鹏程万“锂”系列报告：碳酸锂生产情况分析

期货研究报告|有色金属专题2023-03-31 鹏程万“锂”系列报告-碳酸锂生产情况分析 研究院新能源&有色组 研究员 陈思捷 021-60827968 chensijie@htfc.com从业资格号：F3080232投资咨询号：Z0016047 师橙 021-60828513 shicheng@htfc.com从业资格号：F3046665投资咨询号：Z0014806 付志文 020-83901026 fuzhiwen@htfc.com从业资格号：F3013713投资咨询号：Z0014433联系人 穆浅若 021-60827969 muqianruo@htfc.com 从业资格号：F03087416 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 策略摘要 近年来，全球经济产业结构和能源供给结构向绿色低碳转型，新能源产业加速发展。作为新能源汽车与储能行业的重要原料，碳酸锂加个�现大幅波动，其供需的变化情况和价格走势受到广泛关注。碳酸锂的主要生产原料有锂辉石、锂云母及卤水，原料的分布和储量直接影响碳酸锂的生产成本与价格走势。不同的生产工艺之间各有优劣，成本也具有较大差异。 在供应方面，根据SMM的数据显示，近年来我国碳酸锂产能处于逐年上升的走势，2022年，中国碳酸锂产能54万吨，产量约34万吨，同比增加39.1%，预计2023年还将有大量产能释放，产量也会高速提升。需求方面，未来新能源汽车与储能仍是未来碳酸锂消费的主要增长领域，在新能源汽车方面，根据中汽协预测，2023年新能源汽车销量为900万辆，同比增长35%。储能方面，预计今年国内光伏装机将达到120GW，同比增长37.1%，由于多地规定光伏装机需要配备储能，因此也将带动锂消费，未来几年，随着新能源产业不断发展，碳酸锂消费将保持高速增长。 本文将从碳酸锂产业概况、生产情况、成本利润分析、价格走势、进�口情况及重点生产企业等方面对碳酸锂进行介绍。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 策略摘要1 碳酸锂生产概况4 碳酸锂产业链简介4 1.碳酸锂生产4 1.1使用锂辉石生产碳酸锂4 1.2使用锂云母生产碳酸锂7 1.3使用盐湖卤水生产碳酸锂9 1.4碳酸锂生产方法总结10 2.碳酸锂产品分类10 3.碳酸锂供应情况12 全球碳酸锂供应情况12 中国碳酸锂供应情况13 4.碳酸锂生产成本及利润分析15 5.碳酸锂价格走势16 6.碳酸锂进�口情况18 7.碳酸锂供需平衡18 8.碳酸锂主要生产企业简介19 赣锋锂业：产业链一体化19 天齐锂业：锂资源优势21 其他企业：关注企业资源自给率22 图表 图1:碳酸锂产业链全景图4 图2:硫酸法生产碳酸锂工艺流程5 图3:锂辉石精矿(6%,CIF中国)均价丨单位：美元/吨6 图4:中国浓硫酸（98%）价格走势丨单位：元/吨6 图5:不同方法生产碳酸锂产能占比10 图6:2023年2月不同原料生产碳酸锂产量占比10 图7:全球锂储量丨单位：万吨12 图8:全球锂储量分布丨单位：%12 图9:中国碳酸锂产能分布情况丨单位：%13 图10:中国碳酸锂产能产量丨单位：吨13 图11:中国碳酸锂月度产量丨单位：万吨14 图12:硫酸法法生产成本占比15 图13:吸附法生产成本占比15 图14:碳酸锂行业平均成本及利润丨单位：万元/吨16 图15:硫酸法碳酸锂成本及利润丨单位：万元/吨16 图16:吸附法生产碳酸锂成本及利润丨单位：万元/吨16 图17:锂辉石精矿(6%,CIF中国)均价丨单位：美元/吨16 图18:碳酸锂价格走势丨单位：万元/吨17 图19:电池级碳酸锂价格及涨跌幅丨单位：万元/吨17 图20:工业级碳酸锂价格及涨跌幅丨单位：万元/吨17 图21:碳酸锂进口量丨单位：万吨18 图22:碳酸锂�口量丨单位：吨18 图23:碳酸锂进口价格丨单位：万美元/吨18 图24:碳酸锂�口价格丨单位：万美元/吨18 图25:公司资源分布20 图26:公司矿产资源布局21 表1:硫酸法生产碳酸锂主要原料及辅料表6 表2:典型锂云母精矿中元素含量及矿物分布7 表3:两万吨项目主要原辅材料消耗8 表4:锂云母提锂各工艺方法优缺点比较8 表5:碳酸锂产品化学成分表丨单位：%11 表6:碳酸锂产品水含量表丨单位：%11 表7:电池级碳酸锂化学成分表丨单位：%11 表8:全球主要矿场项目情况12 表9:2022年中国主要碳酸锂生产企业情况丨单位：吨14 表10:中国碳酸锂供需平衡表丨单位：实物吨19 表11:赣锋锂业权益储量20 表12:赣锋锂业产能丨单位：吨21 表13:天齐锂业权益储量22 表14:天齐锂业产能丨单位：实物吨22 表15:其他企业资源自给率情况丨单位：LCE/万吨23 碳酸锂生产概况 碳酸锂产业链简介 碳酸锂属于锂产业链最重要的组成部分，上游端主要是使用原料制造碳酸锂，生产碳酸锂的主要原料有锂辉石、锂云母及卤水，主要辅料有硫酸、碳酸钙、纯碱等，除了主产品碳酸锂外，其他主要复产物有氢氧化镁、氢氧化钡、石灰石渣等。碳酸锂下游主要用于各类锂电池正极材料制备及电解液生产，终端产品主要是新能源汽车、两轮车、3C电子及储能等。 图1:碳酸锂产业链全景图 数据来源：百川盈孚华泰期货研究院 1.碳酸锂生产 对于碳酸锂生产，从原料端分类，锂主要来源于锂辉石、锂云母及盐湖卤水，下面对使用几种原料生产碳酸锂的工艺流程及主要原料进行分析。 1.1使用锂辉石生产碳酸锂 锂辉石是最主要的锂工业矿物来源，是富锂花岗伟晶岩中的特征矿物，主要生成于花岗伟晶岩脉中，与其他辉石族矿物不同，锂辉石是一种伟晶岩矿物，常与水晶、电气石、绿柱石等伴生。 锂辉石的化学组成LiAl[Si2O6]，其中Li2O的理论含量高达8.03%。锂辉石精矿一般含Li2O为6.3-7.5%。实际上通常含量在2.91-7.66%范围。 常见的锂辉石呈板状、柱状或不规则状,柱面纵纹发育。化学成分主要为Li2O、Al2O3和SiO2,另有Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量离子。不同的微量离子使锂辉石具不同的颜色，如翠绿色锂辉石是由Fe2+所致，而Mn2+则使锂辉石变成紫色。 从全球分布来看，澳洲锂辉石储量较多，中国锂辉石则主要分布在四川地区。根据《2021年全国矿产资源储量统计表》，全国氧化锂储量为404.68万吨，四川氧化锂储量为117.8万吨，占比29.11%。四川锂矿主要集中在甘孜州的甲基卡和阿坝州的可尔因两大矿田，目前具有采矿权的矿山主要有6个，分别为甘孜州的康定甲基卡、德扯弄巴、雅江措拉锂辉石矿和阿坝州的李家沟、马尔康党坝、业隆沟锂辉石矿。 以锂辉石生产碳酸锂，工业上比较成熟的工艺是硫酸法，生产原理是硫酸与β-锂辉石在 250-300℃下发生置换反应，生成硫酸锂，然后再分离�碳酸锂。主要流程有： （1）先将选矿获得的含有5.5%-7.5%Li2O的锂辉石精矿在高温回转炉中高温焙烧成β-锂辉石，冷却后球磨； （2）与93%-98%的足量硫酸进行混合，送入250℃的酸化回转炉焙烧； （3）冷却后水浸，加石灰石调节pH至5，得到10%左右的粗硫酸锂溶液，再用石灰调pH至11； （4）加入碳酸钙除钙、镁、铁、铝等杂质； （5）蒸发清夜至20%左右硫酸锂净化液； （6）加入碳酸钠沉淀成碳酸锂； （7）离心脱水、滤饼烘干得到碳酸锂。 图2:硫酸法生产碳酸锂工艺流程 数据来源：百川盈孚华泰期货研究院 除了硫酸法外，也可以使用锂辉石与硫酸盐混合烧结生产工艺，主要将锂辉石精矿和K2SO4在一定温度下进行结合烧结，在经过一系列的物理和化学反应之后，所配入的硫酸盐当中的金属元素会将矿石中的锂置换�来，进而生成具有可溶性的硫酸盐。产生的主要杂质是难溶于水的化合物，可以在在烧结后将熟料做浸�分离，锂离子进入到溶液，在经过净化、浓缩和沉淀后，最终得到碳酸锂产品。这种方法的优点是原料具有通用性，所有的锂矿石都可以进行分解。但也存在着生产成本过高，产品被钾污染的缺陷。 除了上述工艺，还可以使用碳酸钠加压浸�生产工艺生产碳酸锂，具体生产工艺，需要先进行β-锂辉石生产，再将β-锂辉石球磨至0.074mm，然后按照要求的比例混入碳酸钠当中，在反应器中将温度加至200℃后加压浸🎧，然后通入二氧化碳气体，得到碳酸氢锂溶液，过滤后将残渣去除，然后加热至95℃后将二氧化碳逐🎧，最后再采取相应的措施，就可以获得碳酸锂产品，相较于硫酸法，此工艺更加简短，生产周期也比较短。 表1:硫酸法生产碳酸锂主要原料及辅料表 序号 名称 规格 吨耗（t/t） 1 锂辉石 5-10mm 8.64 2 浓硫酸 98% 2.60 3 碳酸钙粉 / 0.40 4 碳酸钠 / 1.81 5 片碱 配置32%NaOH碱液 0.05 6 天然气 含硫率≤200mg/L 1,135.32m3 7 水 17.85 8 电 2,500KWh 数据来源：公司环评公告华泰期货研究院 图3:锂辉石精矿(6%,CIF中国)均价丨单位：美元/吨图4:中国浓硫酸（98%）价格走势丨单位：元/吨 60001200 50001000 4000800 3000600 2000400 1000200 0 2020/01/022020/11/022021/09/022022/07/02 0 2018/01/102019/05/102020/09/102022/01/10 数据来源：百川盈孚华泰期货研究院数据来源：百川盈孚华泰期货研究院 1.2使用锂云母生产碳酸锂 锂云母又称“鳞云母”，成分为KLi1.5Al1.5[AlSi3O10](F,OH)2，含Li2O为1.23-5.90%锂云母属于云母族矿物。它是一种层状硅酸盐，呈玫瑰色、紫色、浅紫色、灰黄色，有时无色，无磁性。锂云母可以提取有价值的金属，如锂、铷和铯。常用的选矿方法有硫酸焙烧法、硫酸盐焙烧法、石灰石法、氯化焙烧法、压力蒸煮法和碱溶法等。 根据相关地质调查局公布数据，世界锂云母资源主要分布在津巴布韦、加拿大、美国、墨西哥和中国等地。其中中国的锂云母资源主要分布在江西宜春、湖南正冲和尖峰岭、广西栗木等地。 表2:典型锂云母精矿中元素含量及矿物分布 元素 含量（wt%） 锂云母 钠长石 矿物分布（％） 石英磷灰石 黄玉 锂磷铝石 O 46.82 55.55 23.38 19.830.10 1.14 － Si 28.75 46.20 24.64 28.34－ 0.82 － A1 11.65 75.29 20.80 –－ 3.87 0.03 K 5.78 100.00 － –－ － － Na 1.87 － 100.00 –－ － － Li 1.64 99.94 － –－ － 0.06 F 3.12 89.78 － –－ 10.17 0.04 Ca 0.20 － 82.32 –17.68 － － H 0.15 99.82 － –0.05 － － P 0.02 － － –79.04 － 20.96 资料来源：生物冶金国家工程实验室华泰期货研究院 使用锂云母生产碳酸锂的工艺主要有石灰石烧结法、硫酸盐焙烧法、硫酸熟化法、氯化被烧法、碱压煮法等。 石灰石烧结法上世纪使用较多，但由于能耗较高，目前已被淘汰，其他生产方法目前仍被各家企业使用，但整体来看，硫酸盐焙烧法使用比较广泛。 在工业生产中，硫酸盐焙烧法主要工艺流程包括换料及焙烧、浸�过滤及碳酸锂生产三部分。 （1）混料焙烧：对锂云母原料进行烘干后，与氧化钙、除杂渣（碳酸钙、硫酸钙）、碳化除杂渣和元明粉，经皮带输送机送入混料机，主要目的是使锂云母和各辅料充分混合均匀。后使用回转窑进行焙烧（以天然气为燃料，在回转窑中段设置喷枪直接燃烧），其控制烧结温度为800-1000℃，在经焙烧之后，锂原料中大部分锂元素以硫酸锂的形式存在于焙烧产物中。焙烧后产物经过强制风冷至100℃左右。 （2）浸�过滤：由于焙烧之后的产物（简称“熟料”）中存在烧结