金属锂行业发展及应用资料

金属锂行业发展及应用展望

目录

前言 (1)

1 金属锂的存在及发现 (1)

2 金属锂的性质 (2)

3 金属锂冶炼工艺技术的发展 (2)

3.1 锂矿选矿和生产工艺 (2)

3.1.1硬岩型锂的采选 (2)

3.1.2 卤水提炼工艺 (3)

4 全球金属锂的产能及市场供求 (3)

4.1 锂的产业概况 (3)

4.2 市场概况 (4)

4.3全球锂价格走势及预测 (4)

5 金属锂的应用及前景展望 (5)

5.1锂的应用 (5)

5.1.1 锂电池中的应用 (5)

5.1.2核聚变反应堆中的应用 (6)

5.1.3能源工业中的应用 (6)

5.1.4 航天工业中应用 (6)

6 结论 (7)

参考文献 (7)

金属锂行业发展及应用展望

王军权（四川大学工商管理学院项目管理）

摘要介绍了人类对金属锂的发现过程，金属锂资源的全球分布、主要的工业用途，金属锂冶炼生产工艺的发展，分析了国内外金属锂及产品市场供求情况，论述了金属锂在制药、能源、新材料、橡胶及航空航天领域的应用，根据全球能源的安全环保利用要求，作为“能源金属”之称的锂，其发展前景非常广阔。

关键词金属锂发展应用

前言

金属锂是一种银白色的轻金属，最先主要工业用途是以硬脂酸锂的形式用作润滑剂的增稠剂，如果在汽车的一些零件上加一次锂润滑剂，就足以用到汽车报废为止。在冶金工业上，利用锂能强烈地和O、N、Cl、S 等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。纯铝太软,当在铝中加入少量的Li、Mg、Be 等金属熔成合金，既轻便，又特别坚硬，用这种合金来制造飞机，能使飞机减轻2/3的重量。真正使锂成为举世瞩目的金属，还是在它的优异的核性能被发现之后，由于它在原子能工业上的独特性能，人们称它为“高能金属”。锂电池是20 世纪三、四十年代才研制开发的优质能源,要解决汽车的能源危机和空气污染，主要途径之一大力发展锂动力电池，故而锂有“能源金属”之称。

1 金属锂的存在及发现

世界上锂资源比较丰富，主要分布在南、北美洲、亚洲、澳洲和非洲。现今世界上开采应用最多的锂矿物是锂辉石、透锂长石、锂云母和锂磷铝石；盐湖、含锂卤水和井水也是重要的锂资源，西方国家利用盐卤水生产锂化合物（如碳酸锂）已占锂产品生产能力的30%左右。我国是锂资源大国，已探明的锂矿资源储量居世界第二位，其中卤水锂盐占总储量79％，主要分布于西藏、青海两地的

盐湖中。青海柴达木盆地盐湖卤水中锂的储量占到了全国总量的58％左右。我国锂资源主要分布在青海、西藏、四川、江西、新疆等地。

1817年著名化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊在分析一种矿石的成分时发现了锂，贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才制得金属锂，工业化生产金属锂是在1893年由根莎提出的，从锂被认定是一种元素到工业化生产前后历时76年。

2 金属锂的性质

锂，原子序数3，原子量6.941。锂元素名称来源于希腊文，原意是“石头”。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。金属锂是银白色，世界上最轻的金属，密度0.534g/cm3, 熔点180.5℃，其常温下可与空气中的氧气、氮气、水及酸性氧化物等发生剧烈反应，因此，单质锂总保存于煤油或石蜡中。自然界中锂总是以矿石或化合物形式出现。

3 金属锂冶炼工艺技术的发展

锂在自然界中主要以矿石或者盐湖中以化合物方式而出现，人类需要首先从矿石或盐湖卤水中提炼制得锂盐，如氯化锂、碳酸锂，然后根据生产用途转化为氢氧化锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等化合物。

3.1 锂矿选矿和生产工艺

20世纪80年代中期以来，国际锂工业发生了重大变化，由于卤水提锂技术不断成熟，工艺简单，产品成本大为降低，仅为锂矿提锂成本的一半。锂的生产从矿石法提锂转向从卤水中提锂。

3.1.1硬岩型锂的采选

国内外硬岩型锂的采选工艺都比较成熟，但由于硬岩型锂的提取成本较高，这里只做简单介绍。生产锂辉石精矿主要有：浮选－磁选工艺；浮选－重选－磁选联合工艺；选矿－化学处理联合工艺；选矿－冶炼联合工艺。

3.1.2 卤水提炼工艺

如下图1所示，采用真空热还原碳酸锂的工艺是目前最为先进的工艺，生产效率高，成本低。

工业化生产金属锂普遍采用电解熔盐LiCl的方法，伴随该生产工艺产生了大量有毒气体—氯气，故该工艺同时配套相应的氯气吸收装置，同时该工艺需要消耗大量的电能，每生产一吨锂就需要电能高达六、七万度。所以，熔盐电解法工艺最大的缺点：高度危险、高能耗、高污染。应用该生产工艺对环保等投入要求高，生产工艺管理要求高。

真空热还原碳酸锂的工艺，以惰性气体保护，是目前较为先进的生产工艺，但是该工艺的设备密封性能要求苛刻，反应条件不易控制，因此，并不能大规模在工艺获得应用。

4 全球金属锂的产能及市场供求

4.1 锂的产业概况

目前全球碳酸锂市场容量在10～15万t，据预测，2013 年全球碳酸锂需求量将超过13 万t，增幅达到5％左右。未来3～5 年全球锂需求量将以5%～7%的速度增长，这一增长速度超过全球经济增长水平，显示出全球锂业是一个强GDP 行业。由于金属锂的生产工艺复杂、技术难度大、产品成本高，国际上金属锂的深加工技术被发达国家所垄断，年总产量约为3000t 左右。中国金属

锂生产起步较晚，生产厂家很少，只有6～10 家，近年来，国内金属锂的产能不断扩大，2012 年国内产能达到2400t。

目前全球碳酸锂产能为20 万t，主要有SQM、FMC和Rockwood 等。我国碳酸锂主要生产厂家有：中信国安公司、新疆钾盐厂(7000t／a)、四川省射洪锂业有限责任公司(3500t／a)、青海锂业、阿坝州化工厂(2000t／a)、重庆福斯达化工有限公司、新余市东鹏化工有限责任公司、新余市赣锋锂业有限公司等。锂金属生产企业主要有新疆锂盐厂、江苏宏达锂业、赣锋锂业、四川天齐锂业、中核建中等几家企业垄断。

4.2 市场概况

金属锂广泛用于电池工业、陶瓷业、玻璃业、铝工业、核工业及光电行业等新兴应用领域。由于碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料，其它工业锂产品基本都是碳酸锂的下游产品。国际需求量每年以20%以上的速度增长。目前世界碳酸锂的年需求在13 万t左右,而产量20万t,总体原料供大于求。

手机和便携式计算机仍然是锂离子电池最大的两个应用市场。首先，在高能电池及蓄电池的开发上，做为负极主要材料的锂，被广泛应用于移动电话的可充电池板。它将越来越广泛的应用于电动轿车等交通工具，前景十分广阔。其次，用金属锂生产铝锂及镁锂合金，在发达国家被广泛用于航空工业中，以替代铝镁合金。锂镁合金更是导弹外壳不可替代的材料，由于强度高、质量轻、用料少、耐高温，被誉为“明天的宇航合金”。此外，德、日、美在汽车制造上用量也非常大，还有核反应堆的冷却剂，化学工业催化剂，玻璃陶瓷工业的添加剂，同时陶瓷、玻璃，电动汽车和合金行业的快速发展以及其技术的改进，都带动了锂行业的需求的增加。

4.3全球锂价格走势及预测

由于我国碳酸锂是全球产能释放的主要区域, 将对全球碳酸锂供应格局产生影响愈发重大，目前全球业务来说，全球主要产能集中在SQM、FMC 和

Rockwood 三家手中，这三家公司产能约占全球产能的73%，由于其拥有锂资源储量较为丰富的盐湖,而全球盐湖绝大多数资源都是高镁低锂型，而从高镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，之前这些技术仅掌握在少数国外公司手中，这使得碳酸锂行业又具备了技术壁垒。因此，造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。

因此，生产金属锂的主要原料价格被少数垄断，金属锂的销售价格也受到原料价格波动而波动，尽管近几年来金属锂市场需求较为稳定，但是受到自2011年来原料价格的持续上扬，金属锂价格持续走高，总体来讲，由于产能过剩，仍然是买方市场。

5 金属锂的应用及前景展望

锂用途广泛，主要在以下方面：

5.1锂的应用

5.1.1 锂电池中的应用

作为无污染的高储能绿色新型锂电池产品，锂在电池领域的应用有着更加光明的前景。锂离子电池不仅用于手提式计算机、移动通讯器材和小型电子器件，大容量锂离子电池还被广泛用于航天、机电和军事通讯领域，目前各发达国家如日本索尼公司、法国萨弗特公司、德国瓦尔塔公司、加拿大兰星先进技术公司、美国宇航局和航天部等都在加紧开发研制大容量锂离子电池。美国正在进行将大容量锂离子电池用于行星着陆器、行星漫游器、行星轨道站、地球高低轨道飞行器和宇航。

5.1.2核聚变反应堆中的应用

金属锂在受控核聚变反应堆中的应用，可能是将来最有希望的巨大应用领域。美、日、俄、欧准备联合建造能力10～30 亿千瓦的受控核聚变反应发电装置。一个受控核聚变反应堆所需用的金属锂多达500～1000t，相当于目前世界金属锂消费量的1/20~1/10。一旦受控核聚变反应堆实现工业化，金属锂的消费将会成倍增长，从而使世界工业的发展进入一个全新的时代，为人类带来巨大的利益锂电池是一种高储能无污染绿色电池。

5.1.3能源工业中的应用

熔融碳酸盐燃料电池可望成为第二代燃料电池，其发展引人注目。目前美国、日本、欧洲都在规划这种电池的发展。熔融碳酸盐燃料电池是继火力发电、水力发电、核能发电之后的第 4 种发电装置，它的发电效率比火力发电高5%～20%，而且不排出废气污染空气。

锂离子动力电池工艺技术不断得到突破，由于其具有很好电池比容量，优良的充放电性能，面临全球性倡导绿色能源，减少环境污染，一旦该锂离子动力电池不断完善，电动汽车将成为全球性汽车工业革命，汽车行业对金属锂的需求大幅度增长。

5.1.4 航天工业中应用

80 年代后期，铝锂合金作为未来航天航空材料特别引人注目，生产的铝锂合金大部分用于飞机制造业。英国航空航天公司也研制出了性能优良的铝锂合金，可望作为飞机的结构材料。法国制定了将铝锂合金用于民用长程客机的计划。日本各铝材厂合资组建了铝锂合金基础研究机构，日本还非常重视铝锂合金复合材料的研制，采用电磁成形加工技术开发碳纤维、玻璃碳纤维、氧化铝纤维和碳化纤维增强的铝锂合金进行了多年的研制工作，研制出了适应米格－29 飞机结构材料的铝锂合金。

锂合金材料性能独特，可用于制造质量轻，机械性能良好的电子产品，如现代数码产品、平板电脑、手机、笔记本电脑的外壳。铝锂合金是主要的航空航天材料之一，生产的铝锂合金大部分用于飞机制造业。

6 结论

中国拥有丰富的盐湖卤水资源，今年通过不断的技术创新，碳酸锂、氢氧化锂生产加工能力大幅度提升；真空热还原法金属锂工艺将会是降低能耗和环境污染的新工艺发展趋势，金属锂将为人类绿色能源工业带来新的机遇。

参考文献

【1】张文毓.锂产业技术经济综合分析.管理文化,中国船舶重工集团公司第七二五研究所.

【2】李承元、李勤、朱景和等.世界锂资源的开发应用现状及展望.国外金属矿选

矿,2001(8):22~26

【3】董自明.铝-锂合金的发展与当今的应用.世界有色金属,1999(5):34~35，2005-3-18. 【4】游清治.对中国锂工业发展的思考.世界有色金属,1997(10):14~15.

【5】R.D.Ceogier.南美锂资源及前景.国外稀有金属,1987(6)

【6】张江峰、朱晓云.全球锂工业现状及发展趋势.中国金属通报，2008（12）：6～8 【7】狄晓亮,庞全世,李权. 金属锂提取工艺比较分析[J]. 盐湖研究. 2005(02)