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产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析
  • 来源:和达资本
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  • 发布时间:2017-12-15
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摘要碳酸锂,一种无机化合物,化学式为Li2CO3,为无色单斜晶系结晶体或白色粉末。密度2.11g/cm3。熔点618℃(1.013*10^5Pa)。

前言

碳酸锂,一种无机化合物,化学式为Li2CO3,为无色单斜晶系结晶体或白色粉末。密度2.11g/cm3。熔点618℃(1.013*10^5Pa)。溶于稀酸。微溶于水,在冷水中溶解度较热水下大。不溶于醇及丙酮。可用于制陶瓷、药物、催化剂等。常用的锂离子电池原料。根据品质不同,碳酸锂分为工业级碳酸锂和电池级碳酸锂两种类型。

一、行业总述

1、碳酸锂简介

碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂制品的基础材料,因而成为了锂行业中用量最大的锂产品,其他锂产品其本上都是碳酸锂的下游产品。碳酸锂不仅可以直接使用,还可以作为原料制备各种附加值高的锂盐及其化合物,广泛应用于锂电池、催化剂、半导体、陶瓷、电视、医药、原子能工业等领域,但是在高技术应用领域如彩色萤光粉、药用及锂电池等电子材料对碳酸锂质量的要求很高,工业级碳酸锂必须通过精制除去其中的无机盐类等杂质才能达到各种不同专用品的质量指标要求。碳酸锂的应用已经超过了100种用途,目前大家对它的关注则主要是跟新能源汽车和新能源挂钩。

2、碳酸锂产业链条

产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析

3、产业发展现状

全球碳酸锂行业集中度高,全球三大厂商SQM、FMC、雅宝共占市场份额的50%以上,主要厂商对下游企业的议价能力很强,拥有较强的定价权,可按照市场供需情况和生产成本的变化调节价格。

我国锂资源含量居世界第五,但国内碳酸锂生产企业受资源和生产工艺限制,产能供需十分有限,目前智利和澳大利亚占据着全球70%以上的碳酸锂产能。

从全球碳酸锂碳酸锂供应来看,主要包括卤水提锂和矿石提锂两种方式,其中又以卤水提锂为主导,大约占供应量的70%左右,其中智利地区的就占全球锂产品供应的50%。

4、碳酸锂制取工艺

碳酸锂制取工艺因使用资源的不同而分为两大类:矿石提锂和盐湖卤水提锂。国外公司生产碳酸锂的主要原料是盐湖卤水。

(1)矿石提炼

矿石提锂,是指用锂辉石、锂云母等固体锂矿生产碳酸锂和其他锂盐产品。矿石提锂历史悠久,技术较为成熟,其工艺主要有石灰石烧结法和硫酸法。目前最主要的方法是硫酸法,即将锂辉石(一般含氧化锂4-6%)进行焙烧转型,与硫酸混合生成硫酸锂,经浸出、净化、蒸发、沉锂、干燥等工序,制得初级材料碳酸锂成品。

矿石提锂的产能主要集中在我国。我国锂行业的主要企业均为矿石提锂企业。由于国内已开采的锂矿品质不稳定且生产规模较小,不能满足企业生产需要,近年来我国锂行业生产企业所需矿石基本上以进口为主。

我国矿石提锂企业所采用的硫酸法加工锂矿石的工艺技术经过数十年的发展已较为成熟,由于该工艺所处理的原料为锂辉石精矿,原料化学组成较稳定简单,除硅和铝主要杂质外,其它杂质含量均很低,因而工艺过程易于控制,产品质量稳定可靠,并在近年来世界锂产品需求日益旺盛的背景下,得到了快速发展。

(2)盐湖卤水提锂

盐湖卤水提锂,是指从含锂的盐湖卤水中提取碳酸锂和其他锂盐产品。盐湖卤水提锂通常要经过盐田日晒、分阶段得到不同盐类、除去杂质元素、得到较纯锂盐溶液等阶段,最后将锂盐从溶液中分离提取,得到所需锂盐产品。目前世界上卤水提锂技术主要有沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法等。

盐湖卤水中微量锂与大量碱金属、碱土金属共存,特别是镁与锂化学性质极其相似,镁锂分离很困难,因此盐湖卤水提锂的最主要影响因素有两个:一是盐湖中锂含量的高低,通常盐湖锂含量越高成本越低;二是盐湖中镁锂比,一般镁锂比越小越好。此外,由于盐湖卤水的物理化学性质的特殊性及其自然环境与技术的制约,液体钾盐和锂盐在开采过程中受结盐、结晶顺序和结晶转化等各种因素的影响,会导致卤水的产量和质量出现大幅度下降。所以,要实现盐湖卤水提锂的工业化,必须根据盐湖卤水的具体条件,研究出经济可行的镁锂分离技术和经济实用的生产工艺。

(3)矿石提锂与盐湖卤水提锂的比较

1)盐湖卤水提锂的成本分析

目前全球主要的碳酸锂产能集中于盐湖卤水提锂。盐湖卤水提锂的优势在于其资源丰富,如果能较好地综合利用卤水中的钾、硼、镁等其他资源,可降低工业级碳酸锂的生产成本。盐湖卤水开发通常是对各有用成分进行分别提取,而不是单纯提锂。盐湖卤水提锂的生产成本低,其关键是它的开采、浓缩成本已计入盐湖卤水开发的钾盐及其他产品中。所以,盐湖提锂的成本低廉实际上取决于与钾盐及其他产品共同分摊成本。盐湖锂资源的开发是一个系统工程,必须考虑钾、镁、锂、硼、钠、溴等元素的综合利用,不可能就单一锂产品进行直线扩产,否则生产成本将大大提高,极不经济。

世界三大盐湖提锂企业SQM、FMC和Chemetall都是盐湖卤水综合开发企业,其生产过程是使用在提取了钾、硼、镁等资源后剩余的浓缩卤水生产碳酸锂,从而降低各项产品的生产成本。此外,从产品结构来讲,其主要产品是钾肥、硼肥等其他产品,锂产品仅占很小的部分。

2)矿石提锂和盐湖卤水提锂的生产特点

国内外几十年盐湖资源开发的实践表明,由于盐湖卤水中钾、硼、镁等化学物质复杂,物理化学性质特殊,卤水提锂工艺受自然环境与技术的制约较大,生产过程不易控制,因而产品产量、质量波动均较大。到目前为止,盐湖卤水提锂所直接生产的碳酸锂仅能作为工业级碳酸锂,还需要进一步加工、增加后续成本后才能转化为电池级碳酸锂、高纯碳酸锂等高端锂产品。

此外,盐湖是多矿种的动态矿床,又是多来源、多因素联合形成的地质体。盐湖表层卤水、晶间卤水和补给河流、地下水之间存在着广泛的水力联系,而卤水提锂需要大量淡水资源,过度的开采会导致盐湖区域生态破坏,影响盐湖资源的合理开采和可持续利用。

相对于盐湖卤水提锂, 矿石提锂具有以下优势:

A、矿石提锂工艺技术成熟,产品质量稳定可靠。矿石提锂工艺经过50多年的发展已趋于成熟,同时由于该工艺采用的原料为锂辉石精矿,原料化学组成较稳定,杂质成分较少,且除硅和铝外的其他杂质含量低,因而工艺过程易于控制,产品质量稳定可靠。

B、矿石提锂工艺灵活,可实现多种锂化合物同时生产。矿石提锂工艺灵活,可以用酸化焙烧后的硫酸锂浸出液和其他廉价的化工原料直接生产其他多种锂产品。盐湖卤水提锂的直接产品是工业级碳酸锂,要加工成其他锂产品,还必须进一步加工,从而增加生产成本。

综上所述,盐湖卤水提锂和矿石提锂两种生产工艺,采用不同类型的原料、不同的生产工艺,产出不同品级的碳酸锂产品,两者各有优势。可以预见在未来相当长一段时期内,矿石提锂和盐湖卤水提锂将并存发展。

(4)国内外盐湖卤水提锂的区别

1)开采工艺的区别

西藏矿业、西部矿业集团、盐湖股份、SQM、FMC和美国雅宝等公司掌握着全球著名的盐湖,不同盐湖,镁锂比值也有很大的差别,运用的开采工艺也会“因湖而异”。

中国是个多盐湖的国家,但其中大部分较分散不利于大规模开采,且镁锂比较高。国外能够利用经典的沉淀法从卤水中大规模开采锂,一个重要的原因是卤水中镁锂比较低或者不含镁。经典的沉淀法不适合(西藏扎布耶盐湖等除外)从中国绝大部盐湖卤水中提锂,主要原因有:①该法要求卤水中 Li+质量浓度大于 0.5 g/L,而中国大部分盐湖卤水低于此值;②该法要求卤水中 Ca2+和 Mg2+含量不能太高,尤其是 Mg2+不能太高,而中国大部分低锂盐湖中 Ca2+和 Mg2+含量普遍较高;③该法要求干旱、降雨量少、日照时间长、年蒸发量大的特殊地理条件,但中国内地的盐湖多不能满足此要求。

下表是全球已开发的著名盐湖提锂技术:

产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析

资料来源:网络公开资料

2)开采成本的区别

产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析

资料来源:上海空间电源研究所

(5)锂辉石和锂云母提锂的区别

1)成本方面

锂辉石精矿目前价格在1000美金左右,按照1吨碳酸锂需要8吨6%锂辉石精矿计算,原料成本在5.6-6万,再加上两万多的制造成本,整体的成本在8万左右。锂云母提锂这边,4%锂云母精矿价格2000元左右,制取1吨碳酸锂目前控制在14-15吨之间,算下来原料成本控制在3万元左右,但整个加工成本比锂灰石稍微高一点,差不多是3-4万,整体成本也可控制在7万左右,锂云母具有的成本利润优势。

2)提锂技术方面

锂辉石提锂是个比较传统的技术,很成熟,锂云母的技术是一个新的技术,云母提锂工艺发展较晚,大多数工艺发展都不成熟。相对于锂辉石精矿,锂云母中Li2O含量仅3.5%~4.0%左右,但是,其还含有较丰富的 K、F、Rb、Cs 以及 Al2O3。如何综合利用锂云母中的各种有价值的元素是这种低品位的含锂矿物利用的关键。相对于锂辉石精矿提锂工艺来说,如何提高锂云母品位,减少浸出过程、分离过程的渣量,在浸出过程中尽可能将有价元素经济地将他们分离开来,工艺流程尽可能短,同时能处理好设备的腐蚀问题是锂云母提锂工艺选择应该考虑的问题。

二、需求侧分析

1、碳酸锂供需因素分析

锂产品与下游行业的关联性较强,锂产品下游行业众多,广泛分布于电子、化工、特种工程塑料、医药、橡胶、核工业、航空航天、金属冶炼等领域。上述行业的发展以及周期性变化都将对锂产品的市场需求状况产生不同程度的影响。锂电池行业的可持续发展对锂产品的存量需求和增量需求是刚性的、强劲的,同时,有色金属冶炼行业以节能减排为主的技术进步将进一步提高对锂产品的需求。

据立木信息咨询发布的《中国碳酸锂市场预测与投资战略研究报告(2017版)》显示:2016年全球碳酸锂产量为24.42万吨,在新能源车新增产能得到完全释放的情况下,全球碳酸锂产量将快速增长,同时,受新能源汽车产业快速发展的影响,动力电池需求大增,全球碳酸锂消费量22.60万吨,其中电池行业所占份额最大为27%;而在中国的碳酸锂消费结构中,电池领域占了41%。

自2015年上半年,碳酸锂供需失衡已初见端倪,到了下半年,这种失衡情形尤为突出,让材料及电池企业都感受到了前所未有的压力。随着2016年新能源汽车火爆市场行情及中上游产业链投资扩产潮的持续,对碳酸锂需求进一步扩大。

毫无疑问,把握碳酸锂供应及相应的价格走势,应基于对碳酸锂“供给”与“需求”过往情形及未来趋势的准确判断之上。对于碳酸锂供需矛盾的关键在于:为什么上游锂资源储备丰富与现实供应有巨大缺口?上游锂资源分布格局是不是造成现在碳酸锂供应短缺及相应的价格攀升的源头?

据美国地质调查所2015年的最新数据,世界已查明的锂资源量约为3950万吨,储量约1350万吨(资源量包含未达到经济可采条件的全部原地矿量,储量仅包含经济可采的矿量)。这些锂资源主要集中在南美的锂三角(智利、阿根廷和玻利维亚),为盐湖卤水型;其次是澳大利亚和加拿大,为硬岩型锂辉石;中国卤水型和硬岩型两者都有,且储量巨大。

全球锂资源储量如此庞大,看似并不稀缺,如今中国碳酸锂市场供应却出现短缺局面,主要基于以下原因:

(1)开采锂资源难以一蹴而就,不像下游扩建锂电材料或电芯产能一样,资本一介入就立马可以开动,而是受开采条件、技术、区域差别等诸多复杂因素的限制,以致锂资源开采往往滞后于市场需求增长。

(2)拥有锂资源的碳酸锂生产企业同下游企业一样都是自负盈亏的市场主体,如何把握锂资源开采进度及供给预算、是否启动建设厂房增加产能投放等,都需要考虑投资回报率及可持续的经营,一旦匆忙投入而产出不理想,或将很快面对产能过剩带来的极大经营风险。

(3)锂资源并非都用于电池,还有很多其他用途。中国有色金属工业协会锂业分会的数据显示,在世界锂消费结构中,电池用途仅占35%,其余占到65%(陶瓷和玻璃32%、润滑脂9%、空气处锂5%、连铸保护粉5%、聚合物生产4%、原铝生产1%、其他9%)。在全球用于电池的锂消费中,中国市场也仅是其中之一。

客观因素制约、合理的经营思考及已经签订的供给协议会让上游一批生产企业用于电池的碳酸锂产能投放与下游实际的市场需求产生“时间差”。这个“时间差”意味着并非不想依下游需求快速扩充产能,但这需要一个传导、调节的反应过程。在这个过程中间,碳酸锂供应没增加而需求大幅增加(据观察与推测,上游企业从2015年下半年起,应已开始了扩产进程),涨价也就成为了市场经济的一种自然反应。

2、过去五年和未来五年碳酸锂市场规模

(1)中国碳酸锂市场的需求量预测

根据浙商证券研究所的研究报告预测,到2020年中国电池级碳酸锂和工业级碳酸锂的市场需求将分别达到10.36万吨和6.57万吨,二者合计16.93万吨。

产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析

资料来源:浙商证券研究所

(2)中国碳酸锂的市场规模

根据浙商证券研究所预测2016-2020年中国碳酸锂需求年复合增长率达到18.17%,预计到2021年,中国碳酸锂的需求量将达到20万吨 。假设按照目前市场,电池级碳酸锂主流价在16-16.3万元/吨,工业级碳酸锂主流价在14.5-14.8万元/吨,2021年中国碳酸锂的市场规模将达到300亿元。

产业投资地图:碳酸锂行业总述和需求侧分析

资料来源:公开资料整理 和达资本

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资料来源:和达资本