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电池矿产生产:锂钴镍锰石墨

发布时间:2023-03-21 11:28:22 发布作者:鑫海矿装

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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)

澳大利亚、津巴布韦、拉美国家

130万吨

碳酸锂:17,000美元/吨

澳大利亚、津巴布韦、拉美国家

19万吨

33,000 美元/吨

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

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

1. 锂矿采选

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。

2. 钴矿开采及加工

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。

3. 镍矿开采及加工

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。 

4. 锰矿开采及加工

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%。

5.石墨开采及加工

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。

更多关于电池矿物提纯的问题,欢迎来电或咨询在线客服,获取报价和资料。


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