我国盐湖锂资源及开发现状盐湖提锂技术发展和成本演变

在SMM举办的"2020(第五届)我国国际镍钴锂高峰论坛暨我国国际新能源锂电材料大会"上，五矿盐湖有限公司副总经理侯昭平就盐湖提锂技术发展历程和展望给我们带来了精彩演讲。

 

我国盐湖锂资源及开发现状

 

侯昭平表示目前，全球范围内能够被开发利用的锂矿床有两种，一种是盐湖卤水锂矿床，另外一种是岩石锂矿床，其中盐湖卤水锂资源占资源总量的70%以上，重要分布在智利、玻利维亚、阿根廷、我国等地。

 

我国的锂盐湖资源重要分布在青海和西藏两地，其中，青海盐湖资源中已编入矿产储量的锂矿产地10处，保有氯化锂储量2447.38万t。有察尔汗盐湖及别勒滩矿区2个特大型矿床，西台、东台吉乃尔湖和一里坪矿区3个超大型矿床，10个盐湖中锂含量达到工业品位的锂资源892万t，可供开发利用。

 

西藏盐湖资源重要分布在北地区，其中卤水锂含量达到边界工业品位的盐湖有80个，其中大型以上的有8个，LiCl资源储量为1738.34万t。重要矿床有扎布耶、龙木错、结则茶卡、拉果错、鄂雅措等盐湖。

 

盐湖提锂技术发展历程和成本演变

 

上世纪60年代以前，卤水提锂技术研究已经起步，美国在这方面做了许多工作，但大多数只停留在研发阶段，未能付诸实际应用。1974年以后，随着大量盐湖卤水锂资源的发现，助推了世界上一些卤水锂资源大国和锂矿开发公司的开发和投资热情。1980年以后，美国塞浦路斯富特公司、FMC等公司开始大举进军盐湖提锂领域，拉开了盐湖提锂产业化的序幕。

 

盐湖提锂技术重要包括沉淀法、太阳池法、萃取法、煅烧法、吸附法、mo法以及其他新提锂技术。

 

沉淀法

 

沉淀法只适用于Mg2+/Li+小于10的盐湖卤水，因此该技术在南美阿塔卡玛、银峰和翁布雷穆埃尔托等Mg2+/Li+低的盐湖得到应用。该技术在盐田工艺过程中就能实现镁锂分离，并将Li+浓缩至30g/l以上，后段工序只需深度除杂就能满足生产需求，具有工艺技术简单、能耗低、投资省等优点。

 

由于具备以上优点，早在1986年美国塞浦路斯富特公司就停止本国锂辉石提锂工业生产，采用该工艺在美国内华达州银峰和南美阿塔卡玛盐湖投资建设碳酸锂加厂，拉开卤水提锂的序幕。1997年SQM从智利阿塔卡马(价Atakama)盐湖中提锂成功，将碳酸锂价格降至1500$/t(而同期国际价格为3300$/t)，极大地冲击了世界各国的硬岩锂业。2018年，雅保、SQM、Livent和Orocobre四家盐湖提锂公司采用该技术生产的锂化工产品合计达到15.8万t，占全球锂总供应比例为52.4%，其生产成本约为3000-5000$/t，在行业内具有一定的优势。由于该技术简单、成熟，因此，近40年来成本构成基本未发生变化，价格变化重要源于物价上涨和人力成本提升。

 

太阳池法

 

该工艺技术路线是针对Mg2+/Li+极低(≤0.1)的碳酸盐型盐湖开发的技术。由于碳酸盐型盐湖卤水镁含量极低，因此卤水直接晾晒就能得到60%、70%的碳酸锂粗矿，后段只需对碳酸锂粗矿进行提纯就能得到电池级碳酸锂产品。

 

2003年三月，扎布耶盐湖利用该技术启动碳酸锂一期项目建设，于2005年八月试车成功。但由于该盐湖含碳酸根导致晒卤过程损耗大，再加上海拔4000米以上高寒缺氧、基础条件差等问题，导致产量提升受限，目前，设计产量仍然为3000t/a，2017年生产锂盐合计2728t。由于近十年来该技术未进行变革，因此，成本构成未发生显著变化，目前生产成本约为1.5-2万元。

 

萃取法

 

溶剂萃取法卤水提锂的技术研究有40多年历史，先后有美国锂公司、中科院上海有机化学研究所、中科院青海盐湖研究所等单位进行了研究。

 

目前，大柴旦盐湖采用该技术已建成产业化装置，成功生产出氯化锂和碳酸锂，但是由于初期该工艺存在萃取剂价格高、损耗大、设备腐蚀等造成的生产不持续等问题，使成本曾高达6万元。近年来，随着该技术的不断进步，目前的生产成本约为4万元左右。

 

煅烧法

 

煅烧法是针对高镁锂比盐湖卤水提出的技术。由于高镁锂盐湖卤水滩晒浓缩到最后的卤水(老卤)为富锂的水氯镁石饱和溶液。水氯镁石在550以上分解成氧化镁和氯化氢气体，在此条件下氯化锂不分解。将煅烧后的烧结物浸取，锂盐易溶于水则进入溶液，氧化镁几乎不溶于水则留于渣中，浸取液中硫酸根、镁和少量硼等杂质，滤液净化后经蒸发、加碱沉淀烘干就可以得到碳酸锂产品。

 

2007-2011年在西台吉乃尔盐湖建成煅烧工艺生产线，项目建成初期，由于设备材质选型、氯化氢回收和镁渣回收等问题，导致生产无法持续，成本高达8万元以上。2015年随着锂盐市场的火爆，公司启动多项科技研发及技改工作。2016年改造完成后，影响该工艺运行的问题得到了改善，生产成本下降至4万元左右(和大部分矿石提锂公司成本相当)，特别是产品质量有大幅度提高，目前产品已应用到北京当升科技等一些大型有影响力的电池材料生产公司中。

 

吸附法

 

mo法

 

2007年在东台吉乃尔盐湖成功建成3000tmo法工艺生产装置。项目建成初期，由于装置运行不稳定且膜消耗较高，致使成本超过6万元。后来，随着对电渗析膜系统的掌握以及电渗析膜制造技术的升级，装置运行不稳定的问题逐步得到解决，生产成本大幅下降至2万元左右，较矿石法提锂技术有很大的成本优势。2012年又新建建成7000t生产线成功生产，两条生产线共1万t产量经过几年的提升改造，目前两条生产线能一次性生产出主含量大于99.6%，产品质量完全达到《卤水电池级碳酸锂地方标准》，90%的产品销往电池材料生产厂商，代表性的下游客户有北大先行、天津巴莫、杉杉、北京当升。

 

目前青海东台吉乃尔锂资源股份有限公司新建的1万t生产线已建成投产。截至目前利用该技术建成产业化装置产量达到2万t/a。

 

其他新提锂技术

 

1。锂离子筛吸附提锂技术

 

离子筛是一种能够将目标离子导入无机化合物并发生反应形成复合氧化物的新型合成材料。该材料可在不损坏结构的情况下和目标离子形成空间匹配的空穴，实现在多种离子共存环境中选择性识别和筛分目标离子的功能。

 

常见的锂离子筛有锰基锂离子筛和钛基锂离子筛，该材料和铝系锂吸附剂相比具有吸附容量大的优点，但是也存在溶损严重的缺点。近年来，科学家们为了解决锂离子筛溶损问题开发出了锂离子筛膜、锂离子筛纳米管等先进材料，目前这些材料尚处于研发阶段。

 

2。电化学脱嵌法盐湖提锂技术

 

中南大学冶金和环境学院赵中伟教授团队将锂电池的工作原理应用于从盐湖卤水中选择性提取锂，创造性地发明了"电化学脱嵌法盐湖提锂"新技术。基于这一创新思路，构筑了"富锂态吸附材料│支持电解质│阴离子膜│卤水│欠锂态吸附材料"的电化学提锂新体系，经过近十年的攻关，实现了盐湖卤水中锂的高选择性、低成本、绿色提取和富集。

 

2017年该技术成果转让给上海郸华科技发展有限公司(转让经费1.048亿元)，并由上海郸华和中南大学共同成立江苏中南锂业有限公司，对技术进行持续开发和推广。据悉，该成果转化技术已经完成工业化试验，且开发出第二代电化学脱嵌法膜堆电解槽关键设备及智能专家控制系统，并和相关公司签订年产2万t碳酸锂项目的技术合作协议。

 

展望

 

近十年来，虽然高镁锂比盐湖提锂技术取得了很大的成绩，但是和南美的低镁锂比盐湖提锂相比，在生产成本方面仍然存在很大的提升空间。未来，随着锂资源开发进程加快产量释放及其他的因素影响下，市场价格若持续下行，诸多成本高、缺乏资源的公司就很难再支撑下去，甚至会出现亏损和停产。

 

为了在激烈的市场竞争中实现可持续发展，加大科技投入，提升和优化工艺，提高产品质量，降低生产成本是每个高镁锂比盐湖提锂公司要考虑的问题。

 

1、适时适度修改产品标准

 

早期的锂盐技术起源于矿石法提锂，含锂矿石中硼、氯根含量极低，在此背景下制定的电池级碳酸锂行业标准(YS/T582)，对硼、氯根等杂质指标要求非常高(≤30ppm)。而这种较为苛刻的硼、氯根指标要求是否是电池级碳酸锂所必须的？

 

盐湖卤水提锂技术目前很难达到YS/T-582-2013中对硼、氯根要求，要二次提纯才能达到，导致生产成本相当高。为有效解决盐湖提锂技术在锂行业的硼、氯根指标共性问题，建议政府、行业协会和上下游公司通过必要的手段，探究硼、氯根对电池级碳酸锂影响，适时适度修改目前的产品行业标准。制定较为科学的产品质量标准，推动盐湖锂产品在电池领域的推广应用。

 

2、盐湖资源综合开发利用

 

盐湖资源重要含有钠、镁、钾、锂、硼等元素，这五种元素中镁、硼资源的开发利用是盐湖资源开发利用的瓶颈，假如解决了镁、硼资源的开发问题就会大大降低其他元素开发利用的难度，同时镁产品种类多、应用范围广、附加值高，具有更大的经济开发利用价值。

 

镁硼资源的开发利用有望将高镁锂比镁锂分离的成本和除硼的成本转嫁至镁产品和硼产品上，届时锂产品生产成本将大幅降低，具备和南美盐湖竞争抗衡的能力。

 

3、原始卤水直接提锂技术

 

传统的盐湖提锂技术是以经过盐田摊晒工艺脱钠、析钾后得到的老卤为原料。通常在盐田摊晒和采输卤的过程中会有部分锂资源损失，其重要体现在盐田渗漏和钠盐、钾盐中夹带的损失。

 

原卤吸附提锂直接以原始卤水为原料，有效规避了盐田工艺中的损失，极大的提高了锂资源的收率，延长资源服务年限，扩大生产规模，降低生产成本。

 

近年来，随着吸附提锂技术的发展，很多科研单位和公司开发出了适用于原卤提锂的锂钠分离树脂，并在原卤提锂领域取得一定成绩，目前已有多家公司正在马不停蹄的进行和此相关的科技攻关。

 

4、重视科技研发，取长补短

 

目前这几种提锂(碳酸锂)工艺一次下线产品质量和电池材料要求都存在一定差距，重要是由于盐湖卤水自身原料的特性及工艺控制存在的问题致使成产出的碳酸锂产品Na+、Mg2+、Cl-、B偏高，有些工艺碳酸锂产品主含量在98%~99.5%之间，尚无法直接应用在锂电池材料行业。

 

因此，在加大科技研发力度的同时，各种成熟的盐湖提锂技术相互借鉴，取长补短，将有助于提升产品质量，降低生产成本。

 

5、差异化竞争

 

目前无论是矿石法提锂还是盐湖提锂，重要产品为碳酸锂和氢氧化锂，尤其是碳酸锂产品同质化竞争显著，影响了行业的良好发展。假如各大锂盐生产厂商原料自身的特点生产不同的产品，进行差异化竞争将有利于行业的发展。例如矿石法生产氢氧化锂产品，碳酸盐型盐湖(西藏扎布耶)生产碳酸锂，青海盐湖生产磷酸锂，不仅能发挥自身优势，而且能够防止同质化竞争带来的压力。

 

2019年底爆发的新型冠状病毒，对全球的整体经济有很大的影响，锂行业也不例外。但是，锂行业毕竟是新型能源行业，是朝阳产业，社会的发展离不开能源，尤其是新型清洁能源。从目前形势来看，疫情导致短时间内锂销量小幅降低不会影响行业发展趋势和价格变化。当前，锂电产业已进入成长期，会遇到一些困难。但随着盐湖提锂技术的发展，现有高镁锂比盐湖提锂技术面对的困难和存在的问题将得到解决。坚信锂电产业未来会有巨大的发展空间，让我们携手共进，开创锂电产业更好的明天!

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