(一)背景
据美国地质调查局(USGS)公布的2015年最新统计数据显示,全球已探明钴资源储量高度集中在刚果(金),澳大利亚和古巴。我国钴矿资源不多,已探明的钴资源量仅占全球资源的1.14%,其中独立矿床尤少,其中钴主要是伴生于铁、镍、铜等矿产中。近年来,在国家一系列政策的扶持下我国的新能源汽车行业一路高歌猛进,在其带动下锂离子电池相关行业发生了飞速的增长,根据高工产研锂电研究所(GGII)统计,2014年到2017年,我国锂离子电池产量分别为31.35 GWh、47.13 GWh、62.34 GWh、85.36 GWh。正极材料是电池中影响电池性能的关键组分,正极材料产能的不断扩张直接推动了含镍钴金属矿物的开采加工,同时电池报废量也逐年增加,据GGII预测,到2020年我国含钴电池废料产量为15万吨,含钴电池报废量将达到25万吨,催生了电池废料再生利用行业迅速兴起。
金属钴主要用作生产锂电池正极材料(三元材料、钴酸锂等),锂电池是钴的最大的消耗端。根据GGII统计,2014年到2017年,我国锂电池正极材料产量分别为9.7万吨、11.3万吨、16.16万吨、32.3万吨。据GGII预测,到2020年,锂电池正极材料产量将达到90万吨。锂电池正极材料中钴的含量按20-60%粗略计算,对于金属钴的需求量大概为18-54万吨。
(二)目的和意义
采矿加工和电池废料再生利用过程会产生大量含镍钴的废料,为了避免产生的废料对生态环境及人体健康造成伤害,同时也是为了实现对废料中有价金属的资源化利用,目前常采用焙烧、破碎、分选、浸出、萃取、过滤、沉淀等工序首先将废料中的金属元素转化为溶解态,然后对溶液进行净化和富集,最后通过添加沉淀剂的方法制得这些金属的(复合)氢氧化物或(复合)碳酸盐。随着再生资源行业的发展,利用这一资源化利用工艺路线可直接利用含镍钴、铜钴等矿物和含钴电池废料作为原料,获得粗碳酸钴产品,该产品可作为下游企业生产工业碳酸钴、氢氧化钴等产品的原料。
由于粗碳酸钴的原料来源广泛、组分较为复杂,因此其回收再生处理所制得的碳酸钴产品中的物理特性和化学组成与工业级标准存在较大差距,但目前为止,我国没有对于粗碳酸钴的国家或行业产品标准,为了满足下游行业对不同回收处理工艺制得碳酸钴产品的质量要求,必须对其化学组分等指标项目和参数进行统一和规范。
作为一种资源再利用产品,粗碳酸钴产品标准的制定符合市场发展的需求,该产品标准的制定是产品质量和下游行业需求的有效保障,对于推动含钴矿物及电池废料的资源化循环利用和绿色发展具有重要意义。
(三)必要性
1)、落实国家政策对再生资源利用行业发展的推动
根据《循环经济发展战略及近期行动计划》(国发〔2013〕5号)要求,加强再生资源规范管理,建立健全再生产品的推广应用,加强共伴生矿产资源及尾矿的综合利用,预计到2020年,工业固体废物综合利用率达到73%以上。以及工信部、商务部、科技部联合发布了“关于加快推进再生资源产业发展的指导意见”,其中指出以产生量大、战略性强、易于回收利用的再生资源品种为重点,分类指导,精准施策,完善技术规范,实行分重点、分品种、分领域的定制化管理。而粗碳酸钴产品标准的制定正式符合我国政策推动再生资源利用行业发展的一举措。
2)、缓解我国经济发展同资源约束和环境保护之间的矛盾
随着国内钴资源需求的逐渐增加,钴资源不足的问题日趋突出,如果仅依靠大量进口单一的钴精矿,容易受到出口国的限制,钴资源的紧缺严重约束着经济的发展;同时,在采矿加工和电池废料再生利用过程产生了大量含镍钴的废料,通过对这些废料的回收利用获得粗碳酸钴产品,能够解决我国经济发展和资源约束之间的矛盾,也有利于解决我国经济发展和环境保护之间的矛盾。
3)、满足市场发展需求
由于再生资源回收行业内不同企业的工艺技术水平差异,导致产生的产品成分含量不均匀,杂质元素多,不能满足下游行业对粗碳酸钴产品的质量要求,该标准的制定能够统一和规范产品的化学组分等指标项目和参数,符合市场发展的需求。