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187-3313-2385随着清洁能源转型势头强劲,电动汽车越来越受欢迎。超过 1000 万辆电动汽车在路上行驶。这些电池(EV Batteries)依赖于为其提供动力的关键矿物,推动了电池矿物市场的蓬勃发展。
锂离子电池推动电池矿产市场蓬勃发展统计数据显示,到2028年,电池生产对镍、钴、锂和石墨的需求将增长2.5至12.4倍。全球电池金属市场价值 256.6 亿美元,预测期内的复合年增长率为 8.5%。
以下是2022年全球电池矿物的产量和价格:
电池矿物质 | 制作 | 2022 年全球产量 | 价格(可能会有所不同) |
锂 | 澳大利亚、津巴布韦、拉美国家 | 130万吨 | 碳酸锂:17,000美元/吨 |
钴 | 澳大利亚、津巴布韦、拉美国家 | 19万吨 | 33,000 美元/吨 |
镍 | 印度尼西亚、菲律宾、南非、俄罗斯、澳大利亚、加拿大 | 330万吨 | 18,000 美元/吨 |
锰 | 南非、澳大利亚、加蓬、巴西、尼日利亚 | 2000万吨 | 7.16 美元/吨 |
石墨 | 南非、澳大利亚、加蓬、巴西、尼日利亚 | 330万吨 | 130万吨 天然石墨片:1,600 美元/吨 |
不断增长的需求导致电池矿物供应链日益紧张,尤其是钴和锂。想做电池矿产的,一定要了解电池矿的不同种类和加工方法。
电池矿物的开采和加工
锂是生产锂离子电池(尤其是正极) 的首选,因为它是最轻的金属,也是电和热的优良导体。
2022 年,全球锂产量为 13 万吨。澳大利亚是世界上最大的锂产地。锂现在产生了全球电池金属市场 30% 以上的收入。那么,如何获得锂呢?
锂的提取有两个来源:卤水生产和硬岩锂生产。
卤水生产更经济,最大的矿床在美洲和中国。智利、阿根廷、玻利维亚和其他拉丁美洲国家是它们的生产国。这种方法是将富含锂的卤水抽到地表,然后在太阳能蒸发池中蒸发浓缩。
下面是一个电池级锂矿加工澳大利亚工厂(使用锂辉石):
粉碎:开采后的原锂矿经过颚式破碎机和圆锥破碎机进行二级破碎。
筛选:然后用振动筛筛分。合格的锂矿进入下一道磨矿工序。
研磨/铣削:矿石经球磨机湿磨成粒度在0.15mm以内。
浮选与磁选:研磨后的锂矿粉首先进入浮选机,去除石英、长石、云母等杂质。然后进入磁选机除铁杂质,得到锂精矿。
煅烧:浓缩物在回转窑中于 1050-1100°C 下 煅烧。
化学处理:最后对锂精矿进行化学处理,生产电池所需的碳酸锂或氢氧化锂。
钴是锂离子电池中 应用最广泛的正极材料。钴是锂离子电池中应用最广泛的正极材料钴是镍和铜开采的副产品,这使得它更难获得。
2022 年,全球钴产量为 19 万吨。刚果占70%,其次是古巴、俄罗斯、菲律宾和澳大利亚。刚果的钴提取来自金沙萨的沉积层状铜矿床。
这钴矿加工在刚果的情况如下:
粉碎:使用颚式破碎机和圆锥破碎机进行破碎。
研磨/铣削:铜钴矿石在球磨机中研磨。
浮选分离:这个过程是在浮选机上完成的。先用硫化物浮选得到铜钴硫化精矿,再用氧化物浮选得到铜钴氧化物精矿
磁选:用湿式磁选机去除磁性矿物,最后得到铜钴精矿。
电池级钴的制备:Co(OH) 2和CoCO 3的制备方法有液相沉淀法、水热法、控制结晶法或溶剂热法。了解电池级钴的制备。
镍是一种银白色金属。由于其高能量密度和存储容量, 它被用于电池的阴极生产。
镍用于电池的阴极生产。
镍的增加对电池制造商来说还有另一个主要优势:它可以减少电池中钴的用量。
适合电池使用的镍矿有两种类型的镍矿:
I 类(硫化镍):品位更高但更稀有的矿床,占当前产量的 37.5%。主要矿物为镍黄铁矿。
II类(红土镍矿):品位低,储量丰富,占目前产量的62.4%。主要矿物有腐泥土矿和褐铁矿。它的采矿越来越重要。
目前,用于电池的镍必须是 I 类,但全球一半的镍产量是 II 类。印度尼西亚是 2 级镍(纯度 99%)的第二大生产国。菲律宾、南非、俄罗斯、澳大利亚和加拿大也是镍生产国。2022 年全球镍产量为 330 万吨。
生产电池级镍,硫化镍的加工即破碎-筛分-磨矿-浮选分离-尾矿回收。但是,矿山很快就会耗尽。
由于红土镍矿储量丰富,电池制造商开始关注红土镍矿的开采。以下是菲律宾红土镍加工厂:
洗涤:用螺旋清洗机 清洗原镍矿。
粉碎:使用颚式破碎机和圆锥破碎机进行破碎。
研磨/铣削:破碎后的矿石在球磨机 中磨成-100目。
磁选:使用湿式磁选机分离磁黄铁矿。经此处理后,-100目磁黄铁矿不符合泡沫浮选分离要求。因此,它在球磨机中被降低到-200目,然后用振动筛进行筛分。
浮选分离:用浮选机分离得到3%的镍精矿和31%的铜精矿。然后回收尾矿中的镍,最终生产出总量为12%的镍精矿。
烘干:精矿被送到转鼓干燥机。
回转窑-电炉还原:烘干后的镍矿进入770℃的回转窑,再进入电炉进一步还原冶炼。
冷却:材料在冷却器中直接冷却。得到最终的镍产品。
除了在钢铁工业中用作合金添加剂外,锰的用途还包括生产电池阴极。
电池级锰为MnSO 4 ,由MnO 2化学制备而成。配制前,必须先取得高品位的氧化锰精矿。2022 年全球锰产量为 20,000,000 公吨。南非是最大的生产国,其次是加蓬、澳大利亚和巴西。
下面是一个氧化锰矿加工厂在尼日利亚:
其脉石矿物为硅酸盐和碳酸盐矿物,伴生铁、磷、镍、钴等,故采用洗矿-重选-磁选工艺流程。
粉碎:将氧化锰原矿送入颚式破碎机和圆锥破碎机进行70mm以内的破碎。
洗涤:使用滚筒筛清洗矿石。
重力分离:大于30mm的材料手选,4.5-30mm的材料用治具重力分离。
磁选:用强磁选机选出4.5毫米以内的最细锰矿。最终获得品位41.23%的锰精矿,回收率达到93.6%。
石墨是一种柔软的灰黑色矿物。由于其成本低、储量丰富、循环寿命长等优点, 一直是电池负极材料的首选。石墨用于生产电池阳极
片状石墨用于电池级石墨。是一种晶体直径大于1μm的天然石墨,采自碳质变质岩。鳞片石墨品位高,含碳60-80%,但石墨颗粒常嵌在粘土中。
对优质鳞片石墨的需求旺盛。2022 年,全球石墨总产量为 130 万吨。中国是其最大的生产国(占 63%),其次是莫桑比克、巴西、俄罗斯、加拿大、印度和韩国。
鳞片石墨加工如下:
粉碎:石墨原矿经颚式破碎机和圆锥破碎机 破碎,并设置振动筛进行筛分。粒径将减小到 10-20 毫米。
研磨:使用棒磨机进行粗磨,然后进入溢流式球磨机进行重磨。
分类:螺旋分级机筛选出大片石墨
浮选分离:用浮选机去除无用杂质,得到高品位鳞片石墨精矿。
纯化:如需高纯石墨,可通过化学处理进一步提纯,鳞片石墨纯度可达97-99%。
许多其他金属也在电池制造链中发挥着重要作用。我们的设备可以回收这些金属,无论它们是来自原材料的主要产品还是来自生产的副产品。
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