【SMM分析】你不知道的锂电产业链
锂作为原子量最小的金属元素,因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层,具有极强的电化学活性,可以与其他材料反应,形成各种化合物,是制造电池材料的绝佳选择。在锂产业链中,上游为锂辉石、锂云母、盐湖卤水等锂矿资源,锂资源经提取后,在各环节分别经加工可制得一次锂盐、二次/多次锂盐、金属锂等多种形式产品。初级加工阶段的产品主要包括碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等一次锂盐;进一步加工可制取磷酸铁锂、钴酸锂、六氟磷酸锂、金属锂等二次或多次锂产品。各种锂产品可广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、合金、润滑脂、制冷剂、医药、核工业及光电等新兴领域。
一、锂产业链
二、全球资源分布
全球锂资源主要分布在澳洲、智利、阿根廷、中国。其中澳洲主要是锂辉石精矿;智利主要是盐湖;中国是部分盐湖及云母,合计占比约90%。从远期来看,未来盐湖及辉石仍有一定的增量空间。
三、中国锂盐生产分布情况
从冶炼企业及原料的生产情况来看,以锂辉石提锂为原料的企业主要集中在四川、江西、山东、江苏等地,主要下游应用于动力三元材料、钴酸锂。锂云母提锂主要集中在江西,主要下游应用于数码三元材料、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等。盐湖提锂主要集中在青海、西藏等地,主要下游应用于磷酸铁锂、锰酸锂、提纯加工等。
四、中国锂盐市场贸易流向
(一)中国碳酸锂贸易流向
碳酸锂的主要生产地为江西、四川与青海地区,2022年三地合计碳酸锂产量约占全国总产量85%,生产地区集中度较高。其中,江西的碳酸锂供给占比44%,以南氏锂业、赣锋锂业、银锂新能源、九岭锂业、永兴新能源等为主;四川供给占比20%,以天齐锂业与致远锂业、四川国锂为主;青海供给占比21%,以蓝科锂业、五矿盐湖、青海锂业、藏格锂业、中信国安、恒信融锂业等盐湖企业为主。
(2)中国氢氧化锂贸易流向
氢氧化锂的主要生产地为江西、四川两地,2022年两地合计氢氧化锂产量约占全国总产量86%,生产地区集中度极高。其中,江西的氢氧化锂供给占比49%,以赣锋锂业、江西江锂、利文特、通用锂业等为主;四川供给占比38%,以天宜锂业、雅化锂业、致远锂科、国润新材料(雅宝四川工厂)、天齐锂业为主。
六、工艺相关
(一)锂辉石篇(主要集中澳洲、非洲、中国等地)
(1)选矿流程:
(2)锂选矿方法:
手选和浮选是目前行业主流的选矿方法。其中手选法根据锂矿物与脉石矿物在颜色、外观上的差异进行分选。分选粒度一般为10~20mm左右,手选法由于劳动强度大、生产效率低,已普遍为浮选或其他方法所取代,但在劳动力便宜的地区,手选法仍是选矿的重要方法。除锂辉石外,手选法还用于生产锂云母、透锂长石、锂磷铝石等锂精矿。浮选法有两种不同的流程,一是正浮选,二是反浮选。正浮选流程即优先浮选锂辉石的流程,其实质是磨细矿石在氢氧化钠或碳酸钠形成的碱性介质中,高浓度、强搅拌并多次洗矿脱泥后,添加脂肪酸作捕收剂直接浮选锂辉石。反浮选流程就是在石灰调节的碱性介质中以糊精、淀粉一类调整剂抑制锂辉石,并沉淀锂辉石精矿。
(3)锂辉石提锂:灰烧结法和硫酸法(主要方法)
工艺路径:锂辉石精矿- β转型焙烧 - 冷却球磨 - 酸化焙烧 - 调浆 - 净化除杂 - 沉锂 - 离心过滤 - 调浆 - 碳化热析 - 干燥破碎 - 电池级碳酸锂
(二)云母篇(主要分布在津巴布韦、加拿大、美国、墨西哥和中国等地)
(1)特点:
锂云母成分更复杂,具备更高的提炼难度;锂云母中 Li2O 含量更低,因此单耗更大;锂云母提锂副产品收益显著。
(2)中国云母资源分布情况:
宜春锂云母矿资源分布主要集中于宜丰和奉新两个矿区,是目前在产的主要锂云母矿山,原矿品味较高;以及袁州、万载及上高县等部分矿区,这部分地区矿权零散分布,以前多数是将原矿作为陶瓷原料直接出售。
(3)工艺:
硫酸法锂云母提锂工艺是目前常用的提锂工艺。现阶段比较成熟的从锂云母中提取锂的方法主要有石灰烧结法、硫酸盐法、氯化焙烧法、压煮法、高压蒸汽法、硫酸焙烧—水浸法等。
对比几种方法,硫酸熟化焙烧─水浸法工艺简单、物料流量小、锂回收率高。虽然部分硫酸挥发会造成环境污染,但可通过改进气体收纳设备将其回收处理、循环利用,获得的含锂浸出液可作为制备电池级碳酸锂的优良原料。
(三)盐湖卤水篇(主要分布在青海、西藏等地区)
(1)工艺:
国内(镁锂比较高):吸附+膜法
吸附+膜技术在青海的盐湖提锂中有大规模的应用整体的工艺成熟,适用于镁锂比较高的盐湖中,目前铝系吸附剂已经可以采用原卤提锂的工艺直接提出准电池级的碳酸锂,但是由于西藏的盐湖卤水和青海有所不同因此成熟的铝系吸附剂无法使用,由此利用钛系吸附剂进行原卤提锂的方案应运而生。就技术路径而言铝,钛系吸附剂两者没有本质的差别,但是原卤提锂方案不需要对卤水进行摊晒预处理,节约了建设盐田的费用,同时钛系吸附剂解析时需要用酸析出锂离子。
海外(镁锂比较低):盐田浓缩沉淀法
由于锂盐湖资源镁锂比低,摊晒条件优越并且矿区周边电力及运输等配套设备齐全,因此多以盐田浓缩沉淀法为主,包括 SQM、Orocobre 在南 美 Salar de Atacama、Salar de Olaroz 等盐湖均采用该技术。
(2)流程:
(3)青海盐湖分布地
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(四)磷锂铝石篇(主要分布在非洲)
(1)工艺:
以硫酸法为主,此工艺具有能源消耗量低、生产效率高的特点,特别是液固相易混合均匀、浸出液锂浓度高,但浸出溶液杂质含量高,后续的净化负荷量重、技术难度大,生产过程中会大量使用硫酸,对设备的防腐蚀性能要求很高。
(2)因其供应量难以保障,因此目前仅能作为替补矿种。
(五)回收提锂
(1)工艺:湿法、火法
我国主要采用湿法提锂,目前市场工艺需要先将黑粉制备成粗制碳酸锂再经过提纯得到电池级碳酸锂,目前回收头部企业正在研发一步提电池级别碳酸锂技术,但是目前尚未进行工业化应用。
工艺路径:废旧电池/极片-拆解成黑粉-酸浸-除杂-萃取-沉锂-粗制碳酸锂-碳化热析-干燥破碎-电池级碳酸锂
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