中国香港（73%）、加拿大（12%）和比利时（4%）进口。从美国进口的份额从2018年的23%下降到2019年的3%。废不锈钢具体进出口量见图10。

2.4 不锈钢废钢产量预测

不锈钢生产过程中，从钢锭/钢坯到成品，几乎每个环节都会产生废料，长材剥皮、穿孔、打头、切断等工序都会产生废料，扁平材切边、冲孔、切断等工序也会产生废料，这些废料通常被称为自产废料和加工废料。

考虑不同不锈钢消费领域的浪费情况，结合不同消费领域的产量占比，可以计算出不锈钢在加工生产过程中的加权平均浪费率。根据富宝信息的统计结果，不锈钢生产加工过程中的加权平均浪费率约为6.8%。

中国工程院院士、中国金属协会会长翁玉清提出的废不锈钢产量预测模型。

3.中国废不锈钢产业政策

国家的产业政策对不锈钢行业的发展和废镍回收影响很大。受我国废不锈钢进口政策影响，2019年我国废钢进口量仅为7.4万吨，相对于2940万吨的不锈钢产量几乎可以忽略不计。目前我国已经全面禁止废不锈钢进口，未来我国不锈钢厂将主要使用国产废不锈钢。下面就我国废不锈钢产业政策进行回顾。

从国家产业政策来看，国家主要致力于推动废钢资源综合利用深度发展，加强废钢加工行业管理，规范废钢加工行业生产经营行为，积极推动废钢供需对接，提高废钢深化加工经营水平和废钢加工质量，加强废钢产业规模化、现代化建设，优化资源配置，实现精品进炉，促进废钢加工行业科学、健康、可持续发展。

4. 废不锈钢回收利用，生产循环镍

4.1 全球回收不锈钢废料中镍含量估算

含镍不锈钢主要包括200系和300系不锈钢，在回收过程中，报废的200系和300系不锈钢被重新利用，加工成新的奥氏体不锈钢。由于缺乏废不锈钢的具体数据，我们通过奥氏体不锈钢的废品率计算出该年含镍废不锈钢的数量，再乘以该年废不锈钢的平均镍品位，就可以粗略估算出该年通过废不锈钢回收的镍量。

当年奥氏体不锈钢废料平均镍含量计算方法如下：

由于200系不锈钢主要产于中国，而中国200系不锈钢平均镍含量较低，所以我们将其设定为1.5%，其他地区200系不锈钢平均镍含量在2%左右，通过加权平均得到世界各年份200系不锈钢平均镍含量。

然后，根据200系和300系的全球产量份额，估算出全球不锈钢的加权平均镍品位，300系不锈钢的镍品位按8%估算，具体方法如下：

当年通过废旧不锈钢回收利用的镍量估算如下：

通过以上方法我们可以看出，在2008-2009年全球金融危机之后，不锈钢中镍的回收量总体呈现上升趋势，2019年废不锈钢中镍的回收量约为91.13万吨，较2010年的61.79万吨增长了47.49%。未来随着废不锈钢产量的增加，废不锈钢中镍的回收量也会越来越多。

4.2 中国大陆回收不锈钢废料镍含量估算

用同样的方法，可以计算出中国奥氏体不锈钢废料中的镍含量，不同的是，我们用1.5%代替中国200系不锈钢废料中的镍含量。

根据我们的测算，2008年至2018年，我国大陆通过废不锈钢回收镍量逐年增加，年均增长率为22.95%。2019年通过废不锈钢回收镍量约27.85万吨。同比下降5.18%。这与我国自2019年7月1日起全面禁止进口废不锈钢的政策有关。但也需要注意的是，全面禁止进口废不锈钢的政策对我国镍回收绝对量影响不大，这主要得益于国内废不锈钢行业的快速发展，废不锈钢供给量的增加。

从废不锈钢中回收镍的比例来看，我国从废不锈钢中回收镍的比例总体上是不断增加的，目前约占三分之一。

通过这个不精确的模型，我们粗略估计出目前不锈钢行业的镍废料很可能在100万吨左右，废料比例大概在37-40%，这是一个不容忽视的数量级。从WM的预估数据中我们也能够印证这一点：2017-2019年分别为97.8万吨、109万吨、103.4万吨。目前市场上对这方面的研究和关注度还比较缺乏，值得进一步推敲。