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化工原料常见问题

碳酸锂生产工艺及成本分析

频道:化工原料常见问题 日期: 浏览:296

2023年1-9月份,国内锂辉石提锂约10.7万吨,锂云母提锂约9.5万吨,盐湖提锂约为7万吨。从全球及国内来看,锂资源更多存在于盐湖卤水,但实际对锂辉石的开发及使用更多,这或许与不同技术路线的成熟度有关。  

锂辉石提锂目前使用最多。硫酸法是最主流的生产路线,其工艺较为简单,且锂的浸出率较高,因此商业化应用已较为成熟。成本会因矿石资源的自有与否而明显有所不同。今年三季度国内辉石一体化企业的碳酸锂现金成本约为53230元/吨,而外购辉石企业的现金成本约为261850元/吨。  

云母提锂占据次位。云母提锂的生产工艺经历了石灰石焙烧法-硫酸法-硫酸盐法的转变,相关企业不断提高完善自身提锂工艺。成本方面,自有矿山与否对于总成本高低影响较为显著。据SMM数据,今年三季度,国内外购锂云母提锂的现金成本在148655元/吨左右,而云母一体化企业的现金成本约为65460元/吨。  

盐湖提锂占比最低,但潜力巨大。全球盐湖卤水主要存在于南美洲,此外我国亦有一定分布。近年来,我国积极探索适合本地资源特质的提锂方法,吸附法和膜法处于相对主流的地位。我国盐湖提锂企业的卤水多为自有资源,其碳酸锂生产成本明显低于其他。今年三季度国内盐湖一体化企业的现金成本约为27409元/吨。  

综上,我国碳酸锂成本有所分化,盐湖提锂成本最低,而外购锂辉石提锂成本最高。平均现金成本排序:盐湖提锂<自有锂辉石提锂<自有锂云母提锂<外购锂云母提锂<外购锂辉石提锂。这也解释了近期锂价大幅下跌至低位时,有部分锂盐厂在亏损压力下选择停产检修。  

正文  

01  锂辉石提锂工艺及成本  

自然界中的锂主要存在于含锂矿石和盐湖卤水里面,前者又包括锂辉石及锂云母。从全球及国内来看,锂资源更多的存在于盐湖卤水当中,但实际对锂辉石的开发及使用更多,这或许与不同技术路线的成熟度有关。根据USGS数据,2022年全球约为70%的锂资源存在于盐湖卤水中,而同期的在产锂资源项目中,锂辉石占比在48%左右,其次是占比41%的锂盐湖,锂云母占比约为11%。从国内资源分布情况来看,根据中国地质调查局数据,我国约81.6%的锂资源储备在盐湖卤水中,约10.9%存在于锂辉石中,其余约7.5%为锂云母形态。而从2023年国内实际生产情况看,1-9月份国内锂辉石提锂约10.7万吨,锂云母提锂约9.5万吨,而盐湖提锂约为7万吨。  

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锂辉石提锂目前使用最多,其中硫酸法是最主流的生产路线。锂辉石中Li2O含量相对较高,普遍处于5.8%-8.1%,其余成分主要包括SiO2、Al2O3。锂辉石提锂通常要先将其破碎研磨,然后筛选出高品位矿石,再使用不同工艺生产出碳酸锂。具体的工艺主要有六种,包括硫酸法、石灰石法、硫酸盐法、氯化焙烧法、氟化学法和纯碱压煮法,其中硫酸法是最为主流的生产工艺,国内大型锂盐厂如天齐锂业、赣锋锂业、融捷股份、宜春银锂等均采用硫酸法。因此下面重点分析硫酸法提锂的工艺及成本。  

硫酸法在实际应用中较为简单,且锂的浸出率较高,因此其商业化应用已较为成熟。具体步骤主要包含五个,一是将破碎后的锂辉石在高温条件下焙烧以提升活性,二是将焙烧后的锂辉石与浓硫酸混合后焙烧,三是水浸生成硫酸锂溶液,四是在溶液中加入石灰粉、硫酸以除杂质,五是蒸发浓缩后加入碳酸钠溶液,提取沉淀物即可。与其他工艺路线相比,硫酸法高浸出率的优点较为突出,且其他路线存在着效率低、渣量大、物料结块等问题,因此硫酸法的主流地位三年内或难以被取代。 

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锂辉石提锂的总成本中,锂辉石的成本最为重要,且保证原材料的供应稳定对于锂盐厂来说格外重要。我国锂盐厂所用锂辉石以进口为主,澳洲是最主要的进口国。据SMM数据,23年1-8月份,国内锂辉石端碳酸锂产量约为9.4万吨,1吨碳酸锂大约需要8吨含氧化锂6%的锂辉石,且大约5-6吨原矿石可以选出1吨6%品位的锂精矿,则9.4万吨碳酸锂大约需要75.2万吨锂精矿或是376万吨锂原矿,而同期国内锂辉石产量仅为2.4万吨。2022年,澳洲锂辉石产量占到全球产量的85%以上,其七大矿山Greenbushes、MtCattlin、MtMarion等年产能合计达340万余吨。目前锂行业已经形成了海外供给原料、国内进口加工的格局,我国锂盐厂掌握着成本及技术优势,从澳洲等地大量采购锂精矿进行生产。部分国内大型锂盐厂采取对澳矿直接控股的形式,获得锂矿的包销权,从而保证自身原材料供给的稳定。比如天齐锂业参股Greenbushes矿山、赣锋锂业参股MtMarion矿山和Pilbara-Pilgangoora矿山,此外盛新锂能、容汇通用,天益锂业等国内多家一二线锂盐厂均与澳洲矿商签订了包销协议。不同企业采购锂辉石的成本各不相同,从23Q2上市公司季报及半年报披露的数据来看,天齐锂业采购Greenbushes锂辉石的均价约为39789.23元/吨,赣锋锂业包销的MtMarion锂辉石平均售价约为2589美元/吨,赣锋锂业,永杉锂业,瑞福锂业共同包销的Pilbara锂锂辉石平均售价约为3714美元/吨,与MtCattlin签订包销协议的雅化集团也表示目前的澳洲锂矿采购价具备一定市场优势。  

从国内不同锂盐厂的锂产品生产成本看,同样使用锂辉石提锂,在其他成本相差不大的情况下,不同企业的锂产品成本会因矿石资源的自有与否而明显有所不同。对于自有锂辉石矿的企业来说,其综合成本明显低于其他企业。2022年天齐锂业的碳酸锂平均成本约为52371元/吨,而同期外购锂辉石的企业平均成本在150000-400000元/吨,两者差别较为明显。据SMM数据,今年三季度国内辉石一体化企业的碳酸锂现金成本约为53230元/吨,而外购辉石企业的现金成本约为261850元/吨,国内采用锂辉石提锂的企业成本均在53230-261850元/吨之间。2022年国内锂辉石提锂产能约为23万吨,其中天齐锂业产能3.45万吨、赣锋锂业产能4.3万吨、盛新锂能产能3.5万吨、容汇通用产能1.5万吨、雅化集团产能1万吨,即拥有锂辉石外购成本优势的企业产能大约合计13.75万吨,占比约为60%。  

02  盐湖提锂工艺及成本  

全球盐湖卤水主要存在于南美洲,包括智利、阿根廷及玻利维亚,此外中国、美国等地亦有一定分布。根据USGS数据,,2022年全球已探明锂储量约为8900万吨,其中玻利维亚的乌尤尼盐湖锂资源量达2100万吨左右,是全球最大的锂盐湖,但目前该盐湖开发程度较低;排在第二名的是智利的阿塔卡马盐湖,锂储量约为830万吨;阿根廷的科沙里-奥拉罗兹盐湖和奥拉罗兹盐湖的锂储量分别在530万吨和120万吨左右。我国的锂盐湖在青海、西藏、新疆、内蒙古及湖北地区均有分布,其中以青海及西藏地区为主。我国青海、西藏地区盐湖卤水的锂镁比相较国外更低,导致我国盐湖提锂并不适用国外的沉淀法,仅有少部分品位相对较高的西藏盐湖可以使用沉淀法。近年来,我国积极探索适合本地资源禀赋的提锂方法,研发出了吸附法、膜法、萃取法、煅烧法、电化学法,以上方法各具优劣势,并均在实际生产中得以应用,其中吸附法和膜法处于相对主流的地位。  

我国盐湖提锂企业的卤水多为自有资源,其碳酸锂生产成本明显低于外购锂辉石的企业,也低于自有锂辉石的企业。从上市公司披露数据来看,2023年上半年蓝科锂业的碳酸锂平均综合成本约为37948元/吨,藏格矿业约为41495元/吨。据SMM数据,今年三季度国内盐湖一体化企业的现金成本约为27409元/吨,相应的生产利润183020元/吨。可见我国盐湖提锂成本处于低位,即使考虑到折旧等费用,单吨成本大概率在50000元/吨以下,生产利润较为丰厚。 

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03  锂云母提锂工艺及成本  

我国锂云母资源较为丰富,主要集中在江西地区,且当前锂云母提锂路线主要在国内使用。我国江西宜春凭借丰富的锂云母资源而被称为“亚洲锂都”,当地可探明锂储量约为260万吨,其中最大的宜春钽铌矿厂储量可达110万吨左右。同样作为硬岩型锂矿,锂云母的原矿品位明显低于锂辉石,大约在0.2-0.6%。较低的锂含量意味着提锂过程中矿石单耗较高,一吨碳酸锂大约需要消耗18吨锂云母精矿,或者8吨左右的锂辉石精矿,这导致了锂云母提锂的加工费用通常要高于锂辉石提锂。  

云母提锂的生产工艺先后经过了石灰石焙烧法-硫酸法-硫酸盐法,相关企业通过不断提高完善自身提锂工艺,以达到降本增效的目的。起初行业普遍采用石灰石焙烧法,具体是将锂云母精矿和石灰石按比例混合后进行高温焙烧,再经过一系列工序达到分离提纯的目的。石灰石焙烧法工艺简单,但存在着能耗大、产品中锂含量低的缺点,已经被市场所淘汰,取而代之的是硫酸法。硫酸法是将锂云母和浓硫酸在适宜温度下进行酸化焙烧生成酸化熟料,然后将其水浸以获得硫酸锂溶液,然而该方法存在污染高、腐蚀设备等问题。后来有人将硫酸换为硫酸盐,提高了浸出率且解决了设备腐蚀的问题,但环境污染问题仍未得到明显解决。在此基础上,国内云母提锂公司不断改进提锂工艺,比如永兴材料采用复合盐低温焙烧技术,精准稳定的温度控制使得锂的浸出率得以大幅提升,优化后的燃烧工艺使辅料成本大幅下降,分段磨矿技术则有效提高了锂收得率。  

国内锂云母提锂的主产地是江西宜春,当地大型企业多用自有云母矿进行生产。截至2022年底,我国共有云母提锂年产能约25万吨,其中南氏锂业约6万吨、永兴材料约3万吨、国轩高科约2.5万吨、江特电机约2万吨、九岭锂业约1.5万吨,以上企业占到国内云母提锂总产能的60%。据上市公司披露数据,以上公司中除南氏锂业需要外购云母以外,其余公司多自有云母矿山。其中永兴材料拥有的云母矿来自子公司花桥矿业的化山瓷石矿矿权以及联营公司花锂矿业的白水洞高岭土矿矿权,国轩高科则主要由子公司国轩矿业和花锂矿业供给,江特电机在宜春地区现拥有锂瓷石矿2处采矿权和5处探矿权,九岭锂业也坐拥着宜丰花桥大港瓷土矿。  

云母提锂成本方面,自有矿山与否对于总成本高低影响较为显著。据SMM数据,截至2023年三季度,国内外购锂云母提锂的现金成本在148655元/吨左右,而云母一体化企业的现金成本约为65460元/吨。在2023年二季度时,这两个指标分别为217445元/吨和65022元/吨。从半年报披露数据来看,2023年上半年永兴材料碳酸锂综合成本约为56332元/吨,低于SMM数据,或因其技术水平及采矿成本均具一定优势。总的来说,自有云母矿对于企业降本意义重大,外购锂云母的企业明显偏高,在锂价低位时甚至出现亏损。  

04  总结与建议  

我国碳酸锂生产成本根据原材料种类及来源而明显分化,整体而言盐湖提锂成本最低,而外购锂辉石提锂成本最高。在不考虑社会责任等原因的前提下,企业关停点通常在现金成本上下,因此我们重点关注现金成本。2023年初至今我国盐湖提锂产量占比约为25.7%,目前平均成本大约在25000-50000元/吨;锂辉石提锂产量占比39.3%,其中自有锂辉石企业的平均成本约为50000元/吨,外购锂辉石企业的平均成本约为260000元/吨,其中前者占比过半;锂云母提锂产量占比约为34.9%,其中自有锂云母企业的平均成本大约为65000元/吨,外购锂云母企业平均成本在200000元/吨以上。因此,将平均现金成本排序:盐湖提锂<自有锂辉石提锂<自有锂云母提锂<外购锂云母提锂<外购锂辉石提锂。这也解释了近期锂价大幅下跌至低位时,有部分锂盐厂在亏损压力下选择停产检修。因此,我们建议在锂价下行过程中,需要关注锂盐厂的成本支撑影响。  



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