去年以来,碳酸锂行情大起大落,起伏不定,价格趋势一路走低。目前,电池用碳酸锂价格已跌破10万元/t,预计未来一个时期也难有起色。碳酸锂价格的波动给碳酸锂产业带来了重大影响,除盐湖提锂生产所带来的成本较低,仍有一定的利润空间外,以锂辉石、锂云母含锂矿物为原料的碳酸锂产业已逐渐陷入困境,以锂回收为特征的由电解铝含锂废料生产碳酸锂产业同样受到严重冲击,部分生产的基本工艺落后的企业已陷入停产状态,难以为继。这里,就以电解铝含锂固废生产碳酸锂技术经济做多元化的分析,以期对锂回收行业的可持续发展有所启迪。
所述电解铝含锂固废主要指电解铝行业淘汰的含锂废旧电解质、废旧阴极、碳渣、覆盖料以及所述各项的混合物——大修渣。各种含锂固废的化学组成见下表:
表中除含锂电解质外,其它均为危险,但由于含有一定量的锂,同时含有冰晶石、碳等物质,因此具有较高的利用价值。对上述的资源化利用是近年兴起的新兴起的产业,尤其是2022年以来成为投资热点。
电解铝含锂固废是一种富含锂、铝、氟、钠、碳的重要二次资源。其资源化利用方法,根据解决方法不同分为两种:
一是湿法工艺,该工艺采用酸浸、碱浸或盐浸的方法浸出并选择性分离其中所含有价元素并生产相应的化合物,包括碳酸锂、磷酸锂、氟化锂、氢氧化锂及冰晶石、氟化铝、碳粉、氟硅酸钠等。根据所用浸出剂种类的不同,湿法工艺分为盐酸铝盐法、硫酸铝盐法和硝酸铝盐法,其中采用盐酸铝盐法和硫酸铝盐法者较多。
二是火法工艺,该工艺借用了锂云母、锂辉石生产碳酸锂工艺,将含锂固废与辅料混合后焙烧,再采用水浸或酸浸的办法处理烧成料收得含有锂盐(硫酸锂、氯化锂、硝酸锂或氢氧化锂)的浸出液,然后处理浸出液收得碳酸锂产品。
根据资源利用深度和产品的不同,含锂固废的资源化利用方法又分为单纯分离所含锂元素生产碳酸锂工艺和既生产碳酸锂又进一步对浸锂后残渣进行利用,将所含冰晶石等分解溶出,制得含铝、氟、钠溶液,以该溶液为原料生产氟化铝或冰晶石工艺,进一步的,在处理含碳固废时还对碳元素进行分离生产石墨化增碳剂。
按产品方向不同分为由含锂固废生产碳酸锂工艺和生产碳酸锂、冰晶石、硝酸钠工艺。
主要生产设备:混料机、立式焙烧窑或回转焙烧窑、湿法磨浸设备、过滤机、净化反应器、净化过滤机、碳酸锂沉淀反应器、碳酸锂分离及洗涤系统、电池级碳酸锂生产系统、碳酸锂干燥及包装系统、碳酸锂母液处理系统等。
主要生产设备:混料机、立式焙烧窑或回转焙烧窑、湿法球磨机、过滤机、净化反应器、净化过滤机、碳酸锂沉淀反应器、碳酸锂分离及洗涤系统、碳酸锂干燥及包装系统、电池级碳酸锂生产系统、碳酸锂母液处理系统(含硝酸钠生产设备)、氟铝浸出反应器、冰晶石合成反应器、冰晶石分离及洗涤系统、冰晶石干燥机、冰晶石母液处理系统。
注:表中所述冰晶石并非一般意义上的再生冰晶石,而是符合国标的高分子比原生冰晶石。
每产出1t电池用碳酸锂,需消耗锂品位为1%的含锂大修渣20.8t,总成本8万元。按目前碳酸锂行情,出售的收益9.2万元,利润1.2万元。
碳酸锂售价在8万元/吨时,碳酸锂出售的收益8万元,与成本持平,即碳酸锂出厂价红线万元/t,即在碳酸锂出厂价8万元时生产企业将无利可图,处于亏损临界点。
每产出1t电池用碳酸锂,需消耗锂品位1%的含锂大修渣20.8t,总成本19万元。产品营销售卖收入总计31.8万元,其中电池级碳酸锂9.2万元,副产品22.6万元,利润12.8万元。
副产品出售的收益冲抵生产成本后尚盈余3.6万元,也就是说即便电池级碳酸锂不计价,依靠副产品出售的收益仍然有3.6万元的利润空间,由此可见,利用大修渣生产电池用碳酸锂、冰晶石和硝酸钠具有较强的抗碳酸锂价格下跌能力。也就是说,碳酸锂价格即便在目前基础上进一步下跌对以该工艺处理大修渣的锂项目几乎无影响。
以上是火法工艺处理电解铝含锂固废,以处理大修渣为例所做的技术经济分析,其结论是:在火法工艺条件下,单纯处理含锂固废生产碳酸锂缺乏抵御市场风险能力,既生产碳酸锂又对含锂固废中的氟、铝、钠元素进行综合利用,碳酸锂价格的持续下跌对生产项目的持续经营无影响(对回收碳粉收入予以忽略)。
根据产品方向不同分为由含锂固废生产碳酸锂及氟硅酸钠工艺、由含锂固废生产碳酸锂和冰晶石工艺和由含锂固废生产碳酸锂、氟化铝、氟化钠工艺。这里就前两种工艺进行论述、分析。
主要生产设备:研磨设备、选择性浸出设备、过滤机、净化反应器、净化过滤机、碳酸锂沉淀反应器、碳酸锂分离及洗涤系统、电池级碳酸锂生产系统、碳酸锂干燥及包装系统、碳酸锂母液处理系统。
主要生产设备:磨粉设备、选择性浸出反应器、过滤机、净化反应器、净化过滤机、碳酸锂沉淀反应器、碳酸锂分离及洗涤系统、电池级碳酸锂生产系统、碳酸锂干燥及包装系统、碳酸锂母液处理系统、氟铝浸出反应器、冰晶石合成反应器、冰晶石分离及洗涤系统、冰晶石干燥机、冰晶石母液处理系统。
注:表中所述冰晶石并非一般意义上的再生冰晶石,而是符合国标的高分子比原生冰晶石。
每产出1t电池用碳酸锂,需消耗含锂固废20.8t,总成本8.5万元。产品销售收入总计10.8万元,其中电池级碳酸锂9.2万元,副产品1.6万元,利润2.3万元。
当碳酸锂售价在6.9万元/吨时,碳酸锂销售收入6.9元,副产品销售收入1.6万元,总销售收入8.5万元,与成本持平,即碳酸锂出厂价红线万元/t。在碳酸锂出厂价6.9万元时生产企业将无利可图,处于亏损临界点。
每产出1t电池用碳酸锂,需消耗含锂固废20.8t,总成本16.4万元,产品销售收入29.5万元,其中电池级碳酸锂9.2万元,副产品20.3万元,利润13.1万元。
副产品销售收入冲抵生产所带来的成本后尚盈余3.9万元,也就是说即便电池级碳酸锂不计价,依靠副产品出售的收益仍然有3.9万元的利润空间,由此可见,利用大修渣生产电池用碳酸锂、冰晶石具有比较强的抗碳酸锂价格下跌能力。也就是说,碳酸锂价格即便在目前基础上进一步下跌对以该工艺处理大修渣的锂项目几乎无影响。
(1)在目前碳酸锂价格形势下,单纯地由含锂固废提取碳酸锂具有较高的投资和运营风险,碳酸锂价格的进一步下跌将使此类企业陷入亏损状态。
(2)单纯的由含锂固废生产电池用碳酸锂,从经济效益和环保角度考虑,湿法工艺优于火法工艺。
(3)无论是火法工艺还是湿法工艺,利用电解铝含锂固废既生产碳酸锂又对二次残渣进行资源化利用,以所含氟、铝、钠生产高分子比冰晶石及其它产品具有比较强的抗御市场风险能力,在副产品市场行情报价相对来说比较稳定的情况下,碳酸锂价格的持续下跌对相关企业的生产经营无影响。
(4)综合评估各种各样的因素,对电解铝含锂固废的资源化利用应走锂、氟、铝、钠、碳全元素利用的路子,只有这样才能够有效抵御碳酸锂价格起伏给公司能够带来的冲击。