解密中國四大鹽湖、五大提煉技術(shù)路線！關(guān)于鹽湖提鋰的一切都在這里了！

電車資源訊：

從資源品位、難易程度、開采成本角度來說,目前全球以南美“鋰三角”的鹵水資源與澳大利亞的礦石資源最具開采價(jià)值。

2017年,全球鋰及衍生物產(chǎn)量(以金屬鋰計(jì))約4.3萬噸,澳大利亞1.87萬噸,占比43.49%;智利1.41萬噸,占比32.79%;阿根廷0.55萬噸,占比12.79%;中國0.3萬噸,占比6.98%。產(chǎn)量增加主要來自中國(同比增長30%)和澳大利亞(同比增長34%)。

從資源稟賦的角度來看,南美“鋰三角”(智利北部、玻利維亞西部、阿根廷北部)的各鹽湖,具有先天性優(yōu)勢(shì):資源稟賦較好(全球鎂鋰比最低),鹽湖可以采用成熟的沉淀法(完全成本1-1.5萬多元/噸);長期的開發(fā)及持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施投入,已經(jīng)形成成熟的產(chǎn)業(yè)集群。

此外,澳洲西部的鋰礦優(yōu)勢(shì)在于礦石品味高、下游礦石提鋰技術(shù)成熟和開采年限長等優(yōu)勢(shì)。目前澳洲泰利森公司旗下Green bushes鋰礦(由天齊鋰業(yè)、美國雅保包銷),已探明儲(chǔ)量6150萬噸,折合碳酸鋰當(dāng)量430萬噸,氧化鋰平均品位2.8%,是全球品位最高的鋰礦,提鋰完全成本在3.8萬元/噸左右。

全球鋰礦以形態(tài)分類可分為鹵水型和硬巖型兩大類,66%存在于鹵水當(dāng)中,34%存在于礦石中 。

我國鹽湖鋰資源主要分布在青藏高原的鹽湖中,鹵水類型主要為碳酸鹽型和硫酸鹽型。碳酸鹽型鋰資源主要集中于藏北西部的扎布耶鹽湖和東部的班戈—杜佳里鹽湖,硫酸鹽型鋰資源主要分布與柴達(dá)木盆地和藏北北側(cè)。

其中,鹽湖形態(tài)構(gòu)成占比80%。我國鋰鹽湖資源儲(chǔ)量,在地理上分布于青海和西藏,兩地鹽湖鋰資源儲(chǔ)量占全國鋰資源總儲(chǔ)量的80%左右,其中青海鋰資源儲(chǔ)量占比接近50%,西藏占比28.36%。鋰輝石主要分布于新疆、四川和河南;鋰云母型礦床主要分布于江西、湖南等地,兩者總體占比不到20%。

我國鹽湖區(qū)主要是以下四個(gè):

內(nèi)蒙古鹽湖區(qū)

本鹽湖區(qū)主要為碳酸鹽及硫酸鹽型鹽湖,缺少氯化物型鹽湖。區(qū)內(nèi)鹽湖資源相當(dāng)豐富,尤以固相石鹽、芒硝、天然堿著稱,鹵水資源則遜于其他湖區(qū)。全區(qū)石鹽儲(chǔ)量約 2億噸,芒硝(Na:SO。)儲(chǔ)量約 33億噸,天然堿總儲(chǔ)量(NaHCO3+Na:C03)近 4000萬噸。

新疆鹽湖區(qū)

本鹽湖區(qū)以硫酸鹽為主,碳酸鹽、氯化物型鹽湖次之。在硫酸鹽類型中以硫酸鈉亞型為主、硫酸鎂亞型次之,在某些硫酸鹽和個(gè)別碳酸鹽型鹽湖中硼相對(duì)集中,但比青海、西藏湖區(qū)遜色得多。全區(qū)石鹽儲(chǔ)量 66億噸 (液態(tài)儲(chǔ)量不計(jì)),石膏儲(chǔ)量 5O億噸,芒硝儲(chǔ)量 2.25億噸,鈉硝石儲(chǔ)量 5000萬噸,鉀鹽資源僅羅布泊就有 4023.7萬噸,將成為我國鉀鹽生產(chǎn)后備基地。

青海鹽湖區(qū)

本區(qū)是我國鹽湖資源最為豐富的湖區(qū),它集中分布于柴達(dá)木盆地、可可西里和庫木庫里盆地,鹽湖類型以硫酸鹽為主,且多以硫酸鎂亞型存在,還有相當(dāng)數(shù)量的氯化物型鹽湖,在硫酸鎂亞型鹽湖中,除沉積大量石鹽、芒硝外,有些湖區(qū)還沉積了相當(dāng)規(guī)模的硼 酸鹽,另一些湖還沉積了一定數(shù)量的鉀鎂鹽。在一些硫酸鹽和氯化物型鹽湖鹵水中鋰、硼等元素高度富集,從而構(gòu)成硫酸鹽型一鋰湖和氯化物型一鉀鎂湖。本區(qū)石鹽儲(chǔ)量 3650億噸,石膏 (CaSO.·2H。0)470億噸,芒硝 (NaSO。·10H:0)72億噸,天青石 (SrSOt)500萬噸,天然堿 67萬噸,鎂鹽 65億噸,氯 化鉀 5.9億噸,硼 酸鹽、鋰各為數(shù)千萬噸。

西藏鹽湖區(qū)

本區(qū)鹽湖類型為硫酸鹽或碳酸鹽型,硫酸鹽型鹽湖以硫酸鈉亞型者居多,主要鹽類沉積以芒硝、石鹽、硼 酸鹽為主,一些湖區(qū)也見有水菱鎂礦等沉積。全區(qū)石鹽儲(chǔ)量 10億噸,芒硝數(shù)十億噸,硼 酸鹽和鋰鹽均在 1000-2000萬噸,水菱鎂礦 70萬噸,鹵水氯 化鉀數(shù)億噸。

我國西藏鹽湖品質(zhì)較青海高,最具開發(fā)價(jià)值。西藏鹽湖鹵水以鋰、硼含量高為基本特征,顯著特點(diǎn)是鹵水的Mg/Li值較低,甚至幾乎不含Mg2+,鹵水經(jīng)過蒸發(fā)即可得到碳酸鋰,西藏的鹽湖資源主要集中在扎布耶鹽湖、西藏阿里地區(qū)的結(jié)則茶卡鹽湖和龍木錯(cuò)鹽湖。

扎布耶鹽湖為中國第一、世界第三大鹽湖,其碳酸鋰儲(chǔ)量約為184萬噸。扎布耶鹽湖天然碳酸鹽湖,資源極佳,其鎂鋰比僅為0.019,決定了其理論加工成本低廉。

西藏地區(qū)主要從事鹽湖提鋰生產(chǎn)企業(yè)為西藏礦業(yè)和西藏城投,受地理?xiàng)l件限制,西藏地區(qū)鹽湖提鋰開發(fā)處于初級(jí)階段,2017年產(chǎn)量不足5000噸。

西藏鹽湖稟賦雖好,但在具體運(yùn)營時(shí)存在諸多問題,首先,西藏地區(qū)的鹽湖海拔平均在4500米以上,當(dāng)?shù)厝狈κ炀毠と?而外調(diào)人員又難以適應(yīng)當(dāng)?shù)貝毫拥沫h(huán)境;另外,西藏的鹽湖多處于山峰之間,因此可以用于安裝廠房設(shè)備的平底較少,限制了產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張,因此,像西藏礦業(yè)等鹽湖提鋰企業(yè)多是對(duì)鹽湖的鹵水進(jìn)行初步加工,然后運(yùn)輸至白銀進(jìn)行二次加工生成碳酸鋰,運(yùn)輸距離超過2000公里。

綜合來看,西藏地區(qū)的鹽湖企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)多受限于經(jīng)營因素,大規(guī)模開發(fā)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升需要大量資金投入,經(jīng)濟(jì)可行性相對(duì)差。

相對(duì)來說,歷經(jīng)多年耕耘,青海鹽湖提鋰已步入收獲期。 青海鹽湖資源主要集中在察爾汗、東西臺(tái)、大柴旦鹽湖等。

青海柴達(dá)木盆地有33個(gè)鹽湖,累計(jì)探明LiCl儲(chǔ)量1396.77萬噸,保有儲(chǔ)量1390.9萬噸,柴達(dá)木盆地現(xiàn)已查明的11個(gè)硫酸鹽型鹽湖中鋰含量達(dá)到工業(yè)品位,且均以鹵水礦為主,埋藏淺,品位高,水文地質(zhì)條件簡單容易開采,其中察爾汗鹽湖、(東西臺(tái))吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖、大柴旦鹽湖4個(gè)鹽湖鋰資源相對(duì)富集,鋰資源儲(chǔ)量分別占我國鹽湖資源37.16%、26.77%(東西臺(tái))、13.93%和22.13%。

青海鹽湖高鎂鋰比為工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)碳酸鋰的最大障礙之一。

青海鹽湖資源量豐富,晾曬條件好,但鹽湖資源本身的高鎂鋰比,給鋰的富集和分離帶來很大的困難。世界鹽湖資源標(biāo)桿——阿塔卡瑪鹽湖的鎂鋰比僅為6∶1;察爾汗鹽湖雖然儲(chǔ)量最大,但原鹵鎂鋰比達(dá)1577:1,鋰離子濃度低;東臺(tái)吉乃爾鹽湖的儲(chǔ)量最小,但鎂鋰比最小,為35.2:1(老鹵為18:1);西臺(tái)吉乃爾鹽湖與東臺(tái)類似,鎂鋰比為61:1;一里坪鹽湖鎂鋰比為90.5:1(老鹵為51:1);大柴旦鹽湖儲(chǔ)量第二,鎂鋰比為134:1(老鹵為92:1)。

目前我國青海鹽湖提鋰最普遍應(yīng)用的是吸附法(以藍(lán)科鋰業(yè)為代表)和膜法(電滲析法和納濾膜法)(納濾膜 法以恒信融為代表)。藍(lán)科鋰業(yè)自2011年開始涉足鹽湖提鋰領(lǐng)域,通過引進(jìn)俄羅斯二代吸附法技術(shù),經(jīng)過多年磨合、吸附劑改良創(chuàng)新,2014年技術(shù)才取得重大突破,開始量產(chǎn);中信國安依托西臺(tái)吉乃爾鹽湖經(jīng)行高鎂鋰比鹽湖分離提鋰的研究,2006年取得突破性進(jìn)展,技術(shù)采用煅燒法提鋰,但由于對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重被叫停,直至2016年恢復(fù)生產(chǎn),在此期間,恒信融成立,購買中信國安的鹵水資源,使用納濾膜 法提鋰。

多年深耕部分路線已經(jīng)突破,目前已進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段。 技術(shù)核心環(huán)節(jié),比如吸附法:吸附法的原料提供上藍(lán)曉科技、賢豐控股都已經(jīng)掌握;膜 法:啟迪擁有自主研發(fā)的膜 法提鋰工藝,但恒信融采用的是進(jìn)口膜。2017年青海省鹽湖提鋰生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到了12家,青海鹽湖提鋰產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入大規(guī)模開采階段。

鹽湖提鋰技術(shù)成熟后成本是其最大相對(duì)優(yōu)勢(shì)

成本角度來看:鋰云母提鋰成本>鋰輝石提鋰處成本>鹽湖提鋰成本。

江特電機(jī)子公司宜春銀鋰新能源采用鋰云母提煉技術(shù),其生產(chǎn)成本可控制在7-8萬元/噸。由于我國鋰輝石礦品質(zhì)與產(chǎn)量不理想,國內(nèi)企業(yè)采用進(jìn)口鋰輝石提鋰,比如贛鋒鋰業(yè)和天齊鋰業(yè),其生產(chǎn)1噸鋰產(chǎn)品的成本(原料成本+生產(chǎn)成本)在4.5-6萬元。目前國外鹽湖工業(yè)級(jí)碳酸鋰的直接生產(chǎn)成本是1.5-2萬元/噸之間,而我國由于各個(gè)鹽湖品質(zhì)不同,其生產(chǎn)成本差距較大:西藏礦業(yè)的完全成本可控制在2萬元/噸;吸附法的完全成本在3-4萬元/噸;萃取法的完全成本在2-3萬元/噸;青海鋰業(yè)的電滲析法的成本為2萬元/噸;恒信融的納濾膜法的膜系統(tǒng)投入較大,完全成本達(dá)到6萬元/噸左右(推測(cè))。

國外鹵水資源優(yōu)質(zhì),成本約在2萬元/噸。提鋰成本的標(biāo)桿企業(yè)——SQM的鹵水鎂鋰比低,通過晾曬就能達(dá)到30g/L(直接加NAOH除鎂,然后加碳酸鈣),所以只有碳酸氫鈉沉淀就可以,資源稟賦決定了其完全成本具備絕對(duì)的競爭力。根據(jù)天齊鋰業(yè)發(fā)布的SQM估值報(bào)告,2015-2017年鋰業(yè)務(wù)的直接現(xiàn)金成本為1789、2243和2266美元/噸(按年度平均匯率計(jì)算為1.11、1.49、1.53萬元/噸),該成本不包含無需付現(xiàn)的折舊與攤銷以及支付給Corfo的租賃費(fèi),綜合估算其他開支后,預(yù)計(jì)成本在2萬元/噸。

中國青海鹽湖提鋰完全成本在2-6萬元/噸水平。鹽湖技術(shù)路徑的迥異,決定了青海各鹽湖提鋰企業(yè)的完全成本各不相同。根據(jù)調(diào)研口徑和公開資料,預(yù)計(jì)我國青海鹽湖提鋰企業(yè)的綜合成本在2-6萬元/噸:東臺(tái)、西臺(tái)吉乃爾、五礦擁有的一里坪的鹵水品質(zhì)較好,鎂鋰比在50左右,鋰濃度含量達(dá)到4g/L,所以東臺(tái)青海鋰業(yè)可采用離子膜工藝生產(chǎn)電池級(jí)碳酸鋰,現(xiàn)金成本在3萬元,考慮到鹵水成本和投資攤銷后,在4萬左右。而察爾汗鹽湖的鎂鋰比高達(dá)136,且鋰濃度非常低,采用吸附樹脂+膜過濾的工藝后,藍(lán)科鋰業(yè)預(yù)計(jì)未來伴隨青海鹽湖逐步放量,市場價(jià)格將逐步實(shí)現(xiàn)新的供需均衡。

從長期來看,我國的鹽湖提鋰完全釋放,將以更低的成本沖擊世界各國及中國的硬巖鋰業(yè),1997年,SQM憑借著優(yōu)質(zhì)的鹵水和成熟的工藝壓低了碳酸鋰價(jià)格,使得全球大部分硬巖型鋰礦山和提鋰企業(yè)停產(chǎn)。但是,考慮到青海鹽湖提鋰技術(shù)難度逐步突破,未來兩年新增產(chǎn)能逐步釋放,供給將呈現(xiàn)逐步充足的狀態(tài),市場將有望實(shí)現(xiàn)新的供需均衡。

各個(gè)鹽湖的鹵水稟賦決定提鋰路線迥異

鹽湖特點(diǎn)決定提鋰工藝的異同

不同鹽湖對(duì)應(yīng)不同的鋰富集提鋰工藝。鹽湖中的鋰一般都是從生產(chǎn)過鈉、鉀以后剩下的老鹵中提取的,老鹵進(jìn)行再次鋰富集后經(jīng)過蒸發(fā)、除鎂、濃縮后提取鋰離子制取碳酸鋰。西藏鹽湖品質(zhì)較好,但開采環(huán)境不理想;青海鹽湖目前尚能開發(fā),但高M(jìn)g/Li比導(dǎo)致提鋰難度大,相比海外鹽湖,需要額外進(jìn)行鋰富集步驟,而鹽湖由于鹵水濃度不同對(duì)應(yīng)不同的鋰富集提鋰工藝。煅燒法對(duì)原料要求比較高,鹵水必須達(dá)到8-9g/L的鋰濃度;萃取法適合于高鎂高鋰(一般要求鋰含量達(dá)到2g/L)的鹵水資源;沉淀法要求鹽湖中鋰離子質(zhì)量濃度大于0.5g/L;電滲析膜分離技術(shù)用于分離鎂鋰重量比1:1-200:1的鹽湖鹵水,鋰含量在1g/L以上;吸附法適用于0.1g/L的鹵水。

鹽湖提鋰目前有七大方法,其中我國青海最普遍應(yīng)用的是吸附法和電滲析法。目前世界上采用的鹽湖鹵水提取技術(shù)主要有沉淀法(包括碳酸鹽沉淀法、鋁酸鹽沉淀法、水合硫酸鋰結(jié)晶沉淀法、硼鎂和硼鋰共沉淀法)、煅燒浸取法、碳化法、溶劑萃取法、吸附法、電滲析法、膜分離法等,其中溶劑萃取法還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

沉淀法/太陽池法

又稱太陽池法,常用于鋰濃度較高的鹽池。將老鹵蒸發(fā)曬制得到濃縮富鋰鹵水,利用酸化或萃取方法除去硼及鈣鎂離子,得到含鋰較高的鹵水。之后加入純堿沉淀劑將鋰與其他鹽類分離。從堿性碳酸鹽型鹽湖晶間鹵水中直接分離制取Li2CO3,用磷酸氫二鈉做沉淀劑,通過氫或鈉型陽離子樹脂分離鋰與磷酸根離子,從濃縮后的洗脫液中沉淀碳酸鋰。

目前采用沉淀法/太陽池法的主要是西藏礦業(yè)。

公司旗下主要資源資產(chǎn)為扎布耶鹽湖,資源量儲(chǔ)量約為184萬噸,鎂鋰比極小約為0.02,副產(chǎn)品豐富,包括芒硝(以氯 化鉀計(jì)為1592萬噸)和硼砂(以氧化硼計(jì)963萬噸)。

扎布耶鹽湖屬于碳酸型鹽湖,直接晾曬就能達(dá)到60%、70%的碳酸鋰粗礦,因此提鋰工藝采用梯度太陽池升溫析鋰。具體工藝方法為:在淡水層與鹵水層之間形成一定厚度的鹽梯度層(起到阻止熱量向上散發(fā)的作用),使太陽能量蓄存于池底鹵水部分形成儲(chǔ)能區(qū),提高鹵水的溫度,鹵水在太陽池內(nèi)可升溫40-100度,實(shí)現(xiàn)碳酸鋰高溫沉淀的條件,使碳酸鋰集中沉淀。

但擴(kuò)產(chǎn)難度在于鹽湖含碳酸根導(dǎo)致曬鹵過程損耗大,再加上鹽湖海拔4000米,當(dāng)?shù)厝狈ΦV物燃料、交通不方便、高寒缺氧等問題。此外,西藏鹽湖處在山峰之間,修建鹽田需要平坦的地方,這種矛盾帶來了施工的困難。

碳酸鋰粗礦運(yùn)往甘肅白銀進(jìn)行加工,運(yùn)用苛化-碳化法進(jìn)行提純提純到99.2%的高純鋰,鋰回收率達(dá)95%。白銀鋰鹽廠打造了3000噸氫氧化鋰、1500噸碳酸鋰產(chǎn)能,2017年生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰1786噸,電池級(jí)186噸,氫氧化鋰755.7噸,合計(jì)2728噸。

煅燒浸取法

煅燒浸取法通過煅燒、浸取、沉淀等工藝實(shí)現(xiàn)碳酸鋰提取。煅燒浸取法是將提硼后的鹵水蒸發(fā)去水得到四水氯化鎂,煅燒后得到氧化鎂,然后加水浸取鋰,用石灰乳和純堿除去鈣、鎂等雜質(zhì),將溶液蒸發(fā)濃縮至含Li為2%左右,加入純堿沉淀出碳酸鋰,鍛燒后的氧化鎂渣精制后可得到純度98.5%的氧化鎂副產(chǎn)品。

煅燒法有利于綜合利用鋰鎂等資源,原料消耗少,但鎂的提取使流程復(fù)雜,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,需要蒸發(fā)的水量較大、能源消耗大,存在環(huán)境污染的問題,在目前環(huán)保嚴(yán)控的監(jiān)管環(huán)境下,面臨較大的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

煅燒浸取法主要是中信國安在使用。

公司擁有開發(fā)權(quán)的西臺(tái)吉乃爾鹽湖位于柴達(dá)木盆地中部,面積約570平方公里。西臺(tái)吉乃爾鹽湖是一個(gè)以液體鹵水礦為主、固液共生的大型綜合性鹽類礦床,富含鋰、鉀、硼、鎂、鈉的高品位水鹽體系,儲(chǔ)量230萬噸碳酸鋰當(dāng)量,老鹵鎂鋰比為40:1。產(chǎn)能目前達(dá)到約5000噸,已實(shí)現(xiàn)電池級(jí)碳酸鋰穩(wěn)定生產(chǎn)。

公司采用固相煅燒法分離鎂,成本高收益低,加工成本約6萬元每噸。 采用原有技術(shù)難以為繼:首先,煅燒法對(duì)原料要求比較高,必須達(dá)到8-9克/升鹵水的濃度,本身西臺(tái)吉乃爾鹽湖的較低濃度難以進(jìn)行煅燒法,其次煅燒會(huì)產(chǎn)生鹽 酸,有廢氣污染的問題,再次擴(kuò)產(chǎn)需要加大電量,當(dāng)?shù)厝剂蠀T乏,不足以支持進(jìn)一步生產(chǎn)。

溶劑萃取法

將老鹵先進(jìn)行除硼后,加入FeCl3溶液形成LiFeCl4,用磷酸三丁酯(TBP)-煤 油萃取體系將LiFeCl4萃取入有機(jī)相,成為LiFeCl4+2TBP的萃合物,經(jīng)酸洗滌后用鹽 酸反萃取,再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、焙燒、浸取、去除雜質(zhì)等工序,可得無水氯化鋰,最后加入碳酸鈉生成碳酸鋰。

此方法優(yōu)點(diǎn)是適合從相對(duì)較高鎂鋰比鹽湖鹵水中提取鹽 酸鋰,但是在萃取工藝中需要處理的鹵水量大,對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大,存在萃取劑的溶損問題,在實(shí)施過程中對(duì)設(shè)備材質(zhì)的要求較高,適合于高鎂高鋰(一般要求鋰含量達(dá)到2克/升)的鹵水資源。

由于廢液有機(jī)物含量過高會(huì)對(duì)鹽湖造成很大的污染,萃取法在越來越高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下無法達(dá)到行業(yè)要求。

溶劑萃取法主要是大華化工。 大華化工擁有大柴旦鹽湖80平方公里礦區(qū)采礦權(quán)。大柴旦鹽湖現(xiàn)已探明晶間鹵水含氯 化鉀285.9萬噸;硼45萬噸;鋰30.19萬噸(碳酸鋰當(dāng)量161萬噸)。鎂鋰比為65:1,鋰含量在0.38g/L左右,提鉀后老鹵水含鋰量為2.5g/L,在青海排名第二。

公司的大柴旦鹽湖開發(fā)項(xiàng)目總投資12.5億元,分三期開發(fā)建設(shè)。一期開發(fā)產(chǎn)品有:年產(chǎn)氯 化鉀5萬噸;硼 酸1.2萬噸;硫酸鉀鎂肥9萬噸,氯化鋰(碳酸鋰)4500噸以及副產(chǎn)品;二期、三期重點(diǎn)開發(fā)鉀系列產(chǎn)品,鎂系列產(chǎn)品和鈉系列產(chǎn)品。

目前公司有碳酸鋰產(chǎn)能約5000噸,剛投產(chǎn)建成電池級(jí)碳酸鋰1萬噸。 采取萃取法提鋰,成本可以控制在2萬/噸左右,缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,物料分離困難,需要大量的鹽 酸酸化處理,因此需要配套產(chǎn)酸設(shè)施,污染嚴(yán)重;萃取劑殘留有機(jī)物污染環(huán)境。

吸附法

吸附生產(chǎn)工藝首先是對(duì)鋰有選擇性的吸附劑將鹽湖鹵水中的鋰離子吸附,然后再將鋰離子洗脫下來,達(dá)到鋰離子與其他離子的分離,便于后續(xù)工序轉(zhuǎn)化利用。該工藝的關(guān)鍵是鋰吸附劑,要求吸附劑可排除鹵水中大量共存的堿金屬,堿土金屬離子的干擾,選擇性吸附鹵水中的鋰離子,并具有吸附容量高、強(qiáng)度高。

該方法特別適用于高鎂低鋰鹵水中鋰的分離(鎂鋰比為500:1或更高),也適用于鋰含量相對(duì)比較低的露水(鋰含量一般在300毫克/升以上),在這種鹵水中選擇性好,與其他方法相比有較大的優(yōu)越性。離子吸附法的生產(chǎn)效率高,脫吸后的鋰離子含量(mg/L)為原料鹵水中的3倍以上。吸附交換法的最大優(yōu)點(diǎn)是從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上都有很大的優(yōu)越性,且工藝簡單、回收率高、選擇性好。

吸附法+膜濃縮主要是藍(lán)科鋰業(yè)在使用。

藍(lán)科鋰業(yè)主要資源為察爾汗鹽湖,其總面積5856平方公里,折合成碳酸鋰計(jì)約717.5萬噸。鹽湖老鹵鎂鋰比為400:1,鋰離子濃度為0.25g/L。

公司2011年引入佛山照明手中俄羅斯吸附法技術(shù),經(jīng)過多年測(cè)試,在2014年完成鹽湖提鋰完整生產(chǎn)線,在進(jìn)行工藝改造,對(duì)吸附法改造、吸附劑優(yōu)化、廠區(qū)、設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化提升后,2017年開始放量生產(chǎn)(同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新、添加Na濾膜、新增24吸附塔提前布局未來3萬噸碳酸鋰擴(kuò)產(chǎn)做準(zhǔn)備、強(qiáng)制蒸發(fā)設(shè)備)。2018年上半年生產(chǎn)了5002噸,今年以優(yōu)質(zhì)的工業(yè)級(jí)碳酸鋰為主。

公司現(xiàn)有運(yùn)轉(zhuǎn)的吸附塔有88座,預(yù)計(jì)2018年的產(chǎn)量達(dá)到1萬噸左右,目前公司正通過在加工環(huán)節(jié)中加裝除硼裝置來實(shí)現(xiàn)今年一萬噸電池級(jí)碳酸鋰的目標(biāo)。

公司采取前段吸附+后端膜+化學(xué)沉鋰的技術(shù)路徑。藍(lán)科的鹵水濃度低(0.1-0.2克/升),需要吸附劑,再用淡水洗滌,使得鎂鋰比降到5:1。在通過攔截得到精制氯化鋰(濃度0.5克/升),再加壓滲透得到4-5克/升溶液。

2018年藍(lán)科鋰業(yè)工藝改良,膜法鎂鋰分離工藝替代陽離子樹脂脫鎂工藝。單塔洗淋后的合格液(鎂鋰比例為500:1)提供給啟迪水務(wù),通過啟迪水務(wù)膜 法工藝,經(jīng)過啟迪水務(wù)提純后的濃縮液(鎂鋰比例為3:400)交由藍(lán)科鋰業(yè)鹽田晾曬后生產(chǎn)碳酸鋰產(chǎn)品。

目前,藍(lán)科鋰業(yè)新增2萬噸電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)能,規(guī)劃總投資為32億元,實(shí)際投資可能20多億。藍(lán)科鋰業(yè)單噸碳酸鋰完全成本約4萬(2.33億/8000噸),經(jīng)過技改成本有所下降,制造成本與青海鋰業(yè)相近。

膜法

膜法主要是電滲析法和納濾膜分離法。

電滲析膜分離技術(shù)已在柴達(dá)木盆地東臺(tái)鹽湖進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),該技術(shù)用于分離鎂鋰重量比1:1-200:1的鹽湖鹵水,經(jīng)過一級(jí)或多級(jí)電滲析器,利用一價(jià)陽離子選擇性離子交換膜和一價(jià)陰離子選擇性 交換膜進(jìn)行循環(huán)(連續(xù)式、連續(xù)部分循環(huán)式或批量循環(huán)式)工藝濃縮鋰,加入純堿沉淀出碳酸鋰,產(chǎn)生的母液可循環(huán)利用。該方法適用于相對(duì)高鎂高鋰的鹵水中解決鋰與鎂和其他離子的分離。但其工藝要求是相對(duì)淡鹵水一般含鹽量低于100克/升的原料,否則會(huì)造成分離效果不好,成本大幅度升高,該工藝特點(diǎn)是設(shè)置簡單,操作方便,不污染環(huán)境,但分離效率不高,濾膜使用周期較短。

電滲析法將含鎂鋰鹽湖鹵水或鹽田日曬濃縮老鹵通過一級(jí)或多級(jí)電滲析器,利用一價(jià)陽離子選擇性離子交換膜和一價(jià)陰離子選擇性離子交換膜進(jìn)行循環(huán)工藝濃縮鋰,加入純堿沉淀出碳酸鋰,產(chǎn)生的母液可循環(huán)利用。

采用電滲析法+納濾膜的東臺(tái)鋰資源公司+青海鋰業(yè)(東臺(tái)吉乃爾鹽湖)。

東臺(tái)鹽湖是青海鹽湖中鋰濃度最高的一個(gè)鹽湖,可開采儲(chǔ)量核定244萬噸LCE,鹵水鋰濃度平均超過0.4g/L,鉀超過10克/升,支持每年生產(chǎn)4萬噸碳酸鋰的持續(xù)可開采規(guī)模。

鋰資源公司規(guī)劃2萬噸產(chǎn)能,第一條產(chǎn)線(1萬噸)在2018年投產(chǎn)。第二條1萬噸產(chǎn)線預(yù)計(jì)2020年之前開始,第三條1萬噸產(chǎn)線2020年之后。東臺(tái)鹽湖未來提鋰提升空間主要來自鋰資源公司。

公司購買鹽湖所的離子膜交換技術(shù),在電滲析法的基礎(chǔ)上使用納濾膜,主要是靠陰陽電極把鋰離子和氯離子分離出來離子膜交換技術(shù)(從5g/L到15g/L),得到氯化鋰溶液,后端再單獨(dú)除雜濃縮到30g/L,最后沉淀法,生產(chǎn)出電池級(jí)碳酸鋰。

一期1萬噸碳酸鋰工廠,投資成本約4億元。外圍電廠等配套投入較高,碳酸鋰工廠本身需投資2.78億左右。膜損耗率為5%/年左右。

納濾膜分離法

膜分離技術(shù)兼有分離、濃縮、純化和精制的功能,又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征。其中,納濾膜分離技術(shù)是近年來國內(nèi)外開發(fā)研究較多的一種新型膜分離技術(shù)。

用納濾膜+反滲透膜技術(shù)的主要是恒信融。

公司從事西臺(tái)吉乃爾鹽湖鋰資源的開發(fā)利用,老鹵購自中信國安,價(jià)格隨季節(jié)性波動(dòng)。

2017年11月9日,公司年產(chǎn)2萬噸電池級(jí)碳酸鋰正式建成投產(chǎn),主要產(chǎn)品為工業(yè)級(jí)碳酸鋰(99.2%),目前已經(jīng)有能力提取電池級(jí)碳酸鋰,但雜質(zhì)問題還有待進(jìn)一步解決,后端會(huì)加工藝段處理雜質(zhì),電池級(jí)產(chǎn)品會(huì)慢慢上來,主要考量加工成本和時(shí)間成本的問題。未來可能繼續(xù)提產(chǎn)。目前產(chǎn)量是20噸/天,預(yù)計(jì)很快能達(dá)產(chǎn)。明年可能干到3萬噸或更多。目前產(chǎn)量是20噸/天,預(yù)計(jì)很快能達(dá)產(chǎn),未來產(chǎn)量可達(dá)3萬噸以上。

除此之外,還有五礦鹽湖(一里坪鹽湖)。

一里坪鹽湖的面積約為422.7平方公里,位于柴達(dá)木盆地中部,屬于干鹽湖類型。礦物資源包括鹵水資源和固體鹽類資源,主要是鹵水資源,鹵水資源為晶間鹵水,沒有湖表鹵水,固體鹽類礦物資源有石鹽、芒硝、石膏、白鈉鎂礬和鉀鹽等。目前已探明資源儲(chǔ)量含有氯化鋰179.95萬噸,氧化硼91.8萬噸,氯 化鉀1680.5萬噸,氯化鎂4714.1萬噸,氯化鈉29.77億噸。一里坪鹽湖鎂鋰比高達(dá)100:1,屬于高鎂鋰比超難開發(fā)型鹵水。

公司前期項(xiàng)目產(chǎn)品方案及規(guī)模為年產(chǎn)1萬噸碳酸鋰、30萬噸氯 化鉀、1萬噸硼 酸及配套純堿項(xiàng)目,鹽田39.5平方千米。目前已經(jīng)完成鹽田建設(shè),正在生產(chǎn)碳酸鋰。

公司基于德國弗萊貝格工業(yè)大學(xué)“多級(jí)鋰離子濃縮”專利技術(shù),聯(lián)合中科院鹽湖所開發(fā)出了克服高鎂鋰比的提鋰新方法。鹽湖鎂鋰比高,采用納濾膜 法,通過膜直接分離掉鎂,分離后鋰濃度可達(dá)2-5g/L。中試已經(jīng)通過納濾膜把鎂鋰分離。項(xiàng)目總投資46億元。

不過,鹽湖提鋰未來實(shí)際放量仍需持續(xù)觀察,還有一些變量可能會(huì)影響到未來的發(fā)展:

首先,是老鹵供應(yīng)能力決定青海鹽湖供應(yīng)天花板。

老鹵制備普遍需要8到10個(gè)月左右周期。目前,青海開展鹽湖提鋰的企業(yè),往往都是化工企業(yè),其本身具備鹽湖提鉀,制取鉀肥的產(chǎn)能。所以提鋰往往是在提鉀工序之后。提鋰原材料,往往是在化工業(yè)務(wù)提鉀后的老鹵(故成本低也與原材料不計(jì)價(jià)或者計(jì)價(jià)較低有直接關(guān)系)。滿足提鉀的濃縮后的鹵水,需要經(jīng)過8～10個(gè)月的時(shí)間在晾曬池中制備。

考慮實(shí)現(xiàn)整體項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性,鉀與鋰的制取產(chǎn)能的配比在30:1左右。綜合考慮整體項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益,目前青海鹽湖企業(yè)在考量碳酸鋰項(xiàng)目產(chǎn)能時(shí),往往會(huì)考慮到資源稟賦,鉀肥、碳酸鋰價(jià)格展望等因素,一般制取產(chǎn)能配比在30:1做,其實(shí)變相的約束了鹽湖生產(chǎn)碳酸鋰的天花板。根據(jù)測(cè)算,目前青海鹽湖老鹵可支持的鋰鹽總產(chǎn)能在12～15萬噸LCE左右。

其次,是成熟技術(shù)的大規(guī)模復(fù)制需考慮兩大潛在條件。

高鎂鋰比、低鋰濃度鹵水條件的成熟技術(shù)向低鎂鋰比、高鋰濃度鹵水條件鹽湖復(fù)制。根據(jù)目前鎂鋰比較高的察爾汗、大柴旦中應(yīng)用的吸附法和萃取法,如果向東西臺(tái)技術(shù)遷移,理論上可實(shí)現(xiàn)概率較大。但該模式復(fù)制未考慮到鹵水中雜質(zhì)不同對(duì)于碳酸鋰產(chǎn)品(尤其是要求較高的電池級(jí))的影響。同一鹽湖,類似鹵水環(huán)境下的復(fù)制性。如果位于同一鹽湖,不同企業(yè)但采用同樣的技術(shù)路線,成敗與否在于公司自身的技術(shù)實(shí)力與資金實(shí)力。例如藏格控股目前推進(jìn)的碳酸鋰項(xiàng)目,資源同處于察爾汗鹽湖,老鹵來源類同(提鉀后的老鹵),技術(shù)路線相同(藏格采用吸附法,吸附材料由藍(lán)曉科技提供;除雜與啟迪清源合作)。

除了這幾大事項(xiàng)有待觀察,還有幾個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是值得關(guān)注的。

一是氣候波動(dòng)影響。我國鹽湖地區(qū)大多不滿足干旱、降雨量少、日照時(shí)間長、年蒸發(fā)量大的特殊地理?xiàng)l件,而老鹵供應(yīng)量依賴氣候條件。

二是行業(yè)競爭加劇。鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)備受市場關(guān)注,大量企業(yè)進(jìn)入,產(chǎn)能投資建設(shè)步伐也大大加快,行業(yè)整體產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)凸顯;再加上政策補(bǔ)貼有所退坡,因此企業(yè)未來很有可能要面臨競爭加劇、擠壓利潤空間的態(tài)勢(shì)。

三是新能源車推進(jìn)進(jìn)度不如預(yù)期。新能源汽車銷量與鋰資源需求關(guān)系緊密,新能源汽車消費(fèi)的增長已成為鋰資源需求增長拉動(dòng)的重要因素。近幾年新能源車高增速的消費(fèi)很大程度上源于政府政策的支持,未來數(shù)年政策退潮后新能源車銷量增長面臨阻礙。影響未來新能源汽車銷量還有以下因素:

目前,新能源汽車的續(xù)航里程、使用效果性價(jià)比以及安全可靠性未達(dá)到消費(fèi)者的心理預(yù)期。且充電設(shè)備型號(hào)繁多,難以實(shí)現(xiàn)不同品牌、型號(hào)的車輛與充電設(shè)備之間互聯(lián)互通。充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)整體推進(jìn)較慢、消費(fèi)服務(wù)體系有待完善等配套體系建設(shè)也在制約著新能源汽車的進(jìn)一步推廣。

四是碳酸鋰價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。上半年工業(yè)級(jí)碳酸鋰浮動(dòng)于12-16萬元/噸,下跌21.05%,電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格浮動(dòng)于13-18萬元/噸,下跌24.42%,氫氧化鋰價(jià)格浮動(dòng)于14-15.8萬元/噸,下跌8.50%。年初碳酸鋰高位價(jià)格推動(dòng)上游供應(yīng)商釋放產(chǎn)能,但進(jìn)入3月,青海鹽湖提鋰企業(yè)產(chǎn)量開始釋放,疊加上半年正極材料廠對(duì)補(bǔ)貼政策的不確定性保持觀望,同時(shí)積極去除庫存,碳酸鋰市場整體略有供過于求,價(jià)格回調(diào)。

最后是新能源動(dòng)力電池技術(shù)路線革命?，F(xiàn)階段,新能源汽車得到大幅應(yīng)用的為鋰離子動(dòng)力電池,其中正極材料主要為磷酸鐵鋰、三元等,如果未來動(dòng)力電池在短時(shí)間內(nèi)得到突破,繞開鋰路線,將會(huì)顛覆現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)邏輯,帶來風(fēng)險(xiǎn)。