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盐湖提锂持续革新,未来的征途是星辰大海
2021-10-20 11:15:08

作为新时代的“白色石油”,被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域的可充电电池中。除此之外,锂在合金、制药、玻璃、陶瓷等传统领域中的应用也相当广泛。随着全社会对于新能源领域发展愈加重视,锂资源的战略经济价值得到进一步提升

 

获取"锂"的方法主要有两种,一种从锂辉石中提取,一种就是盐湖提锂了。盐湖提锂,顾名思义,是一种在盐湖中提取碳酸锂的技术。根据美国地质调查局2020年数据,已查明世界锂资源量8600万吨,盐湖卤水类型的锂资源占比高达近六成,同时具备单体项目储量规模可观、现金生产成本低的特点,再加上技术进步的潜力广阔,盐湖提锂有望成为未来全球锂资源供应体系的基石。

 

国内锂资源分布状况如何?锂盐湖能否成为未来锂盐原料供给的支柱?技术发展得怎么样?未来又将走向何方?本文报告酱主要参考【华安证券】《盐湖锂行业深度系列报告一:盐湖提锂工艺革新,行业迎来黄金时代》以及【光大证券】《有色金属:盐湖提锂助力国家“锂”想:自主可控,大有可为》,对以上问题进行梳理,一起来看看盐湖提锂技术未来是否能够征服星辰大海~

国内盐湖提锂为什么势在必行?

中国是全球最大的锂消费国

受益于下游新能源汽车、储能、3C消费电子等领域的快速发展,锂资源已经成为了很多国家的战略性储备物资。我国作为全球最大的动力电池和新能源汽车产销基地,新能源汽车的发展极大地促进了上游原材料的消费需求,包括碳酸锂、氢氧化锂等基础锂盐。根据Roskill统计,中国是全球最大的锂消费国,2019年锂消费占全球锂消费的54%。

 

 

中国盐湖资源储量丰富

据中国地质网发布的《全国矿产资源储量通报》(2016年)中统计,2015年中国锂矿查明资源储量约为2675.95万吨。其中固体矿石锂矿查明资源储量312.56万吨,占总查明资源储量的11.68%;盐湖卤水锂矿查明资源储量2363.39万吨,占总储量的88.32%。从储量角度看,盐湖卤水锂矿在储量上占据绝对优势。


盐湖提锂性价比最优

卤水锂资源相比矿石锂资源不仅占比更高,提锂成本也更低。盐湖提锂是利用盐湖卤水提取钾盐后形成的含锂卤水,进行深度除镁、碳化除杂和络合除钙后便能得到碳酸锂。和以矿石为原料生产锂盐相比,盐湖提锂无需经历精矿加工环节,能耗低、成本低,综合成本可以节省30%到50%,因此盐湖提锂是经济性更优的一种锂资源获取路径。


 

鉴于国内盐湖的资源规模优势以及现金成本优势,在新能源汽车、储能需求快速增长的绿色能源时代,发展盐湖提锂技术大有可为。

 

但超70%的锂盐原料却依赖进口

作为冶炼大国,2020年全球近60%的锂盐产量集中在我国,但是锂盐上游的原材料锂辉石或者卤水我国却大量依赖进口,根据光大证券的测算,2020年我国超过70%的锂盐原料来自海外。


 

境外资源的品质虽然优质,但势必长期面临地缘政治不稳定的因素。澳洲矿山目前自身有向下游锂盐拓展的趋势;智利新的权利金法案以及可变的开采租约费率也会进一步提高开采企业的成本;美国的百日供应链审查报告也多次提及要确保电池上游关键矿物的可靠和可持续供应。由此可见,海外地缘政治因素的风险长期存在,国内自主可控锂资源将具有重大战略意义。

为什么盐湖锂开发进展低于预期?

盐湖提锂虽然在生产成本以及资源规模上,较矿石提锂具有显著优势,但过去几年国内盐湖提锂技术产业化应用普及度仍然弱于锂辉石,盐湖开采进度低于预期。根据光大证券测算,2020年国内盐湖提锂对应的碳酸锂产量约为4.77万吨,约占全国总产量的18.5%,仍有大幅的提升空间。开采环境、盐湖品质、提锂技术是制约我国锂资源开发的三大难关。


《全国矿产资源储量通报》(2016)统计数据表明,国内查明的液体卤水锂矿区有14个,其中青海和西藏两地占比达到87%。海拔高、自然环境恶劣,叠加电力、运输等基础设施不完备,是制约当地盐湖资源开发与生产的重要因素。


以西藏扎布耶盐湖为例,扎布耶盐湖湖面海拔4422 m,年平均气温-0.4°C气候条件恶劣。盐湖当地缺乏矿物能源以及电力资源,同时交通也不便捷,对原料和产品的运输都会带来额外的成本。

 

当前全球盐湖提锂产业发展最成熟的地区为南美的智利和阿根廷,主要的资源地如Atacama盐湖、Hombre  Muerto盐湖等,代表性企业有智利矿业化工(SQM)、美国雅保公司(ALB)、Orocobregongsi公司和Livent公司等。


相较而言,南美盐湖镁锂比均处于20以下,且摊晒条件优越、矿区周边电力及运输等配套设备齐全,多以盐田浓缩沉淀法为主。而我国盐湖除去西藏扎布耶盐湖以外,镁锂比显著高于海外,青海盐湖镁锂比普遍高于60,察尔汗盐湖更是高达1825。过高的镁锂比,使得国内盐湖在使用南美地区成熟的盐田浓缩沉淀法时,出现了提锂难度大、锂损失率高、开发成本高等问题。


 

我国盐湖资源禀赋较差,不仅导致国外相关的提锂技术在我国适用性较差,也是导致我国盐湖提锂起步较晚的主要原因之一。过去20年中我国自主研发的提锂工艺一直处于摸索阶段,成为桎梏盐湖锂资源开发的核心因素。

3工艺革新即将带来国内盐湖提锂的黄金时代

针对国内盐湖卤水高镁锂比的特点,经过多年探索,我国已经开发出多种提锂技术路线包括离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、煅烧浸取法、电化学法这几类技术路线,此外还有针对西藏扎布耶盐湖开发的太阳池结晶法,通过技术革新来弥补盐湖自然禀赋的缺陷,并逐步形成了一湖一策、多工艺并举的格局。

①交换法

离子交换吸附法的代表企业是蓝科锂业、藏格锂业吸附剂性能决定离子交换吸附法工艺的效率,目前投入使用的吸附剂种类多样。优点是在高镁锂盐湖卤水提锂工艺过程中,提锂生产效率高、无环境污染、工艺成熟可靠。缺点是在碳酸型盐湖使用过程中有一定局限性。


②萃取法

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、锦泰锂业。萃取法适用于高镁锂比盐湖提锂,但是有机溶剂有毒有害的问题导致环保成本上升,所以萃取法提锂并没有得到大规模的使用,产能也较小。


③膜法

膜法技术路线包括电渗析膜、纳滤膜两种方法。

  • 目前国内应用电渗析膜技术的主要是青海锂业,该工艺适用于镁锂比较高的盐湖卤水,纯物理分离操作,操作简单,不污染环境。但对水质要求较高,前期的预处理系统成本较高。此外电场作用下会产生氢气和氢氧根,氢氧化镁的沉淀会覆盖离子交换膜影响膜的效率,需要经常拆洗膜,膜的维护成本也较高。

  • 纳滤膜法的代表企业是恒信融、五矿盐湖纳滤膜具有能耗低、操作简单、分离能力强等优点。但纳滤法对卤水总盐度要求高,一般卤水进行分离都需要进行稀释,因此目前尚未成为独立的提锂技术,而是主要与其他分离方法连用。

 

④煅烧法

煅烧浸取法提锂的原理是含锂氧化镁和碳酸锂镁不溶于水,用水浸取氧化镁可以达到锂镁分离的目的。但是能源消耗大且产生有毒有害气体,造成的环境污染严重,曾由青海中信国安科技发展有限公司使用。


⑤太阳池法

位于西藏的扎布耶盐湖是国内为数不多的低镁锂比盐湖,目前西藏矿业在项目开采中采用独特的盐梯度太阳池法进行碳酸锂的沉淀。盐梯度太阳池法的优点在于因地制宜、提锂成本低,缺点在于不适用高镁锂比卤水,且生产周期较长、受光照强度等地理因素的限制,具有一定的局限性,普遍推广的空间不大。


⑥电化学法

电化学提锂法是根据锂电池工作原理发展而来的,可以明显改善吸附剂的运行周期,适合不同卤水体系的盐湖提锂,目前由中南锂业研发并逐步实现产业化中,研发重点是电极材料的选择和改性。

 

国内盐湖提锂工艺近几年取得重大进展,蓝科锂业采用的吸附工艺已经达到万吨级以上规模化的量产,而其他工艺也在纷纷推进提速中。同时,《建设世界级盐湖产业基地规划及行动方案》于5月20日在北京通过;2021年6月习大大在青海考察时也指出,要立足高原特有资源禀赋,积极培育新兴产业,加快建设世界级盐湖产业基地。技术革新加政策支持,有望推动盐湖提锂产能的快速增长和盐湖锂产品的品质提升,国内盐湖产量未来可期,将极大提升我国锂资源的自给率。



参考研报


行业全景
【华安证券】盐湖锂行业深度系列报告一:盐湖提锂工艺革新,行业迎来黄金时代
【光大证券】有色金属:盐湖提锂助力国家“锂”想:自主可控,大有可为
【兴业证券】降低海外依赖度,战略高度看待盐湖提锂
【东北证券】有色金属行业深度报告:价值重估正当时,盐湖提锂哪家强?
【天风证券】稀有金属行业全球锂资源追踪2:青藏之巅~中国盐湖提锂综述
【华安证券】电气设备:锂资源专题报告之盐湖提锂技术路线解析:技术进步推动盐湖提锂,禀赋不同需因地制宜
【五矿证券】有色金属行业锂想系列21:中国盐湖提锂,走向成熟
【东方证券】锂行业深度②:盐湖提锂,技术革命,成本下行,放量可期


-END-

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