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碳酸锂的基础知识及产业链分析

发布时间：2024-07-02

赣州神谷锂新材料科技有限公司，总部位于赣州高新技术产业开发区。主要经营产品为：草酸锂、偏硼酸锂、四硼酸锂和锂资源的综合利用、锂辉石原矿代加工精矿，锂精矿代加工锂盐的贸易加工科技型企业，具有丰富的专业技术资源。主要合作企业多为上市公司，其中包括赣锋锂业（锂业龙头世界五百强）；四川能投鼎盛；盛新锂能（上市公司），九江容汇；川能动力；容百科技（材料龙头）；贝特瑞（宁德主要供应商）；南通瑞翔（国企）；巴斯夫（世界五百强）；厦门象屿（世界五百强）等企业都有深度合作，并得到较高认可度。具体介绍如下

一、什么是碳酸锂？碳酸锂的分类

碳酸锂，是锂的碳酸盐，分子式 Li2CO3，分子量 73.891，熔点 720℃，沸点 1342℃，密度 2.11g/cm3，外观呈白色粉末。是一种无机化合物，无色单斜系晶体，微溶于水、稀酸，不溶于乙醇、丙酮。用作陶瓷、玻璃、铁氧体等的原料，元件喷银浆等，医学上用以治疗精神忧郁症。

锂是自然界中最轻的金属，拥有电化学活性强、比热容高、电导率较大等理化特性，广泛应用于锂离子电池等新能源材料领域，被誉为“工业味精”；是 21 世纪具应用发展潜力的元素之一，尤其是随着新能源行业的迅猛发展，锂因其“能源金属”的优异特性，成为支撑双碳目标实现的战略金属元素之一。

1.1 碳酸锂的分类

1.1.1 国家标准

对于碳酸锂分类，一般参考的国家标准是 GB/T11075-2013，电池级碳酸一般采用行业标准 YS/T582-2013。国标 GB/T11075-2013 根据碳酸锂含量不同，分为 3 个牌号，分别是 Li2CO3-0，Li2CO3-1，Li2CO3-2。

1.1.2 终端用途

按照终端用途，碳酸锂可以分为工业级碳酸锂和电池级碳酸锂。二者在纯度上不同，电池级碳酸锂的纯度要高于工业级碳酸锂，一般碳酸锂含量 98%-99%的是工业级碳酸锂，碳酸锂含量≥99.5%是电池级碳酸锂。工业级碳酸锂和电池级碳酸锂的应用范围也有较大差异，电池级碳酸锂主要应用于新能源锂电池，工业级碳酸锂主要应用于传统陶瓷、玻璃等行业，工业级碳酸锂和电池级碳酸锂相比，纯度低，杂质多，不能直接用来做锂电池的正极材料，进行提纯制备处理提高碳酸锂的纯度后才可以应用到锂电池中。由于电池级碳酸锂的纯度更高，因此价格也会比工业级碳酸锂更高。

其他规定还有：（1）磁性物质含量≤0.0003%；（2）水分含量≤0.25%；（3）粒度 d10≥1μm，3μm≤d50≤8μm，9μm≤d50≤15μm （4）外观要求是白色粉末，目视无可见杂质。

2 .碳酸锂产业链

碳酸锂产业链上游为原材料的采集，主要分为锂矿山和盐湖，锂矿山主要产出锂辉石原矿和锂云母原矿。碳酸锂产业中游主要是锂盐产品。从锂辉石原矿制得的氢氧化锂经过加工后得到工业级碳酸锂和电池级碳酸锂；从锂云母原矿中制备得到工业级碳酸锂和电池级碳酸锂；由盐湖卤水中可以制备得到工业级碳酸锂及氯化锂，其中氯化锂可以通过回收提锂技术得到金属锂。碳酸锂的终端消费主要是工业级碳酸锂和电池级碳酸锂的应用。电池级碳酸锂最终用于下游产业的电子消费，新能源电池是最主要的应用方向；而工业级碳酸锂可以用于润滑剂、催化剂、传统陶瓷、玻璃等行业，同时也可以经过提纯处理得到电池级碳酸锂应用到新能源产业。金属锂同时还可以用于医学治疗精神疾病。

2.1 碳酸锂的上游生产

2.1.1 生产工艺

碳酸锂的原料一般有锂辉石、锂云母和盐湖卤水。近年来我国在积极开发盐湖锂资源，但是盐湖卤水中的镁的含量很高，而镁和锂又很难分离，所以一般会使用锂矿石去提取。

矿石提锂与卤水提锂由于原料路线不同形成两种生产工艺。就现实情况而言，我国的矿石提锂技术在工艺和产能上具有较大优势，成为当前主流；而卤水提锂技术则发展相对较慢，但近年来青海盐湖卤水提锂技术取得重大突破，虽然青海已有大规模卤水提锂项目投产，但是由于资源和成本的限制，今后国内碳酸锂生产将仍由矿石提锂主导，并将长期保持该格局。

我国锂辉石矿产资源丰富，四川省康定甲基卡是世界第二大锂辉矿地，储量高达 188.77 万吨，锂品位也比较高，容易开采利用。江西省宜春市拥有世界储量最大的锂云母矿山，经探明可利用的氧化锂资源在 250 万吨以上，可生产出氧化锂品位在 4%左右的锂云母精矿约 6250 万吨，市场潜力巨大。由于原矿含量和组分不同也有不同工艺。

（1）利用锂辉石生产碳酸锂工艺

由于锂辉石的化学组成简单，锂含量较高，化学惰性强，一直以来是提锂的主要矿石资源之一。锂辉石的化学式及化学组成如下表所示。

锂矿石提锂过程一般都需要经过破碎、研磨筛选出品位高的锂精矿，再经过不同的工艺条件下得到锂盐产品。按照提锂介质不同，锂辉石提锂工艺主要包括六大类，即:硫酸法、石 4 灰石法、硫酸盐法、氯化焙烧法、氟化学法和纯碱压煮法。综合生产工艺，能耗以及技术工艺难度。目前硫酸焙烧法为主流生产工艺，目前各大生产企业也大多都采用硫酸法进行锂的提取。

当前利用锂辉石制备碳酸锂的生产工艺较为成熟。该法的优点是：收率高；可以从含锂量较低(1%～1.5%)的矿石中提取；浸取焙烧液中锂含量高(35g/L-55g/L)。缺点是:相当量硫酸与纯碱反应生成价值较低硫酸盐；加入硫酸进行焙烧，环保压力大，尾气处理投资和运行费用较高。因此，硫酸法应控制硫酸加入量。

（2）利用锂云母生产碳酸锂工艺

虽然锂辉石元素构成简单，含锂品位高且储量丰富，是矿石提锂的主要原料，但高寒高海拔采选环境一定程度上限制了其工业化开发和利用。我国锂云母资源储量同样丰富，江西宜春拥有世界上最大的伴生锂云母矿床，并且锂云母中含有价值很高的铷和铯，因此开发高效提锂工艺对锂云母资源的综合利用具有重要意义。不同于锂辉石，锂云母化学成分复杂，含锂品位较低，伴生有大约 2.14%的铷和 0.91%的铯，我国 55%的铷、铯资源来源于锂云母。且锂云母含有 5%-10%的氟，会在提锂过程中产生锂损，影响锂的浸出。因此，开发锂云母高效提锂工艺需综合考虑铷、铯的回收以及氟的影响。