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新能源锂电池矿产资源开采加工及其标准物质

LGC

2023/07/21 09:47

阅读：58

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%。

1. 锂矿采选及相关标准物质

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。

锂矿石标准物质

PartNo#	Description	Unit Size
AMIS0338	Li 0.168% Ta 43ppm Pegmatite AU	50g
AMIS0339	Li 2.270% Ta 333ppm Pegmatite AU	50g
AMIS0341	Li 0.50% Ta 740ppm Pegmatite AU	50g
AMIS0342	Li 0.16% Ta 169ppm Pegmatite AU	50g
AMIS0355	Li 0.72% Ta 214ppm Pegmatite Araxa BR	50g
AMIS0408	Li 1.60% Ta 30100ppm Pegmatite AU	50g
AMIS0524	Li 0.73% Ta 5.0 ppm Pegmatite ZA	50g
AMIS0565	Li 0.54% Ta 46ppm Pegmatite NA	50g
AMIS0603	Li 2.69% Ta 134 ppm Pegmatite CA	50g
AMIS0656	Li 2.94% Ta 187ppm Sn 573ppm Pegmatite BR	50g
AMIS0663	Li 2.72% Ta 310ppm Sn 759ppm Pegmatite BR	50g
AMIS0682	Li 8407 ppm Ta 16ppm Pegmatite GH	50g
AMIS0683	Li 2023 ppm Ta 4ppm Pegmatite GH	50g
AMIS0684	Li 4594 ppm Pegmatite GH	50g

2. 钴矿开采及加工及其标准物质

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。

铜钴矿标准物质

PartNo#	Description	Unit Size
AMIS0120	Cu 15.32% Co 557ppm Sulphide Kansanshi ZM	50g
AMIS0200	Cu 1.06% Co 3717 ppm Oxide Tenke CD	50g
AMIS0202	Cu 6.064% Co 1053ppm Oxide Tenke CD	50g
AMIS0243	Cu 1.358% Co 345ppm Oxide Tenke CD	50g
AMIS0247	Cu 4.134% Co 1064ppm Oxide Kinsevere CD	50g
AMIS0248	Cu 18.6% Co 0.48% Oxide Kinsevere CD	50g
AMIS0249	Cu 3699ppm Co 981ppm Oxide Kinsevere CD	50g
AMIS0295	Cu 5.28% Co 413ppm Oxide Tenke CD	50g
AMIS0349	Cu 2.364% Co 176ppm Oxide Kansanshi ZM	50g
AMIS0365	Cu 1.287% Co 102ppm Oxide Kansanshi Copperbelt ZM	50g
AMIS0384	Ni 2.16% Cu 1.03% Co 0.12% Ultramafic AU	50g
AMIS0385	Ni 1.77% Cu 0.96% Co 0.09% Ultramafic AU	50g
AMIS0417	Cu 3.845% Co 5344ppm Oxide Tenke CD	50g
AMIS0425	Cu 2.28% Co 195ppm Oxide Kansanshi ZM	50g
AMIS0433	Cu 158ppm Co 20ppm Au 14ppb Ferralsol ZM	250g
AMIS0434	Cu 315ppm Co 54.4ppm Au 8.4ppb Ferralsol CD	250g
AMIS0474	Cu 0.3% Co 26ppm Kansanshi CD	50g
AMIS0621	Cu 3.98% Co 3082 ppm Oxide Kinserve CD	50g
AMIS0622	Cu 3.30% Co 1685ppm Oxide Kinsevere CD	50g
AMIS0623	Cu 3.10% Co 1413 ppm Oxide Kinserve CD	50g
AMIS0624	Cu 4.15% Co 898ppm Oxide Kinsevere CD	50g
AMIS0632	Cu 0.41% Co 211ppm Kalumbila NA	50g
AMIS0633	Cu 0.12% Co 301ppm Kalumbila NA	50g
AMIS0695	Cu 1.50% Co 30ppm Sulphide Copperbelt CD	50g
AMIS0696	Cu 27.38% Co 267ppm Sulphide Copperbelt CD	50g

3. 镍矿开采及加工及其标准物质

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。

镍矿标准物质

PartNo#	Description	Unit Size
AMIS0315	Ni 0.44% Cu 0.17% Ultramafic ZA	50g
AMIS0316	Ni 0.59% Cu 0.21% Ultramafic ZA	50g
AMIS0317	Ni 0.26% Cu 0.16% Ultramafic ZA	50g
AMIS0318	Ni 0.17% Cu 0.16% Ultramafic ZA	50g
AMIS0319	Ni 0.18% Cu 0.12% Ultramafic ZA	50g
AMIS0320	Ni 0.47% Cu 0.17% Ultramafic ZA	50g
AMIS0321	Ni 0.26% Cr2O3 17.16% Ultramafic ZA	50g
AMIS0322	Ni 0.22% Cr2O3 15.66% Ultramafic ZA	50g
AMIS0323	Ni 0.19% Cr 26.91% Ultramafic ZA	50g
AMIS0324	Ni 5.6% Cu 3.1% Ultramafic ZA	50g
AMIS0329	Ni 0.22% Cu 0.15% Ultramafic BW	50g
AMIS0331	Ni 4.685%% Cu 4.499% Ultramafic BW	50g
AMIS0384	Ni 2.16% Cu 1.03% Co 0.12% Ultramafic AU	50g
AMIS0385	Ni 1.77% Cu 0.96% Co 0.09% Ultramafic AU	50g
OREAS-73A-10G	Nickel sulphide ore	10g
OREAS-76A-10G	Nickel sulphide ore	10g
OREAS-77A-10G	NICKEL SULPHIDE ORE REFERENCE	10g
OREAS-77B-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g
OREAS-78-10G	Nickel-Copbalt Sulphide refinery pr	10g
OREAS-198-10G	Lateritic Scandium (Nickel-Cobalt)	10g
OREAS-199-10G	Lateritic Scandium (Nickel-Cobalt)	10g
OREAS-70B-10G	Nickel sulphide ore	10g
OREAS-72B-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g
OREAS-75A-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g
OREAS-76B-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g
OREAS-74A-10G	Nickel sulphide ore	10g
OREAS-74B-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g
OREAS-197-10G	Lateritic Scandium (Nickel-Cobalt)	10g
OREAS-75B-10G	Komatite-hosted Nickel Sulphide ore	10g

4. 锰矿开采及加工及其标准物质

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%。

锰矿石标准物质

PartNo#	Description	Unit Size
AMIS0104	Mn 35.49%	50g
AMIS0402	Mn 43.97% Wessells Kalahari ZA	50g
AMIS0403	Mn 46.82% Wessells Kalahari ZA	50g
AMIS0404	Mn 46.04% Wessells Kalahari ZA	50g
AMIS0406	Mn 32.27% Mamatwan Kalahari ZA	50g
AMIS0407	Mn 35.72% Mamatwan Kalahari ZA	50g
AMIS0533	Mn 18.37% Fe 0.634% Ferro-Alloy MY	50g
AMIS0535	Mn 20.4% Fe 0.53% Ferro-Alloy MY	50g
AMIS0536	Mn 20.2% Fe 1.20% Ferro-Alloy MY	50g

5.石墨开采及加工及其标准物质

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%。

石墨标准物质

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