锂资源冶炼加工及回收利用呈现什么发展趋势?


来源:中国粉体网   文正

[导读]  锂资源冶炼加工及回收利用呈现什么发展趋势?

中国粉体网讯  新能源快速发展的背景下,锂产业备受关注。全球锂产业进入快速发展期,业内的投资逐年增加、企业规模不断扩大、科技创新持续推进、生产工艺逐步完善。随着产业的不断深化,围绕锂资源这一关键要素,锂产业已经形成包括锂资源开发、锂盐提取、锂及锂合金、锂电材料、锂电池、新能源汽车、废旧锂电池回收等完整的产业链以及现代锂工业生产体系。


锂产业呈现出日新月异、蓬勃发展的态势,锂资源冶炼加工及回收利用也在发生新的变化。锂加工与锂回收是锂产业链中两个重要环节,目前这两大领域呈现出怎样的发展趋势,方向如何?


1、锂资源冶炼加工发展趋势分析


新能源产业快速发展的背景下,目前锂资源冶炼加工企业正通过优化工艺流程、调整产业结构、应用节能降碳技术等手段提升市场竞争力。一是提锂方式朝节能、降碳、环保方向转变;二是冶炼加工企业产业结构升级,朝低碳化、一体化、可持续发展方案方向发展。


(1)提锂方式朝节能、环保等方向变化


近年来,新能源背景对初级锂产品生产行业产生较大影响,传统提锂方式发生变革,对具体的提锂方式影响有所差别。


一是矿石提锂朝着节能减排、降低水资源利用等方向改进。矿石提锂废渣中没有云母提锂那么多的杂质,只有氢在里面,但是在能耗(天然气和煤气)、尾气排放、废水排放方面有些影响,当前技术主攻方向为进一步减少能源消耗和废物排放。




二是盐湖提锂技术得到政策受益,蓬勃发展。盐湖提锂相对环保,如吸附剂法,吸附完以后卤水排放到盐田中,因为没有增加有机物,也没有增加其他杂质,所以从环保角度来看对盐田及周边影响很小。盐湖提锂技术在近3-5年来加速变革、加快升级迭代,形成了电化学脱嵌法、新型萃取法、离子筛吸附法、耦合膜法等一系列新技术,总体趋势从依靠“盐田蒸发”转向“工业化连续生产”。盐湖提锂突破或将成为未来锂资源供给主要增长极。根据USGS数据,2020年澳大利亚产出锂矿23.1万吨LCE,占全球总产量的51%,而全球近60%锂资源以盐湖卤水形式存在(USGS,2022),大量盐湖锂产能未被释放,盐湖提锂技术的突破有望改变全球锂资源供应格局。


三是云母提锂与新能源背景下技术发展趋势兼容性较差,有待技术突破。云母中含有氟,需要加固氟工艺,否则氟的释放会污染环境;云母提锂主要用硫酸法,废渣中含有钠、钾、钙等。废渣依靠水泥行业消化,但消化成本较高,影响消化能力提升,剩下的矿渣仍然需要处理。


(2)锂矿企业结构转型加速


一是锂矿企业制定可持续发展方案。粗放式的开采与冶炼时代已成为历史,无论盐湖提锂还是矿石提锂都在转向精细化,在过去单纯追求经济效益的基础上,更注重给环境、社会和公司治理(ESG)等方面要求,未来锂的提取和加工需要更加符合全球发展新能源产业的“绿色初心”,同时减碳环保承诺还将逐步影响工艺的设计理念。


二是企业结构向上下游蔓延,尝试产业链一体化整合。新能源背景下全球锂资源需求持续增长。企业为提高利润、国家为提升锂这一关键性矿产资源供给安全,均在进行产业结构升级,打造一体化自身供应链闭环。当前,锂资源开发企业、冶炼加工企业、电池生产企业等业务均向上下游延伸,实施纵向一体化战略。一方面,为保障锂资源安全稳定供应,冶炼加工和下游企业布局上游锂矿资源,另一方面为掌握核心技术和占据市场份额,矿山自建加工产能或与下游企业合作建厂。


三是碳税政策将进一步提高冶炼端成本,促进企业结构转型。2022年3月,欧盟通过“碳关税”(碳边境调节机制,CBAM)政策,该法案主要针对能源和高耗能企业,“过渡期”从2023年开始,2026年全面实施。环保组织Sandbag和E3G的研究表明碳边界调整机制(CBAM)对欧盟贸易进口国的影响将会非常小,而商品出口大国将会受到影响。该政策全面实施将会进一步提高冶炼端成本,但能够促进全球锂资源产业和产品结构优化,重塑产品出口低碳竞争力。


2、锂资源回收利用发展趋势分析




新能源背景和欧盟碳关税等贸易制度下,加强动力电池循环利用体系建设,对于保障国家锂资源安全具有重要意义。一是当前锂资源回收利用体系仍不完备,全球回收利用未形成规模,但规模逐年扩大,潜力巨大。二是严苛的碳排放政策叠加成本压力不断推动锂资源回收发展。三是我国作为全球最大的锂资源国,锂资源回收利用仍存在缺乏标准规范、政策引导不足、技术不达标等问题。


(1)锂资源回收市场规模快速扩大


一是当前锂资源回收比例较低,但市场规模正快速扩大。2014年之前,锂离子电池主要应用消费类电子产品,锂资源回收量非常小。2014年后,新能源汽车产销量大幅上升,受此需求拉动,动力锂电池在2016年已成为锂离子电池中消费占比最高的产品,未来其占比还将持续保持高速提升的趋势。因技术路线和使用场景的不同,在动力电池5-8年寿命限制下,2013-2015年批次的动力电池已经达到报废标准,并在2019年释放出一波体量,随后每年将会有更多电池报废,从而给锂电回收市场带来源源不断的增量。我国作为全球最大的锂资源消费国,动力锂离子电池回收市场刚起步,根据工信部《汽车产业中长期发展规划》数据统计,2020年我国我国铁锂电池与三元锂电池回收量分别为16.38GWh、8.89GWh,预计到2025年将增长到37.66GWh、93.01GWh


二是锂资源价格问题为锂回收利用创造了成本空间,回收利用将成为锂资源供应重要组成部分。当前新能源汽车对动力电池的需求继续高上升,动力电池厂商的行业聚集度继续提升,受原材料价格影响,成本压力向全产业链传导的背景下,锂离子电池回收具有显着的经济效益和资源再生意义,回收价值和规模继续加大。根据全球新能源汽车销售预测分析,预计2025年全球累计退役动力电池约281万吨(327GWh),2025年通过回收全球动力电池可再生的锂资源量分别约占当年需求量的28%;2030年全球累计退役动力电池可达2029万吨(2123GWh),2030年通过回收全球动力电池可再生的锂资源量分别约占当年需求量的107%。


(2)锂资源回收政策引导越来越明显


一是欧盟新能源汽车严苛的碳排放政策向上游传导,促进了锂资源回收循坏利用。近年来,欧盟的碳排放要求越来越严格,如2022年1月起实施的欧盟新电池法规,首先要求碳足迹信息披露,接着分级管理,最后设定了强制性限值。汽车企业应法规要求,纷纷公布了降碳计划,如宝马宣布2030年计划降低碳排放40%(以2019年为基准),大众提出2030年将推出最后一款燃油车,全面朝电动车迈进,争取实现零碳排。终端企业对动力电池提出格外严格的要求向上传导至原材料端。全球各国一系列碳排放规定都极大促进了全球锂资源的循环再生利用。此外,我国实施的加工者责任制要求动力锂电池厂商应建立有效率且环境友好的回收体系,使得锂电回收具有必要性和强制性。


二是锂资源开采也会产生碳排放,新能源背景推动全球对“零碳锂能”需求增长。锂资源在开采利用过程中会产生一定量碳排放,如硬岩型锂矿每生产1吨锂会释放15吨二氧化碳,而盐湖锂提取依赖大量的水资源。因此,新能源需求背景下全球对环境足迹较低的锂需求正在增长,锂资源回收利用成为重要实现途径。部分政府或公共组织认识到比起开采更多的锂,使用已经循环使用的锂电池和电子产品更加可取。




(3)我国锂资源回收利用可发挥空间巨大


我国作为全球第一大锂资源消费国,新能源汽车数量占全球近50%,当前我国锂资源回收仍存在工业化部门不成熟、回收技术体系不完善、技术和成本限制等问题,未来可发挥的空间巨大。


一是当前对锂资源梯次利用的重视程度不足,缺乏具体规范和鼓励措施。目前动力电池回收利用相关的法规政策中普遍规定应遵循先梯次利用后再生利用的原则。但目前各项政策中除了提出这一原则外,没有规定适用于梯级利用或再生利用的具体标准,导致企业缺乏实施依据和执行要求。


据了解,目前动力电池回收利用市场中采用湿法冶炼回收金属的再生利用企业大量存在,而梯次利用企业却为数不多。造成这一现象的主要原因是随着新能源汽车的高速发展,上游的动力电池原料价格增长迅速,尤其是正极材料中所需的锂钴镍金属,所以在市场利益的驱动下,湿法冶炼回收金属的企业越来越多,而且该技术实施难度较低。现有政策中缺乏对梯次利用企业有针对性的鼓励政策。


二是回收过程缺乏对关键环节的控制,对其他环境效益高的技术支持不足。目前已发布的国家相关政策中,除了在《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》中具体规定了“湿法冶炼中镍、钴、锰的综合回收率应不低于98%”,其他政策中大多提出的是宏观要求,缺乏对回收过程中关键环节和主要因子的具体控制要求。同时也缺乏对除湿法回收技术以外其他回收利用技术的标准及规范,没有对其他技术的政策支持,一些环境效益高的技术目前已在国外应用较为成熟,而由于初始投资成本过高在国内鲜少应用。


三是磷酸铁锂电池回收利用技术研发应用的关注程度不够,没有足够重视三元锂电池生产过程的环境影响。目前应用最广泛的动力电池为三元锂电池和磷酸铁锂电池,二者的再生利用技术有所差异。三元锂电池由于正极材料中有价金属含量高,存在较多回收利用企业,但磷酸铁锂电池正极材料中除了锂以外的其它金属市场价格不高,导致回收利用企业较少,而且相关政策对磷酸铁锂电池回收利用技术研发应用的支持和关注程度有所不足。


小结


锂资源冶炼加工及回收利用是锂产业链中的两个重要环节。随着整个产业的不断演进,相关的技术创新、行业规范、政策引导、产业链协同等会越来越完善,促使整个锂产业链爆发出更大的力量。


参考来源:

邢凯,等.新能源背景下锂资源产业链发展研究

朱逸慧.从跟跑到领跑,中国锂产业仍有漫漫长路

邢佳韵,等.我国锂及其下游动力电池产业链发展探讨


(中国粉体网编辑整理/文正)

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