盐湖提锂究竟怎么提? 盐湖提锂究竟怎么提?

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5月16日,建设世界级盐湖产业基地行动方案编制领导小组第一次会议在西宁召开,审议讨论了《建设世界级盐湖产业基地行动方案(初稿)》,并将于5月20日在北京召开国内专家论证会听取对《行动方案(初稿)》评价和修改完善的具体意见,盐湖提锂话题近期再次引起热议。

我们曾在4.24《即将归来的“中国白色石油之王”》一文探讨盐湖之王—ST盐湖的前世今生以及其潜在的价值,也在5.6的文章《无期限暂停,新能源关键原料的危与机》介绍了我国盐湖资源储量和分布,还分析了盐湖提锂的优势(成本低于硬岩矿提锂)、制约(开采环境、盐湖品质、提锂技术)以及现状,并明确提出我国盐湖锂资源量占比超过 80%的资源禀赋决定了盐湖提锂是我国锂资源大规模自给自足降低进口依赖最主要的选择。而本文则将重点介绍目前盐湖提锂各技术路线的优劣和进展及产能。

A 股盐湖资源情况概览:

01 资源禀赋决定提锂路线

国内外盐湖高镁锂比的较大差异导致国外相关的盐湖提锂技术在我国适用性较差,这也是我国盐湖锂产量小、需要不断探索盐湖提锂技术的原因。海外由于锂盐湖资源镁锂比低,摊晒条件优越并且矿区周边电力及运输等配套设备齐全,因此多以盐田浓缩沉淀法为主,包括 SQM、Orocobre 在南美 Salar de Atacama、Salar de Olaroz 等盐湖均采用该技术。而我国大部分盐湖卤水镁锂比高、钠锂比高、分离难度大,导致提锂过程中锂损失率高、开发成本高、综合开采利用程度低。西藏盐湖如扎布耶盐湖虽然镁锂比低至 0.019,但位于海拔 4400 多米的高原之上,自然环境条件较差,开采难度大,产量显著不足。

近20年基于不同的盐湖资源品质以及地理环境等,我国不断探索提锂工艺,已初步形成了若干可行的提锂路线, 包括盐田浓缩沉淀法、 膜法(包括电渗析法和纳滤膜分离法) 、吸附法、溶剂萃取法。

02 各盐湖提锂技术优劣势简析

1 、盐田浓缩沉淀法

盐田浓缩沉淀法是目前应用项目最多、应用产能最高的主流盐湖提锂工艺,其核心是通过盐田多段浓缩后化学沉淀分离锂产品,全球锂业巨头 SQM、Albemarle、Orocobre 在其 Salar  de Atacama 以及Salar  de  Olaroz 盐湖项目中均采用此工艺,锂产品年产量巨大,多年来占据全球锂供应总量约  25%。

优点: 成熟可靠,能够同时兼顾氯化钾、硫酸钾等钾肥的生产,其他伴生产品如硼、镁等可以回收利用并创收,生产成本最低(单吨碳酸锂生产成本达 4372美元,约合 3 万元/吨)。

缺陷: 1)盐田建设周期长  2)需要大规模的盐田建设,前期项目建设成本高锂损失率高、回收率低。

2 、太阳池技术

太阳池技术是在盐田浓缩沉淀工艺的基础上对盐田设施稍加改进,即可形成利用太阳能资源,采用盐梯度保温技术的太阳池析锂工艺,目前西藏矿业在其西藏扎布耶盐湖项目中运用。

优点: 1)能够充分利用高原地区丰富的太阳能资源 2)生产周期较短,且无需大规模建设盐田,投资成本和生产成本都较低

缺陷: 1)锂资源回收率较低:盐湖含碳酸根导致晒卤过程中损耗较大;2)同时扎布耶盐湖项目位于海拔 4400 米以上的山谷盆地中,当地交通不便、缺乏电力和矿物燃料,生产和扩建难度较大。

3 、膜法

膜分离技术采用具有选择透过性能的薄膜进行分离、提纯、浓缩,在盐湖提锂中应用主要是镁锂分离和锂的浓缩,目前国内比较成熟的膜法提锂工艺主要有电渗析法与纳滤膜法,主要应用在中国青海一里坪(纳滤膜法 )、东台(电渗析法+纳滤膜法)、西台吉乃尔盐湖(纳滤膜+反渗透膜法 )等具有高镁锂比的盐湖。目前已形成产业化的多是纳滤膜与电渗析结合,平均成本在 3 万元/吨左右。当前国内采用膜法提锂的公司主要有五矿盐湖有限公司、青海锂业、青海恒信融锂业科技有限公司等。

优点: 膜法工艺镁锂分离效果好,锂回收率高。相对于传统沉淀法、太阳池沉淀法等,膜法工艺流程简单,产地面积小,生产周期短。此外,该工艺无三废排放,绿色环保,无高压、易燃、易爆等危险工序,工艺安全度高。

缺陷: 膜长期依赖进口并且能耗较高成为制约膜法产业化应用的关键因素。

4 、吸附法

吸附法同样适用于镁锂比较高、锂浓度较低的盐湖资源,该方法最为关键的因素为选用锂离子选择性高、吸附容量大、材料稳定性高等吸附性能优良的吸附材料,目前使用该工艺提锂并实现产业化的有 Livent 控制的Hombre  Muerto 盐湖、蓝科锂业、藏格锂业开发的察尔汗盐湖以及位于西藏的茶卡盐湖。

海外Hombre  Muerto该工艺已经运行了二十多年,我国察尔汗盐湖(蓝科锂业及藏格股份在开发)经盐田晒卤后的老卤镁锂比仍高达 400,传统摊晒、太阳池技术等均不使用如此高的镁锂比,因此使用吸附法。电池级碳酸锂成本在 3-4 万元/吨,而茶卡盐湖镁锂比较低,工艺流程相对简单,其产品为工业级碳酸锂,成本在 2.6 万元/吨左右。

优点: 工艺简单,锂回收率高。

5 、溶剂萃取法

萃取法盐湖提锂工艺的优点是该技术适用于较高镁锂比盐湖卤水中提取卤水中的锂,从而使得镁和锂分离,锂收率能达到 97%以上。萃取法应用的核心是萃取剂,由于萃取剂对管道腐蚀严重并且萃取剂对环境破坏较为严重,因此环境友好型是萃取剂迭代更新以及目前行业研究的主要方向,目前多数萃取剂仍处于研究阶段 。

目前采用萃取法进行盐湖提锂的主要有大华化工、兴华锂业开发的大柴旦盐湖、锦泰锂业开发的巴伦马海盐湖。

未来,盐湖提锂的技术研究将主要围绕优化前端提锂能力以及后端锂盐生产两方面展开,其中, 中南锂业 在研发电化学脱嵌法,该工艺盐田依赖性低,卤水适应性强。久吾高科 改良了吸附工艺,其吸附剂成本低,无需加热卤水,且吸附周期较长。双极膜电渗析技术在在由含锂溶液制备氢氧化锂方面具有应用前景。

03 技术改进下产量释放值得期待

我国盐湖提锂技术不断改进,2015年后盐湖提锂成本逐步降至3.5 万元/吨 LCE 以下,叠加新能源高景气度带动锂价上行,恒信融、兴华锂盐、五矿盐湖、藏格控股等企业纷纷入局,开启建设碳酸锂项目。

目前产量小有突破,但产能利用率尚低。据 SMM,2019 年我国主要盐湖企业产量约 4.5万吨,但行业平均产能利用率仅为  52%,主因刚刚投产的项目尚未达到设计产能,叠加 2019 年锂行业整体低迷,企业生产动力不足。随着未来生产线达产达标,及技术工艺改进带动成本进一步下行以及政策鼓励,我国盐湖提锂产量值得期待。

综上: 国内外盐湖高镁锂比的较大差异导致国外相关的盐湖提锂技术在我国适用性较差,我国近20年基于不同的盐湖资源品质以及地理环境等不断探索提锂工艺,已初步形成了若干可行的提锂路线,包括盐田浓缩沉淀法、 膜法(包括电渗析法和纳滤膜分离法) 、吸附法、溶剂萃取法,未来盐湖提锂的技术研究将主要围绕优化前端提锂能力以及后端锂盐生产两方面展开。

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