我国镍钴锂钒产业链发展现状、问题与对策研究

沈政昌 ,  王海北 ,  王华 ,  何文洁 ,  沈琳 ,  杨为玥 ,  苏浩然 ,  刘涛 ,  郑朝振 ,  刘立顺 ,  杨必文 ,  李拓夫

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (6) : 165 -179.

PDF (780KB)
中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (6) : 165 -179. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.09.001
战略性矿产资源国际供应链安全战略研究

我国镍钴锂钒产业链发展现状、问题与对策研究

作者信息 +

A Review of China's Nickel, Cobalt, Lithium, and Vanadium Industry Chain: Current Status, Challenges, and Prospects

Author information +
文章历史 +
PDF (798K)

摘要

镍、钴、锂、钒是支撑我国新能源产业发展的关键矿产,当前面临资源短缺、禀赋条件差与高质利用技术瓶颈三重挑战,亟需推动产业链高质量发展。为明晰镍、钴、锂、钒产业链的发展态势,本文系统分析了镍、钴、锂、钒的全球资源分布格局、“采选冶”及回收利用技术发展现状,总结了我国镍、钴、锂、钒产业链发展的优势与存在的短板,提出了今后发展的重点任务与对策建议。研究发现,我国虽已构建了全球最完备的镍、钴、锂、钒产业链,但仍存在上游资源保障风险突出、对外依存度高、高端材料技术竞争力不足等挑战。为此,本文提出了面向2035年的镍、钴、锂、钒资源保障路径与重点任务,包括构建矿产基因数据库、突破资源综合利用技术、研发高质材料技术及产品、建设绿色循环利用体系和打造全链条创新平台。最后,为推动产业链的稳健发展,本文对镍、钴、锂、钒产业链提出了针对性对策建议,以期为我国新能源产业的高质量与可持续发展提供坚实的资源保障。

Abstract

Nickel, cobalt, lithium, and vanadium are critical minerals underpinning China's new energy industry. However, they currently face triple challenges: resource shortages, poor natural endowments, and technological bottlenecks in high-value utilization. To clarify the development trajectory of the entire industrial chain, this study systematically examines the global resource distribution of nickel, cobalt, lithium, and vanadium and reviews the current status of mining, beneficiation, smelting, and recycling technologies. It summarizes China's strengths and remaining weaknesses across these four chains and proposes priority tasks and policy recommendations for the next stage. The study finds that although China has built the world's most complete industrial chains for nickel, cobalt, lithium, and vanadium, upstream supply-security risks remain significant, import dependence is high, and competitiveness in high-end materials technology is still insufficient. Therefore, the study designs a resource-security roadmap and key tasks targeted for 2035, including establishing a mineral "gene" database, advancing comprehensive utilization technologies for low-grade resources, developing high-quality material technologies and products, building a green recycling system, and creating an innovation platform spanning the full chain. Finally, tailored countermeasures and suggestions are proposed for the nickel–cobalt, lithium, and vanadium chains to promote steady industrial development, aiming to provide a solid resource support for the high-quality and sustainable growth of China's new energy sector.

关键词

新能源关键矿产 / 镍、钴、锂、钒 / 高质利用 / 绿色循环 / 协同利用

Key words

critical minerals for new energy / nickel, cobalt, lithium, and vanadium / high-value utilization / green recycling / synergisti utilization

引用本文

引用格式 ▾
沈政昌,王海北,王华,何文洁,沈琳,杨为玥,苏浩然,刘涛,郑朝振,刘立顺,杨必文,李拓夫. 我国镍钴锂钒产业链发展现状、问题与对策研究[J]. 中国工程科学, 2025, 27(6): 165-179 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.09.001

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

一、 前言

我国是全球最大的关键矿产消费国,镍、钴、锂、钒等36种矿产资源的消费量居世界前列[1,2]。镍、钴、锂、钒是发展新能源产业的重要矿产,在我国能源转型的驱动下,资源需求尤为突出。2023年,我国动力电池用镍已占全国原生镍消费量的22.3%[3],约有80%的钴、锂资源产量用于锂电池产业[4~6];钒基液流电池项目(功率/功时)规模已达到2.2 GW/9.1 GW·h,约占新增储能电池容量的19%,在储能领域中展现出巨大应用潜力。国际能源署(IEA)指出[7],在净零碳排放情景下,全球对镍、钴、锂、钒矿产的需求将大幅增长,供需缺口会持续扩大[8]。当前,全球对战略资源的争夺逐渐升级,欧洲、美国等国家和地区不断构建供应链壁垒,印度尼西亚、刚果(金)等资源国进行“断供式”价格操纵,增加了我国镍、钴、锂、钒等矿产资源的供给风险。

我国重视关键矿产领域的供应链、产业链安全问题,发布了一系列宏观政策与规划,引导我国新能源关键矿产资源的开发利用,保障新能源产业的高质量发展。在“双碳”战略目标提出后,2021年,工业和信息化部等四部委联合印发《新材料产业发展指南》,明确提出围绕战略性新兴产业需求,提高关键战略材料生产研发比重,特别是在新能源汽车材料方面,提升镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等材料的安全性和循环寿命。然而,当前我国关键矿产面临对外依存度高、产业链结构失衡和循环再利用滞后等挑战,以及存在资源供给和附加值产品“两头在外”的被动局面。具体而言,镍、钴、锂等核心上游资源端的对外依存度分别高达91%、96%、60%,进口来源高度集中,主要依赖于印度尼西亚的红土型镍矿、刚果(金)的钴矿以及南美“锂三角”地区的锂矿;中游精炼端占全球产能的48%~70%,形成了精炼产能强、资源弱的格局;下游高附加值产品仍依赖进口。在回收利用端,关键矿产资源循环再利用的比例仅为35%,远低于欧洲、美国、日本等国家和地区的循环再利用水平(60%以上),亟待提升二次资源的利用水平。

针对镍、钴、锂、钒矿产资源的供需现状,我国需进一步注重产业链的发展,筑牢战略资源安全屏障[9~12]。本文选取镍、钴、锂、钒矿产资源为研究对象,聚焦其资源分布、需求分析、开发利用以及绿色循环等产业链发展现状,深入剖析发展优势与短板,在此基础上,凝练发展的重点任务,提出针对性的对策建议,以期为我国镍、钴、锂、钒产业链和新能源产业高质量发展提供坚实的资源保障。

二、 镍钴锂钒产业链发展现状与趋势

(一) 镍钴产业链发展现状

镍被誉为“钢铁工业维生素”,日本、澳大利亚等国家在2009年就将其列入关键矿产清单,我国于2016年将其纳入《战略性矿产目录》。金属镍具有优异的导热性、导电性、耐高温及耐腐蚀性,在不锈钢制造、合金制造、电子通信等领域发挥着不可替代的作用。随着新能源产业的快速发展,镍在三元锂电池中的需求激增,其中高镍电池(镍含量≥80%)已成为锂电三元正极材料的主要发展方向,这一趋势推动镍的战略定位从传统工业向新能源领域深度拓展[13~15]

钴作为典型的过渡金属,战略地位同样显著。2018年、2020年,美国和欧盟相继将钴列入关键矿产清单;2016年,我国将钴纳入《全国矿产资源规划(2016—2020年)》中的战略性矿产目录。金属钴具有独特的铁磁性和高温稳定性,在航空、航天、硬质合金以及磁性材料领域具有不可替代的作用。下游产品如硫酸钴、四氧化三钴分别是动力电池三元前驱体以及计算机、通信和消费类电子产品(3C)锂电池正极的关键原料。我国通过产业链整合已形成从钴矿进口到高端材料制备的完整体系,其战略价值持续凸显[16~20]

1. 镍、钴资源的分布情况与储量特征

根据美国地质调查局(USGS)的数据[2],2024年,全球镍矿储量超过1.3×108 t(金属镍),主要分布在印度尼西亚、澳大利亚、巴西、俄罗斯、新喀里多尼亚、菲律宾等国家(见表1),其储量分别为5.5×107 t、2.4×107 t、1.6×107 t、8.3×106 t、7.1×106 t、4.8×106 t。我国镍资源储量的全球占比约为3.2%,排世界第7位,以硫化矿为主,主要分布在甘肃金川、新疆喀拉通克、吉林磐石等地区。近年来,青海省发现了一座中型镍矿,即夏日哈木镍钴矿,镍储量约为1.08×106 t。我国镍矿品位普遍较低,随着开采深度加深,开采成本越来越高。例如,吉林磐石镍矿的开采深度已超过400 m,但品位只有0.4%,在现有镍价格和技术条件下,经济开发利用价值不高。

全球钴资源储量丰富,分布相对集中。钴资源集中分布于刚果(金)、澳大利亚、古巴、印度尼西亚、菲律宾、俄罗斯和加拿大等国家(见表2)。2024年,全球已探明钴金属储量约为1.06×107 t,其中刚果(金)的钴储量最多,约占全球储量的56.4%。我国的钴资源储量有限,约占全球总储量的1.8%,且多伴生于铜镍矿,如甘肃金川铜镍矿,独立钴矿床稀缺,这使得我国钴资源供应高度依赖进口。

2. 镍钴“采选冶”技术现状

(1)采矿

镍、钴因其化学性质相似,常共生于同一矿床。全球约60%的镍资源赋存于红土型镍矿,其余多为岩浆镍钴硫化物矿;我国镍资源以岩浆型为主,约占总储量的93%。根据矿床类型差异,采矿技术分为露天开采和地下开采两大类。

红土型镍矿多分布于地表,采用机械或水力开采法,工艺简单、成本低、产能高,但存在表土剥离导致植被破坏、水土流失、低品位矿利用率低等问题,易受天气影响。岩浆型镍钴硫化物矿体规模小、品位高,主要采用分段空场嗣后充填法、分层充填法等地下开采方式,有利于选择性回采高品位矿段、减少地表生态扰动,并能适应复杂地质条件;然而,该类矿床多位于构造活跃区,岩体破碎、地压复杂,在开采过程中需应对高地温、岩爆、巷道失稳等安全风险,再加上充填成本高,随着开采深度增加,技术难度与经济效益矛盾日益突出。

(2)选矿

镍、钴资源的选矿富集技术因其矿床类型和矿物赋存状态的差异而呈现多样化。对于硫化镍矿,主要采用浮选技术进行富集;对于红土型镍矿通常采用选冶联合工艺,其中还原焙烧 – 磁选是代表性方法,通过焙烧使矿石与还原剂反应生成镍铁合金,再利用磁选进行分离。

在钴资源的提取方面,其伴生特性尤为显著。铜钴矿床是全球最重要的钴来源,资源量占全球钴总量的40%以上,钴产量占比高达60%,主要分布于中非铜矿带。在该类矿床中,钴常以硫铜钴矿、硫钴矿等矿物形式存在;在氧化率较高的矿床中,以水钴矿或类质同象形式赋存于褐铁矿中。针对不同氧化率的矿石,选矿工艺也有所不同,对于低氧化率矿石,普遍采用铜钴混合浮选工艺,以黄药作为捕收剂获得混合精矿,后续通过冶炼实现铜钴分离;对于高氧化率矿石,采用“先硫后氧”的浮选流程,即先浮选硫化矿物,再浮选氧化矿物,以应对不同矿物浮选行为的差异。此外,单一的氧化铜钴矿也可直接采用湿法冶金工艺进行处理。

除铜钴矿床外,钴资源还广泛伴生于其他矿床类型中。在岩浆岩型硫化铜镍矿及红土型镍矿中,钴通常随主元素镍进入冶炼流程,并在冶炼环节实现分离回收。沉积型钴锰矿床、热液矿床等也是钴的重要来源。

钒钛磁铁矿床中伴生的钴资源在我国占有重要地位,广泛分布于攀枝花、承德等地区。该类型矿床中的钴主要赋存于黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物中,但由于品位低、富集难度大,其回收利用长期面临挑战。以攀钢集团矿业有限公司为例,早期建设的生产线仅能实现硫的工业化回收,而钴资源大量浪费;近年来,通过持续的技术攻关,在2024年建成了专门的钴镍资源回收生产线,成功应用于硫钴浮选分离工艺,实现了富钴矿物的高效回收,钴回收率稳定在80%以上,标志着工业化回收取得重大进展。同时,对承德地区大乌苏南沟钒钛磁铁矿伴生钴资源的研究也表明,通过针对性的选矿工艺可实现钴的有效富集,展现了良好的工业化综合利用前景。

此外,其他类型的钴资源选矿技术也各具特色。湖北大冶铁矿采用磁选抛废 – 浮选分离工艺获得硫钴精矿;摩洛哥Bou Azzer高品位钴矿则采用跳汰机 – 摇床重选工艺产出钴精矿。总体而言,全球钴产业高度集中,技术进步正不断推动伴生钴资源的综合利用,特别是在提升低品位、复杂难处理资源的回收效率与经济效益方面。我国钴产业已形成一定规模,处于开发阶段的钴资源主要赋存于沉积岩容矿型铜钴矿床、红土型镍矿、硫化镍矿等多种矿床类型中,其选矿与综合利用技术的持续创新对保障资源安全至关重要。

(3)冶炼

镍、钴资源的冶炼工艺体系与其矿床类型紧密相关,分为硫化镍矿与氧化镍矿(红土型镍矿)。火法冶炼硫化镍矿所得的镍产量约占全球镍总产量的90%,冶炼流程为“熔炼 – 吹炼 – 精炼”,即原矿经选矿富集后,通过熔炼产出低冰镍,再吹炼为高冰镍,最终精炼成电解镍或硫酸镍。为应对矿石品位下降与环保压力,该工艺正朝降低能耗、减少排放和处理高镁质精矿方向优化。湿法冶金用于处理高冰镍中间品或低品位含镍磁黄铁矿,其核心技术为加压浸出,可分为以氨为介质、回收率高且污染小的加压氨浸,以及适用性更广、以硫酸为介质的加压酸浸。镍、钴提取工艺技术的经济性对比情况如表3所示。

氧化镍矿的火法冶炼以回转窑 – 电炉工艺为代表,因其镍回收率高、工艺成熟且环境友好,成为处理中高品位矿石的主流技术。相比之下,高炉还原熔炼等传统工艺因高污染、高成本逐渐被淘汰;回转窑直接还原 – 磁选工艺虽然流程简短、成本较低,但存在回转窑结圈和回收率偏低等问题。湿法冶金的核心是高压酸浸(HPAL),适用于处理低品位的褐铁矿型红土型镍矿,在高温高压的硫酸介质中高效地将镍、钴共浸出至溶液,实现铁的高效沉淀分离。浸出液中的镍、钴经后续的溶液纯化与浓缩,可产出关键的镍钴氢氧化物(MHP)中间品。为获得纯化的钴产品,工业上普遍采用溶剂萃取等先进分离技术,从富含镍、钴的溶液中选择性萃取钴,最终电积生产电解钴或结晶制取电池级硫酸钴。

从全球产业实践来看,湿法冶金尤其是HPAL技术,已成为氧化镍矿开发的重要方向。自2012年我国首座自主研发的HPAL工厂在巴布亚新几内亚投产以来,印度尼西亚等地建成了多个大规模的HPAL项目,这些项目主要生产MHP或高冰镍等中间品。与此同时,印度尼西亚还利用熔池熔炼等火法工艺生产高冰镍中间品。这些中间品通常运往我国进行精炼,形成了成熟的下游精炼产业链,能够对MHP等原料进行深度湿法处理,通过溶剂萃取等关键技术,实现高效分离并纯化镍与钴,最终供应电池级硫酸镍、硫酸钴等关键产品,有力支撑了全球新能源产业的发展。

3. 镍、钴在新能源领域的发展现状及回收应用

镍的下游应用主要包括不锈钢、新能源汽车、合金等领域。近年来,镍作为三元前驱体材料在新能源汽车电池中广泛应用。为了提高电池的能量密度以满足电动汽车等领域对长续航的需求,正极材料呈现出高镍化的趋势[21,22]。高镍三元材料能够提供更高的比容量,从而增加电池的续航里程。目前,在固态电池研发领域,硫化物电解质固态电池通常采用高镍三元材料作为正极。

钴的下游应用领域主要集中在电池、合金、磁性材料、催化剂、玻璃陶瓷的釉料等领域。随着新能源汽车消费的崛起,钴在动力电池领域的应用占比大幅提升。2024年,全球电池材料钴消费量约为2.2×105 t,占比约为70%;我国电池材料钴消费量约为1.78×105 t,占全国钴消费量约81%。

据Cobalt Institute数据[23],2024年,全球钴消费量约为2.22×105 t,同比增长约为14%。在全球钴消费结构中,电动车领域的消费量约为9.5×104 t,同比增长21%,占比约为43%;消费电子领域的钴消费量约为6.7×104 t,同比增长12%,占比约为30%;高温合金领域的钴消费量占比约为8%,硬质合金领域钴消费量占比约为4%,催化剂领域的钴消费量占比约为3%。钴酸锂锂电池技术的综合性能突出,具有结构稳定、容量比高、体积小、循环寿命长等特点,广泛用于手机、微型计算机、数码相机以及其他便携式电子设备等。目前,3C领域的用钴量在电池用钴量中的占比最大,新能源汽车领域对钴的需求增幅最大。

钴、锂协同回收是构建闭环产业链的核心,回收工艺主要分为火法冶金和湿法冶金。火法冶金通过高温熔炼提取钴,具有处理量大、工艺简单的优势,但能耗高且易产生废气。湿法冶金通过酸浸或碱浸实现钴的浸出,再经沉淀、萃取等步骤完成分离与提纯。火法与湿法联合工艺结合了两者的优点,提高了钴的回收率并降低了环境风险。然而,钴在回收过程中产生的废液和废气需严格处理,以避免二次污染;降低回收能耗和提高回收效率则是当前关注的热点。此外,生物浸出利用嗜酸菌代谢产酸溶解钴,可以缩短浸出周期,降低能耗;超声辅助浸出通过空化效应强化传质,在提升钴浸出率的同时,减少了试剂消耗。这些优化回收工艺和新型回收技术有望进一步提高钴的回收率。

在镍、钴、锂的协同回收方面,三元电池黑粉经硫酸浸出后,通过阶梯萃取,可以实现镍、钴、锰、锂的同步提取,镍、锂则通过沉淀 – 电解进行分步回收。格林美股份有限公司、广东邦普循环科技有限公司等企业已建成“电池拆解 – 金属提取 – 材料再生”一体化产线,使镍、钴、锂的综合回收率突破95%,再生材料成本较原生资源降低30%。

(二) 锂产业链发展现状

1. 锂资源分布与储量特征

锂广泛应用于新能源、高端制造和国防军工等领域。在当前的锂消费结构中,动力电池占比已超65%,预计2030年将达85%[24~30]。在特种材料领域,锂铝合金可使航天器减重15%,而6Li同位素在核聚变中的氚增殖作用更具战略价值。全球锂矿资源量约为1.05×108 t(金属锂当量)[2],主要分布在智利、澳大利亚、阿根廷、中国、美国、加拿大、巴西等国家,如表4所示。全球锂资源量与储量呈现显著的地域集中性特征,资源分布与开发利用格局存在明显的不平衡性。我国锂资源禀赋条件复杂,开发面临诸多挑战。一方面,我国盐湖锂资源主要分布在青海、西藏等地,但存在锂浓度较低、镁锂比高和分离难度较大的问题;另一方面,我国硬岩型锂矿Li2O平均品位仅为0.8%~1.2%,主要分布在四川、江西等地,开发受限且提锂工艺成本较高,从而导致国内锂资源实际开发进度滞后于需求增长。我国作为全球最大的锂电池生产国和新能源汽车市场,正通过加强国内勘探、技术创新和海外资源布局等措施,提升资源保障能力,但短期内仍难以改变对进口资源的依赖格局。

2. 锂“采选冶”技术现状

(1)采矿

锂矿主要分为盐湖卤水型、硬岩型以及黏土型锂矿,当前以卤水型和硬岩型锂矿为主要开发对象。卤水型锂矿以含高浓度盐类的地下水为载体,具有储量丰富、提取成本低的特点,其开采方法主要通过蒸发、沉淀等物理化学过程提取锂元素。卤水型锂矿的采卤方式主要分为泵站式开采、渠式开采以及井式开采。采出的卤水经管道输送至盐田进行滩晒,根据蒸发析出顺序依次经历氯化钠阶段、泻利盐阶段、钾混盐阶段、光卤石阶段,最终形成硼锂富集的老卤;老卤通过煅烧法或纳滤膜反渗透结合机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发浓缩沉锂工艺制取碳酸锂。

硬岩型锂矿约占我国锂资源总量的18%,其中锂辉石占11%、锂云母占7%。依据赋存条件,硬岩型锂矿开采可以分为露天开采和地下开采:前者适用于浅部矿体,一般包含剥离、穿孔、爆破、铲装、运输、排岩等工序;后者则根据矿岩破碎程度选择分层、分段或阶段充填采矿法,开采过程依序分为开拓、采准、回采、充填等,采下的矿石一般通过铲运机搬运至溜井,再通过转运进入主溜井,由提升系统运出地表。

对于矿体较浅、矿石较好开采的锂矿,主要采用露天开采。露天台阶爆破具有开采强度大、生产规模大、方便大型机械设备作业等特点,有利于实现机械化、自动化作业。对于矿体较深、露天开采不方便的锂矿,主要采用地下开采。在阶段开拓工程内,对采场进行采准、切割、回采、充填;在出矿阶段,布置出矿底部结构,通过铲运机进行出矿,矿石直接装入运矿卡车,运至主溜井,最终通过有轨或无轨运输运出地表。

(2)选矿

我国花岗伟晶岩型锂多金属矿的有价矿物主要为锂辉石、绿柱石以及钽铌矿物。锂辉石常采用浮选工艺,如四川甲基卡、业隆沟、李家沟、党坝,新疆志存等锂矿均采用了全浮的工艺流程。多采用新型捕收剂低碱浮选回收锂辉石的工艺方案,品位为5%~6%的锂辉石精矿,回收率为75%~85%。另外,一些锂辉石采用重介质选别工艺,由重介质回收锂辉石精矿抛除部分低品位尾矿,再在重介质中浮选回收锂辉石。例如,新疆大红柳滩锂矿建成了重介质生产线,在实验室中针对重选尾矿开展了锂、铍浮选综合回收试验研究;锂辉石的总体回收率为80%~85%,实验室中获得的铍精矿品位为6%,铍回收率超过60%。

与伟晶岩型矿床相比,锂云母矿品位低、选矿难度大,但资源规模大、采矿难度小,已成为我国锂矿开发的新重心。矿床集中分布于江西、湖南两省,以江西省宜春市为典型,代表性项目有宜春钽铌矿、化山瓷石矿、新坊钽铌矿、枧下窝锂云母矿等;其中奉新时代选矿厂处理规模已达1×105 t/d。

(3)冶炼

盐湖卤水锂储量丰富且提锂成本低,是全球锂资源开发的首选原料。由于我国盐湖锂赋存状态复杂、镁锂比高、分离难度大,且盐湖资源多分布在偏远地区,交通不便、基础设施薄弱,导致开发利用进程缓慢,因此,目前我国工业生产仍以矿石提锂为主。矿石提锂主要有6种典型方式,硫酸化焙烧法是当前最成熟且应用最广的工艺,适用于锂辉石、锂云母等多种矿石,但能耗高、需大量浓硫酸,焙烧产生的三氧化硫污染环境、成本高;硫酸盐法通过β-锂辉石与硫酸钾混合焙烧生成可溶性硫酸锂,该工艺锂浸出率高,但需大量硫酸钾,增加了成本且引发钾污染;石灰石法采用石灰或石灰石与锂辉石烧结提锂,原料适应性强、流程简单且成本低,但锂回收率低,矿浆易凝聚引发设备故障,已逐渐被淘汰;氯化焙烧法分为中温和高温两种方式,流程简单且氯化剂廉价,但存在设备腐蚀严重和蒸发能耗高的问题;纯碱压煮法的流程短、纯度高、效率高,但需高温高压,操作要求高且耗二氧化碳多;氟化学法适用于多种矿物,反应温度低、浸出率高且能回收稀有金属,但面临浸出液复杂、除杂难和氟危害大的困境。

目前,盐湖卤水提取技术主要包含沉淀法、煅烧浸出法、溶剂萃取法、吸附法、膜分离法和电化学法等。其中,沉淀法是工业化最早、工艺最成熟的提锂方法,具体是利用太阳能蒸发浓缩得到老卤水,去除杂质后加入碳酸盐沉淀干燥制得碳酸锂。该方法成本低,但要求锂含量高、镁锂比低。煅烧浸出法则通过煅烧、浸出、沉淀等步骤实现碳酸锂的提取,有利于锂镁等资源的综合利用,但存在能耗高、环境污染等问题。溶剂萃取法适用于镁锂比相对较高的盐湖卤水,通过萃取体系实现锂的提取,但设备腐蚀严重,萃取剂溶液损失问题突出。矿冶科技集团有限公司相关技术在青海已实现产业化,锂萃取率超过99%并推广至国外。吸附法特别适用于高镁低锂卤水,经济环保、工艺简单、回收率高。膜分离法和电化学法则展现出较好的工业应用潜力,但成本控制、膜污染等问题仍待解决。

3. 锂在新能源领域的应用现状及回收应用

在电动汽车产业快速发展的推动下,锂离子电池正极材料市场主要由磷酸铁锂和三元材料主导。磷酸铁锂以其成本低、热稳定性优异以及循环性能高等优势,在储能系统及中低端电动汽车领域占据主导地位;以镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂为代表的三元材料,因其高能量密度特性,已广泛应用于高端电动汽车市场。2023年,磷酸铁锂正极材料的出货量达1.65×106 t,占总市场份额的66.53%,同比增长48.3%;三元材料的出货量为6.5×105 t,占比为26.21%,同比增长2%;锰酸锂与钴酸锂合计市场份额约为7.4%。

随着我国新能源汽车产业的爆发式增长,退役电池量也持续增加,预计2030年有望突破1×106 t,电池回收利用成为缓解资源约束的关键。我国已形成完整的电池回收产业链,截至2023年年底,累计建成回收网点超1.2×104个、区域性中心共45个,年回收量1.2×105 t,再生碳酸锂产量突破2.3×104 t,锂综合回收率提升至90%以上。

当前锂回收的技术路线主要有火法冶金、湿法冶金和物理修复,如表5所示。火法冶金在锂电池回收中主要用于处理复杂混合电池或低品位废料,核心是通过高温熔炼将金属氧化物还原为合金。湿法冶金技术作为主流工艺,在锂回收领域占据主导地位,工艺流程包括电池拆解、破碎分选、酸浸提锂等环节,硫酸 – 双氧水协同浸出工艺可将锂浸出率提升至92%以上。近年来,一些企业通过优化工艺,结合湿法冶金和火法冶金的优点,提高了锂的回收效率并降低了环境风险。

(三) 钒产业链发展现状

1. 钒资源分布与储量特征

钒资源在我国战略矿产资源中占据关键地位。我国为全球最大的钒生产国,供给占比高达68%,其产品广泛应用于钢铁冶金、新兴储能等领域。钒资源开发的核心挑战是矿石成分复杂、品位低及选冶难度大。钒元素主要与铁、钛等共伴生,其赋存矿物以钒钛磁铁矿为主,该矿种提供了全球约89%的钒产量,是当前钒产业链的原料基础。在传统材料领域,钒作为高效的微合金化元素,可显著提升钢材性能,增加钢铁强度。在新能源领域,全钒液流电池(VRB)因其超长循环寿命与本质安全特性,成为新型储能技术的重要路线。展望未来,预计2035年,我国钒资源的年需求量将突破3×105 t,由此催生的全产业链产值有望超万亿元,从而推动钒由传统优势矿产资源升级为国家战略关键资源[31~34]

截至2024年[2],全球钒矿储量约为1.8×107 t,其中澳大利亚、俄罗斯和中国三国合计占比超过80%,其次是南非、巴西和美国(见表6)。我国已探明钒矿储量约为4.1×106 t,约占全球钒矿总储量的22.53%,资源主体为沉积型钒页岩。全国共有277处钒页岩矿床,集中在贵州、湖南、湖北、陕西一带。依据区域构造 – 岩相古地理特征,可划分为三条成矿带,即塔里木地台北缘带、扬子地台北缘带和扬子地台东南缘带,构成了我国钒页岩资源的空间骨架。

2. 钒“采选冶”技术现状

(1)采矿

含钒矿床的开采方式主要由其赋存条件决定。对于埋藏浅、覆盖层薄的矿体,如部分钒钛磁铁矿或砂岩型矿床,通常采用露天开采。当矿体埋藏较深时,则转入地下开采,其采矿方法与硬岩矿床的通用工艺一致。地下开采通常采用阶段或分段空场嗣后充填法,具体流程包括:使用凿岩台车施工中深孔或大直径深孔,爆破后由铲运机将矿石运至溜井,最终通过有轨或无轨运输系统送至地表。为有效管理地压并确保采场与地表稳定,回采形成的采空区会及时采用充填体进行充填,以保障矿山整体生产安全。

(2)选矿

钒以类质同象形式赋存于钛磁铁矿中,需通过选矿预富集与冶炼联合工艺实现高效回收。基于矿物间磁性、密度以及表面性质的差异,可以采用弱磁选优先回收、重选、强磁选、浮选或电选联合工艺从尾矿中分离钛铁矿及硫化矿物。攀枝花矿区创新性应用“三段磁选获铁钒精矿 – 尾矿螺旋 – 浮选 – 电选回收钛/硫钴精矿”工艺,开发了“选择性解离 – 强化分选”技术,显著提升了磨矿分选效率和分选效率。钒钛磁铁矿的典型选矿工艺流程对比情况如表7所示。

针对低品位钒资源,攀西地区表外矿采用“中磁 – 磨矿 – 磁选”技术、强磁 – 浮选技术,使铁精矿品位达到54.5%、钛精矿品位达到47.5%,盘活了占储量40%的呆滞资源。承德超贫钒钛磁铁矿则创新了“阶段解离抛尾 – 粗粒分选 – 元素定向控制”工艺,通过磨前预选抛废、中磁反向抛尾及分级分质浮选技术,实现磷回收率提升40.79%,推动了极贫矿的资源化利用。

钒页岩的开发利用依赖预富集技术,降低后续浸出成本。重选法适用于白云母型矿石,具有流程简单、污染少的优势;浮选法对解离度高、赋存状态简单的矿石富集效果显著;擦洗法用于黏土吸附型钒页岩,可有效脱除耗酸矿物。重选 – 浮选、重选 – 磁选联合工艺能综合提升复杂矿石的富集效率,降低浸出酸耗30%以上。攀钢集团有限公司依托“选矿 – 高炉 – 转炉 – 化工提钒”全链条技术,建成了全球最大的钒制品生产基地。细粒级钛铁矿通过强磁 – 浮选联合作业,可以使钛精矿回收率提升至10%,标志着我国钒钛资源综合利用水平达到国际先进水平。

(3)冶炼

钒的冶炼技术路线主要取决于矿石类型。其中,钒钛磁铁矿普遍采用高炉 – 转炉工艺:通过高炉冶炼,使钒与铁还原生成含钒生铁,继而在转炉吹炼中氧化钒并将其富集于钒渣;钒渣再经焙烧、浸出及沉淀等湿法工序,最终得到五氧化二钒产品。为解决传统钠化焙烧的污染问题,我国成功研发并工业应用了“钒渣钙化焙烧 – 铵介质循环”等绿色提钒新技术,以及反应温度更低、钒铬回收率更高的亚熔盐法,显著提升了资源利用率与环保水平。

钒页岩主要采用直接提钒工艺,高温氧化焙烧 – 浸出是应用广泛的技术,即通过添加剂与专用装备优化,实现钒的高效转化与提取。为顺应低碳发展趋势,全湿法提取、外场强化、微生物浸出等绿色低碳技术取得了显著进展,有效降低了能耗以及污染物排放。含钒浸出液均需通过溶剂萃取、离子交换等高效净化富集技术去除杂质,并最终采用水解沉钒、铵盐沉钒等方法获得钒产品。我国钒冶炼技术已形成从资源到产品的全链条绿色制造体系,推动了产业的可持续发展。

3 钒在新能源领域的应用现状及回收利用

钒主要应用于以提升性能为导向的合金领域。在钢铁工业中,钒作为关键的微合金化元素,能够细化晶粒、提高强度、韧性及耐磨性,因此被广泛添加于高强度螺纹钢、工具钢、汽车结构钢等关键材料中。在航空、航天以及国防等领域,钒的高温稳定性、耐腐蚀性能成为制造钛基高性能耐热合金不可或缺的关键组分。

近年来,随着储能产业的快速发展,钒在能源领域的应用日益受到重视。VRB因其循环寿命长、安全性高、可深度充放等突出优点,成为大规模固定储能系统的优选技术。VRB在电网调峰和可再生能源并网中的应用,可以有效平抑风光发电的间歇性与波动性,为构建新型电力系统提供关键支撑。展望未来,随着电动汽车的普及与能源结构转型的深入推进,钒在储能电池领域的市场需求将持续增加,在关键材料领域具有广阔的应用前景。表8列出了钒电池的未来应用前景。

钒的回收主要集中在含钒的二次资源中,包括钢铁冶炼过程中产生的富钒渣以及使用后的废钒催化剂,从废旧金属制品中回收钒的占比较低。火法冶金和湿法冶金是当前主要的回收工艺,前者通过高温熔炼提取钒,处理量大、工艺简单,但能耗较高且会产生废气;后者通过酸浸或碱浸提取钒,再经沉淀、萃取等步骤完成分离与提纯,具有回收率高、环境友好等优点,但需要严格控制化学试剂的使用和废液的处理。近年来,通过优化回收工艺,显著提升了钒的循环利用效率。VRB的电解液可多次循环使用,通过优化电解液的再生工艺,能够进一步提高资源利用效率。

三、 我国镍钴锂钒产业链的发展优势与短板

(一) 我国镍钴锂钒产业链的发展优势

1. 已形成全球最完备的产业链体系

我国在镍、钴、锂、钒领域已建成全球规模最大、链条最完整的产业生态。镍产业链已实现从硫化矿/红土型镍矿开采、火法/湿法冶炼到高镍三元材料产业化的全流程覆盖,全面掌握红土型镍矿HPAL核心工艺,湿法回收技术达国际先进水平。钴产业链的冶炼产能占全球主导地位,构建了跨国协同体系,引领了废旧电池再生利用技术的行业标准。锂产业链依托矿石提锂、盐湖提锂核心工艺,采用锂辉石采选、碳酸锂/氢氧化锂制备、正极材料合成以及动力电池制造的垂直链条,产品涵盖五大系列40余种,支撑了全球70%的锂电池产能。钒产业链凭借钒钛磁铁矿资源的禀赋优势,实现五氧化二钒全球市场占有率突破68%。全产业链配套能力催生显著的规模效应,镍、钴、锂的主要材料成本较国际平均值低15%~20%,钒电解液制备效率提升30%,为新能源产业发展提供了坚实的基础保障。

2. 持续发挥和完善政策体系优势

中央至地方的三级政策体系形成了强大的发展动能。在国家层面,2020年发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,确立了镍、钴、锂资源的战略地位;科学技术部“十四五”专项计划重点支持深部采矿、生物冶金等核心技术攻关;自然资源部建立锂资源国家规划矿区制度,完善矿产资源有偿使用机制;发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,率先在全球落实生产者责任延伸制。在地方政府层面,开展精准施策,如江西宜春锂云母产区实行增值税即征即退50%政策;广东循环经济园区对再生材料企业给予度电补贴政策。在国际合作机制方面,突破资源约束,“一带一路”专项基金支持企业在印度尼西亚建成全球最大红土型镍矿生产基地,在刚果(金)构建钴原料供应网络。我国在镍、钴、锂、钒产业链的政策创新集中体现在全链条设计方面,在产业链上游设立关键矿产储备制度,在中游通过首台装备补贴以推动高压反应釜等装备的国产化,在下游以新能源汽车购置税减免来刺激需求,形成“资源 – 技术 – 市场”的正向循环体系。

3. 不断提升核心技术自主化与工程转化能力

在镍、钴、锂、钒产业链方面,技术突破涵盖资源开发至高端制造的全链条。在镍、钴领域,实现了红土型镍矿湿法冶炼成本降低30%;“带电破碎 – 定向解离”技术使镍、钴回收率达95%以上,年处理退役电池约4.8×105 t。在锂资源开发方面,已掌握盐湖提锂核心工艺:吸附法破解了青海高镁锂比难题,显著提升了提锂效率;锂云母固氟技术降低了污染排放强度。钒渣产业链创新了钠化焙烧工艺,使钒渣含钒量降至0.3%,技术水平处于国际最优。此外,材料制备技术取得标志性突破,宁德时代新能源科技股份有限公司的超高镍单晶正极(Ni90)量产良率突破92%,比亚迪股份有限公司的刀片电池相较传统磷酸铁锂电池,体积利用率提升了约50%;大连融科储能集团股份有限公司的VRB电堆功率密度高,储能时长超12 h。工程化能力支撑全球输出,印度尼西亚OBI镍钴项目采用我国的湿法技术,南美盐湖提锂项目应用我国膜分离装备。智能制造水平加速升级,锂电材料工厂自动化率超80%,运用数字孪生技术使试产成本降低40%。

4. 拥有全球规模最大的应用市场

新能源汽车与储能市场形成需求 – 政策双重增长引擎。2023年,我国新能源汽车销售量约为9.5×106辆,带动动力电池装机量超380 GW·h,直接创造锂需求量2.8×105 t、镍需求量6.5×105 t。截至2025年,随着储能产业的爆发式增长,锂电池储能新增装机40 GW·h,VRB装机量突破1 GW·h。市场规模优势不断转化,实现需求牵引创新,高镍电池需求推动单晶正极技术快速迭代,磷酸铁锂储能电池推动度电成本降低;产业链协同效应增强,宁德时代新能源科技股份有限公司等企业联合矿企开发印度尼西亚的镍、钴资源,钒钛钢铁企业跨界布局电解液产能以实现“材料 – 电池 – 整车”的纵向整合;注重标准化建设,主导制定了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB 38031—2025)等国家标准规范,推动VRB测试方法成为国际电工委员会的国际标准;资源循环经济发展初具规模,2025年动力电池回收市场可达千亿级,为原材料供应提供战略缓冲。

(二) 我国镍钴锂钒产业链发展存在的劣势

1. 资源禀赋先天不足与供应安全问题

我国镍、钴资源储量极其有限,禀赋条件差,以占全球3%、1.13%的储量,支撑全球56%、65%的消费量,资源对外依存度高达93%、98%,结构性矛盾突出。镍矿以埋藏深、品位低的铜镍钴伴生硫化矿为主,主要位于甘肃金昌等地;钴资源高度依赖伴生矿,开采难度大、成本高。此外,对青藏高原等潜在资源区的勘探不足,内蒙古、四川、青海等省份虽拥有超低品位氧化镍矿,但因提取技术瓶颈难以利用。锂资源同样面临开发利用困境:优质锂辉石矿受生态红线限制,高品位锂云母矿资源稀缺且开发成本高,而盐湖资源则集中在生态脆弱的青藏高原地区,普遍存在高镁锂比导致原卤提锂难度大。全球锂资源争夺白热化,主要资源国的政策变动、国际海运波动、贸易壁垒等,进一步加剧了我国锂供应链的不稳定性。钒矿开发受政策约束,多省市已将其列为限制性开采矿种,“探转采”收紧导致采矿证获取困难;已获证企业受开采总量指标限制,部分企业被迫依赖异地开采或进口原料。

2. 环保约束趋严与绿色技术短板叠加

开采低品位镍矿会产生大量固体废物(生产1 t镍产生150 t固体废物)和废水,碳排放强度较高,环保成本约占开采总成本的30%。锂资源开发受制于恶劣的自然条件和资源禀赋,缺乏绿色高效利用技术,导致高端精细锂产品核心工艺研究不足、产量低、性能差异大、后端加工能力弱,“保供”压力显著。钒资源开采本身难度大、提取成本高、生产环节固体废物处置压力大,加之科技攻关复杂、项目建设周期长,亟需长远规划布局。

3. 产业链中高端环节薄弱与定价权缺失

高端镍钴材料(如高纯镍带、航空发动机用钴基合金)的自主保障能力不足,进口依赖度超50%。HPAL等核心设备依赖进口,电池级材料制备技术薄弱。尤为突出的是,高镍三元材料金属价值转化率仅为38%,较日韩企业低12个百分点,且替代技术产业化缓慢,价值转化率不足国际领先水平的60%,产品附加值偏低。资源禀赋少、对外依存度高导致我国镍、钴、锂在国际定价体系中处于弱势。部分资源国的资源政策进一步压缩企业利润空间,形成“高产低利”被动局面,迫使产业链下游承受国际定价溢价,制约了产业向中高端升级。

4. 资源循环利用体系不完善

资源开发与回收利用衔接不畅,上游保障弱、中游冶炼强、下游高端可控性差的矛盾突出。在镍资源回收方面,尽管已建成全球最大的不锈钢废钢回收体系,但退役动力电池回收体系尚未有效建立,行业呈现“小散乱”局面,产能利用率低于40%,规范化回收率低。回收网络不完善、缺乏统一标准体系、“拆解 – 破碎 – 分选 – 再生利用”技术链不成熟、装备水平低等问题并存,导致退役锂电池绿色循环利用技术体系亟待完善,再生资源利用率低。锂价格波动频繁对回收行业造成冲击。钒资源的回收存在钒渣进口受限与储能需求爆发式增长的矛盾。预计2030年,全球钒供给缺口将高达45%,凸显了资源循环与长远规划的重要性。

四、 我国镍钴锂钒产业链发展的重点任务与对策建议

(一) 重点任务

面向2035年,深入开展深地勘探与海外多元布局,降低镍、钴、锂、钒矿产的对外依存度;建成零碳智能冶炼与高端材料产业集群,实现盐湖提锂成本降低30%、锂电高端产品占比超70%;构建覆盖全国回收率≥95%的电池回收网络,关键金属利用率达到国际领先水平,全面缓解供应缺口。面向2050年,形成全球韧性供应链与再生利用闭环,实现资源协同开发,支撑新能源产业高质量、可持续发展。我国镍、钴、锂、钒产业链发展的重点任务具体如下。

1. 构建镍钴锂钒矿产基因数据库

我国镍、钴、锂、钒资源禀赋差,矿床性质复杂、矿石可选性差异巨大,亟待构建矿床、矿石、矿物基因特征数据库,建立关键参数与标识体系,完成成矿构造标注,厘清资源赋存状态。开展多源数据融合,整合全球镍、钴、锂、钒的储量分布数据,纳入典型矿床成矿模式。实现勘查技术关联,标注各类型矿床的深部找矿潜力区及地球物理探测标志,完善镍、钴、锂、钒独立矿物的识别技术指标。根据资源特性,制定长期开采、选矿规划,精细镍、钴、锂、钒高质产品生成策略,形成顶层设计方案,推动镍、钴、锂、钒等资源的高效开发,提高资源综合利用率。

2. 突破镍钴锂钒资源综合利用技术

针对锂、镍、钴、钒的现有开发资源,实现开发利用全产业链的开源节流,通过“采选冶”、加工技术创新,开展产业优化升级,提高作业效率、减少材料浪费,提升资源综合回收率,增强资源安全保障。针对一些原来难利用的低品位、共伴生矿床,通过技术创新使其成为可开发利用的矿产,重新估算可开发矿产资源,推动尚未开发或充分开发的难利用镍、钴、锂、钒等资源的规模化利用,如低品位黏土型锂矿、高海拔高镁锂比盐湖、共伴生镍钴资源等。针对我国的锂、镍、钴、钒废弃物,系统性设计尾矿、废渣综合利用方案,征集针对尾矿、冶金渣综合利用先进技术与装备,通过汇集创新技术和实用装备,积极推动选冶过程废弃物的综合利用,包括基于选冶技术的创新提升,实现有价金属提取;进行尾矿无害化处理,用于矿山生态修复填埋;开展废渣附加值利用,实现新型材料转化。

3. 研发镍钴锂钒高质材料技术及产品

针对新能源用镍、钴、锂、钒初级产品多、高品质原材料依赖进口等问题,实现关键制备技术突破:突破高纯镍钴锰中间化合物制备技术,研制电池级碳酸锂、氢氧化锂等锂盐短流程提纯技术,开发超低杂质含量钒电解液合成工艺。围绕服务新能源动力电池、风光新能源储能/储氢等战略性新兴产业和国家重大工程,推进高能量密度、高电压平台材料如高镍/超高镍单晶正极材料制备技术研发,开发新型硅基、硫基、氧基、富锂锰基等正极材料;引进新微加工技术和制造工艺,研制可提高储能电池性能的纳米材料、柔性材料等新型材料;研发新型储能、储氢材料,优化镍基合金的制备方法和工艺,提高储氢性能;揭示添加剂稳定机理和对电化学反应的影响,开发新型钒系电解液。

4. 建设绿色循环利用体系

完善废旧电池、电子废弃物等二次资源回收体系,建设线下资源回收网络,推动新能源汽车电池、光伏设备等的规模化回收,拓展梯次利用场景至储能、家庭备用电源等领域,提高镍、钴、锂、钒等资源的循环利用率。突破关键回收技术瓶颈,重点研发退役电池快速检测、高效拆解以及金属提纯技术,结合再生利用工艺,提升镍、钴、锂、钒的回收率与产品附加值。构建新能源关键矿产“高效开采 – 富集提质 – 材料制备 – 电池制造 – 回收利用”全生命周期产业集群,建立资源全生命周期管理体系,实现资源的绿色循环利用。

5. 打造全链条创新平台体系

依托镍、钴、锂、钒资源禀赋区域,推进智能化矿山建设和资源综合利用,提升资源提取效率,延伸材料深加工链条,发展高纯度钒电解液、镍钴锂三元前驱体等关键材料制备技术,开发钒电池储能系统、锂离子电池梯次利用技术,打造全产业链创新模式。构建多层次“产学研”协同平台,建立“产学研”协同机制,围绕电池能量效率、锂电碳足迹管理等痛点开展联合研发,形成产业研究院模式。搭建覆盖电池材料、系统集成、循环再利用的公共研发平台,推动形成标准化技术路径。打造特色集群,以四川钒电池基地、甘肃新能源电池千亿产业链为范本,推动区域产业集群化发展,覆盖“资源 – 材料 – 设备 – 应用”全环节。

(二) 镍钴产业链发展建议

1. 加强国内镍钴资源保障、提高战略储备,提升资源安全水平

建议在新一轮地质找矿突破战略行动中,加大镍、钴资源的找矿投入,启动镍钴矿专项,聚焦甘肃北山、青海东昆仑、西藏冈底斯、新疆东天山等重要成矿带,开展镍、钴上量增储找矿,力争取得新突破。同时,联合国家粮食和物资储备局建立镍、钴资源战略储备监测预警系统,设置价格波动阈值自动触发收储机制,在资源价格低时加大收储力度,对镍、钴资源进行战略储备,筑牢我国镍、钴资源安全的基本盘。

2. 推动低品位镍钴资源开发和高效利用,提升产业链竞争力

建议将镍、钴资源关键技术攻关纳入国家重大科技专项,在甘肃、新疆等资源富集区布局国家级镍钴资源创新中心,聚焦“勘探 – 开采 – 冶炼 – 材料”全产业链的关键核心环节,重点突破镍和钴深部成矿预测理论、智能化勘查、绿色低碳采选冶、高端材料加工、资源循环利用(包括贫矿资源开发、尾矿炉渣经济利用)等核心技术,为保障镍、钴资源安全提供支撑。同时,提高镍、钴二次资源聚集度与开发利用效率,推动解决退役电池回收产能过剩和无序扩张等问题,提升产业链竞争力。

3. 构建全球镍钴资源新局面,打造国际资源产业合作新态势

建议加强与印度尼西亚、刚果(金)等国家的资源合作,在对核心技术输出管控的前提下,积极参与当地基建的援建项目,并与当地矿权结合,纳入国家关键矿产安全保障体系。同时,推动与俄罗斯、中亚等周边陆运国家的战略协同,在新疆等边境地区布局现代化精炼园区,形成“邻国采矿 – 边境冶炼 – 内地深加工”的产业链,协调开通中欧运输专列,提升陆运矿获取能力,全面提升我国在全球矿产资源领域的话语权。

(三) 锂产业链发展建议

1. 优化国内资源开发,强化海外资源布局

建议加强在四川、新疆等地的锂辉石矿外围进行找矿,推进青海、西藏的盐湖深部勘探。鼓励中资企业通过参股、并购等方式,在澳大利亚、南美、非洲等国家和地区形成“三足鼎立”的海外锂资源格局。重点推进海外重点中资项目建设,扩大海外权益锂盐产能,提升锂资源供应韧性。

2. 设立国家科技重点专项

聚焦锂资源开发与循环利用中面临的关键共性技术问题,设立锂资源保障与产业发展重点专项,加大科技投入,攻关锂多金属矿分离提取、黏土锂矿经济开发利用、盐湖高效提锂及综合利用等核心技术,攻关锂离子电池精准拆解、绿色循环、短流程修复再生等循环利用关键技术,攻关金属锂等高端锂产品制备技术,为保障锂资源安全稳供提供技术支撑。

3. 设立国家“城市矿产”高质循环技术创新中心

建议在创新资源和高端人才聚集区,以科技型央企为主体,组建成立国家“城市矿产”高质循环技术创新中心。聚焦新能源汽车退役锂电池、战略性新兴产业退役器件等,从关键核心技术攻关、政策标准制定、产业链协同等维度强化顶层设计,推动形成高效、环保、安全的“城市矿产”循环利用体系,制定循环利用全流程污染控制标准。构建原生矿产与再生矿产协同利用体系,充分利用我国已经建立的完善工业体系,从根本上解决资源循环利用领域小、散、乱的局面,整体提升我国循环利用领域的技术装备水平、产业集中度和企业核心竞争力。

(四) 钒产业链发展建议

1. 制定支持钒产业可持续发展的政策举措

建议适时将页岩钒矿从省级矿产资源限制性开采矿种中移出,针对性地释放矿权,消除钒资源利用的政策壁垒;探索搭建多部门参与、关于钒绿色循环利用科技成果转化的“一站式”贯通平台;积极推进钒资源勘探以及新建矿山、扩建矿山、复建矿山等涉钒工程建设,提升我国钒资源保障能力。

2. 进一步推进绿色矿山建设,延伸绿色钒产业链

加大先进钒工艺技术与装备的推广应用力度,推动现有涉钒矿山绿色化升级改造,力争到2030年,实现全国所有涉钒矿山(含新建)均建成国家级绿色矿山,构建资源高效、环境友好、智能安全的钒产业全生命周期发展模式。鼓励企业加强高纯钒和超高纯钒、高端钒基合金、钒基功能材料、钒精细化工、钒电解液等先进技术的研发与应用,培育创建一批绿色工厂、绿色园区、生态供应链和绿色设计产品。支持钒电储能技术在光伏、风电、电网调峰调频、通信基站等项目中的应用,延伸绿色钒产业链。

3. 打造我国优势钒资源产业技术科技成果转化示范工程与标准体系

突破一批高质利用与绿色循环前沿技术,在湖北、四川、陕西、河北等我国钒资源聚集区建成3~4个钒产业技术成果转化示范工程。注重规模化、集约化开发,避免一矿多开、大矿小开,限制产能在3000 t/a以下的高纯钒项目立项建设。以项目、平台方式扶持一批行业头部企业,加大关键技术研发,打造自主可控、安全可靠的钒产业链和供应链。鼓励国内相关单位牵头开展钒资源开发利用先进技术、设备的国际标准及规范的编制工作,提升我国在钒产业领域的国际话语权。

五、 结语

镍、钴、锂、钒作为新能源革命的核心战略资源,是支撑全球能源转型、高端制造与国防安全的关键物质基础。本文对镍、钴、锂、钒4种战略性关键矿产资源产业链的发展现状、优劣势进行了详细的分析,并针对性提出了对策建议。当前,全球新能源产业链竞争加剧,资源供需格局深度调整,我国虽在资源加工与市场应用领域占据优势,但仍面临资源禀赋不足、对外依存度高、高端技术短板、循环利用体系不健全等多重挑战。因此,需要持续加大对资源的勘探开发,继续攻关关键核心技术,健全镍、钴、锂、钒资源在开采、利用和回收等全生命周期的发展,不断推动产业链的高质量发展。

未来,应以国家战略需求为导向,强化关键资源供应链韧性,推动镍、钴、锂、钒产业向高端化、智能化、绿色化升级。通过加强核心技术攻关、深化国际合作、完善政策法规、构建循环经济体系,实现资源安全与产业竞争力的协同提升。同时,需把握新能源技术迭代机遇,加速在VRB、高镍三元材料等新兴领域的布局,抢占全球价值链制高点,为我国实现“双碳”战略目标、建设现代化产业体系提供技术支撑,为我国新能源产业高质量发展提供系统性解决方案。

参考文献

[1]

杨丹辉. 战略性关键矿产全球供求格局演变与中国应对 [J]. 经济纵横, 2025 (3): 14‒30.

[2]

Yang D H. Evolution of global supply and demand pattern of strategic key minerals and China's response [J]. Economic Review Journal, 2025 (3): 14‒30.

[3]

U.S. Geological Survey. Mineral commodity summaries 2024 [R]. Reston: U.S. Geological Survey, 2024.

[4]

周园园, 方秀利, 杨国蕾, 能源转型背景下全球镍资源供需形势分析 [J]. 中国矿业, 2024, 33(7): 69‒77.

[5]

Zhou Y Y, Fang X L, Yang G L, et al. Analysis of supply and demand of nickel resources in global under the background of energy transition [J]. China Mining Magazine, 2024, 33(7): 69‒77.

[6]

干勇, 彭苏萍, 毛景文, 我国关键矿产及其材料产业供应链高质量发展战略研究 [J]. 中国工程科学, 2022, 24(3): 1‒9.

[7]

Gan Y, Peng S P, Mao J W, et al. High-quality development strategy for the supply chain of critical minerals and its material industry in China [J]. Strategic Study of CAE, 2022, 24(3): 1‒9.

[8]

U.S. Geological Survey. Mineral commodity summaries 2025 [M]. Reston: U.S. Geological Survey, 2025.

[9]

中华人民共和国国家发展和改革委员会, 国家能源局, 中华人民共和国财政部, 关于印发"十四五"可再生能源发展规划的通知 [EB/OL]. (2022-06-01)[2025-05-28]. https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202206/t20220601_1326720.html.

[10]

National Development and Reform Commission of the People's Republic of China, National Energy Administration, Ministry of Finance of the People's Republic of China, et al. Notice on issuing the 14th Five Year Plan for the development of renewable energy [EB/OL]. (2022-06-01)[2025-05-28]. https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202206/t20220601_1326720.html.

[11]

International Energy Agency. Global critical minerals outlook 2024 [R]. Paris: International Energy Agency, 2024.

[12]

中国地质调查局资源所. 《全球矿产资源储量评估报告2024》发布 [J]. 黄金科学技术, 2024, 32(2): 240.

[13]

Institute of Mineral Resources, China Geological Survey. Global mineral reserves assessment report 2024 was released [J]. Gold Science and Technology, 2024, 32(2): 240.

[14]

陈甲斌, 刘超, 冯丹丹, 矿产资源安全需要关注的六个风险问题 [J]. 中国国土资源经济, 2022, 35(1): 15‒21, 70.

[15]

Chen J B, Liu C, Feng D D, et al. Six risk problems of mineral resources security need to focus on [J]. Natural Resource Economics of China, 2022, 35(1): 15‒21, 70.

[16]

王登红, 代鸿章, 刘善宝, 中国战略性关键矿产勘查开发进展与新一轮找矿的建议 [J]. 科技导报, 2024, 42(5): 7‒25.

[17]

Wang D H, Dai H Z, Liu S B, et al. Progress in strategic critical minerals exploration and production and proposals for a new round of prospecting in China [J]. Science & Technology Review, 2024, 42(5): 7‒25.

[18]

中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心. 全球矿产资源储量评估报告2024 [R]. 北京: 中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心, 2024.

[19]

Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, China Geological Survey. 2024 assessment report for mineral reserves in the world [R]. Beijing: Research Center for Strategy of Global Mineral Resources of China Geological Survey, 2024.

[20]

应雄, 汪寿阳, 杨宇瑶. 能源转型下的锂、钴、镍资源需求及回收潜力分析——基于电动汽车的视角 [J]. 中国科学院院刊, 2024, 39(7): 1226‒1234.

[21]

Ying X, Wang S Y, Yang Y Y. Analysis of demand and recycling potential of lithium, cobalt, and nickel under energy transition—From perspective of electric vehicles [J]. Chinese Academy of Sciences, 2024, 39(7): 1226‒1234.

[22]

徐刚, 段俊, 汤中立, 镍资源找矿突破与综合开发利用 [J]. 中国工程科学, 2024, 26(3): 86‒97.

[23]

Xu G, Duan J, Tang Z L, et al. Exploration breakthrough and comprehensive development and utilization of nickel resources [J]. Strategic Study of CAE, 2024, 26(3): 86‒97.

[24]

王岩, 王登红, 孙涛, 中国镍矿成矿规律的量化研究与找矿方向探讨 [J]. 地质学报, 2020, 94(1): 217‒240.

[25]

Wang Y, Wang D H, Sun T, et al. A quantitative study of metallogenic regularity of nickel deposits in China and their prospecting outlook [J]. Acta Geologica Sinica, 2020, 94(1): 217‒240.

[26]

徐爱东, 陈瑞瑞, 李烁, 镍钴行业发展形势分析及建议 [J]. 中国有色冶金, 2021, 50(6): 9‒15.

[27]

Xu A D, Chen R R, Li S, et al. Analysis and suggestions on the development of nickel‒cobalt industry [J]. China Nonferrous Metallurgy, 2021, 50(6): 9‒15.

[28]

吴琪, 陈从喜, 葛振华, 关于保障我国镍矿资源供应安全的思考 [J]. 中国矿业, 2020, 29(9): 35‒38.

[29]

Wu Q, Chen C X, Ge Z H, et al. Perspective on the security of nickel resources supply in China [J]. China Mining Magazine, 2020, 29(9): 35‒38.

[30]

刘超, 陈甲斌. 全球钴资源供需形势分析 [J]. 国土资源情报, 2020 (10): 27‒33.

[31]

Liu C, Chen J B. Analysis of supply and demand situation of global cobalt resources [J]. Land and Resources Information, 2020 (10): 27‒33.

[32]

杨卉芃, 王威. 全球钴矿资源现状及开发利用趋势 [J]. 矿产保护与利用, 2019, 39(5): 41‒49, 55.

[33]

Yang H P, Wang W. Global cobalt resources status and exploitation trends [J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2019, 39(5): 41‒49, 55.

[34]

王海南, 王礼恒, 周志成, 新兴产业发展战略研究(2035) [J]. 中国工程科学, 2020, 22(2): 1‒8.

[35]

Wang H N, Wang L H, Zhou Z C, et al. Development strategy of emerging industries (2035) [J]. Strategic Study of CAE, 2020, 22(2): 1‒8.

[36]

左更. 我国战略性金属矿产资源保供形势分析 [J]. 中国价格监管与反垄断, 2022 (10): 70‒73.

[37]

Zuo G. Analysis on the situation of ensuring supply of strategic metal mineral resources in China [J]. Price Supervision and Anti-Monopoly in China, 2022 (10): 70‒73.

[38]

段俊, 徐刚, 汤中立, 我国钴资源产业发展现状、问题与对策 [J]. 中国工程科学, 2024, 26(3): 98‒107.

[39]

Duan J, Xu G, Tang Z L, et al. Analysis of development of China's cobalt industry: Current status, problems and countermeasures [J]. Strategic Study of CAE, 2024, 26(3): 98‒107.

[40]

韩见, 陈其慎, 杨雪松, 钴资源现状及未来5—10年供需形势分析 [J]. 中国地质, 2023, 50(3): 743‒755.

[41]

Han J, Chen Q S, Yang X S, et al. Current situation of cobalt resources and analysis of supply and demand situation in the next 5—10 years [J]. Geology in China, 2023, 50(3): 743‒755.

[42]

Cobalt Institute. 2024—Cobalt demand by major end use [EB/OL]. [2025-05-20]. https://www.cobaltinstitute.org/resources/data-room/.

[43]

黄小卫, 李铮, 张正钦, 盐湖原卤提锂研究进展 [J]. 有色金属工程, 2024, 14(11): 1‒13.

[44]

Huang X W, Li Z, Zhang Z Q, et al. Research progress of lithium extraction from raw brine in salt lake [J]. Nonferrous Metals Engineering, 2024, 14(11): 1‒13.

[45]

窦立荣, 刘化清, 常德宽, 全球锂资源分布、产业现状和中国面临的挑战与对策 [J]. 中国科学院院刊, 2025, 40(3): 494‒510.

[46]

Dou L R, Liu H Q, Chang D K, et al. Challenges and countermeasures for lithium resources in China and analysis of global distribution and industry status [J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2025, 40(3): 494‒510.

[47]

刘雪, 王春连, 刘学龙, 中国锂矿床主要类型特征、分布情况及开发利用现状 [J]. 中国地质, 2024, 51(3): 811‒832.

[48]

Liu X, Wang C L, Liu X L, et al. Main types, distribution, development and utilization of lithium deposits in China [J]. Geology in China, 2024, 51(3): 811‒832.

[49]

王琪, 赵有璟, 刘洋, 高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术研究进展 [J]. 化工学报, 2021, 72(6): 2905‒2921, 3433.

[50]

Wang Q, Zhao Y J, Liu Y, et al. Recent advances in magnesium/lithium separation and lithium extraction technologies from salt lake brine with high magnesium/lithium ratio [J]. CIESC Journal, 2021, 72(6): 2905‒2921, 3433.

[51]

李燕, 王敏, 赵有璟, 盐湖卤水锂资源提取技术及开发现状 [J]. 盐湖研究, 2023, 31(2): 71‒80.

[52]

Li Y, Wang M, Zhao Y J, et al. Technology and development of lithium extraction from salt lake brine [J]. Journal of Salt Lake Research, 2023, 31(2): 71‒80.

[53]

孙传尧, 朱阳戈, 宋振国, 我国锂铍钽铌矿产资源选冶加工现状与展望 [J]. 中国工程科学, 2024, 26(5): 248‒258.

[54]

Sun C Y, Zhu Y G, Song Z G, et al. Beneficiation, smelting and material processing of lithium, beryllium, tantalum, and niobium mineral resources in China: Current status and prospect [J]. Strategic Study of CAE, 2024, 26(5): 248‒258.

[55]

马珍. 盐湖锂资源高效分离提取技术研究进展 [J]. 无机盐工业, 2022, 54(10): 22‒29.

[56]

Ma Z. Research progress on efficient separation and extraction technology of lithium resources in salt lakes [J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(10): 22‒29.

[57]

瞿金为, 马娜, 胡月芳, 钒资源现状与石煤钒矿提钒新工艺进展 [J]. 矿产综合利用, 2025 (1): 194‒199.

[58]

Qu J W, Ma N, Hu Y F, et al. Current situation of vanadium resources and new process progress of vanadium extraction from the stone coal vanadium ore [J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2025 (1): 194‒199.

[59]

刘涛, 葛灵, 张一敏. 全钒液流电池关键技术进展与发展趋势 [J]. 中国冶金, 2023, 33(4): 1‒8, 133.

[60]

Liu T, Ge L, Zhang Y M. Advances and development trend in key technologies for all-vanadium redox flow battery [J]. China Metallurgy, 2023, 33(4): 1‒8, 133.

[61]

陈仁凤, 龙涛, 陈其慎, 新型储能金属钒资源需求预测与供应分析 [J]. 中国工程科学, 2024, 26(3): 74‒85.

[62]

Chen R F, Long T, Chen Q S, et al. New energy-storage metal vanadium resources: Demand prediction and supply analysis [J]. Strategic Study of CAE, 2024, 26(3): 74‒85.

[63]

牟俊, 肖艳, 毛柠. 浅析国内钒电池产业现状及发展趋势 [J]. 四川化工, 2023, 26(4): 4‒8, 20.

[64]

Mou J, Xiao Y, Mao N. Analysis of the current situation and development trend of vanadium redox battery industry in China [J]. Sichuan Chemical Industry, 2023, 26(4): 4‒8, 20.

基金资助

中国工程院咨询项目“新能源关键矿产高质利用与绿色循环发展战略研究”(2024-XZ-22)

AI Summary AI Mindmap
PDF (780KB)

3772

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/