目前我国青海盐湖提锂最普遍应用的是吸附法(以蓝科锂业为代表)和膜法(电渗析法和纳滤膜法)(纳滤膜 法以恒信融为代表)。蓝科锂业自2011年开始涉足盐湖提锂领域,通过引进俄罗斯二代吸附法技术,经过多年磨合、吸附剂改良创新,2014年技术才取得重大突破,开始量产;中信国安依托西台吉乃尔盐湖经行高镁锂比盐湖分离提锂的研究,2006年取得突破性进展,技术采用煅烧法提锂,但由于对环境的污染严重被叫停,直至2016年恢复生产,在此期间,恒信融成立,购买中信国安的卤水资源,使用纳滤膜 法提锂。
多年深耕部分路线已经突破,目前已进入规模化生产阶段。 技术核心环节,比如吸附法:吸附法的原料提供上蓝晓科技、贤丰控股都已经掌握;膜 法:启迪拥有自主研发的膜 法提锂工艺,但恒信融采用的是进口膜。2017年青海省盐湖提锂生产企业达到了12家,青海盐湖提锂产业正式进入大规模开采阶段。
盐湖提锂技术成熟后成本是其最大相对优势
成本角度来看:锂云母提锂成本>锂辉石提锂处成本>盐湖提锂成本。
江特电机子公司宜春银锂新能源采用锂云母提炼技术,其生产成本可控制在7-8万元/吨。由于我国锂辉石矿品质与产量不理想,国内企业采用进口锂辉石提锂,比如赣锋锂业和天齐锂业,其生产1吨锂产品的成本(原料成本+生产成本)在4.5-6万元。目前国外盐湖工业级碳酸锂的直接生产成本是1.5-2万元/吨之间,而我国由于各个盐湖品质不同,其生产成本差距较大:西藏矿业的完全成本可控制在2万元/吨;吸附法的完全成本在3-4万元/吨;萃取法的完全成本在2-3万元/吨;青海锂业的电渗析法的成本为2万元/吨;恒信融的纳滤膜法的膜系统投入较大,完全成本达到6万元/吨左右(推测)。
国外卤水资源优质,成本约在2万元/吨。提锂成本的标杆企业——SQM的卤水镁锂比低,通过晾晒就能达到30g/L(直接加NAOH除镁,然后加碳酸钙),所以只有碳酸氢钠沉淀就可以,资源禀赋决定了其完全成本具备绝对的竞争力。根据天齐锂业发布的SQM估值报告,2015-2017年锂业务的直接现金成本为1789、2243和2266美元/吨(按年度平均汇率计算为1.11、1.49、1.53万元/吨),该成本不包含无需付现的折旧与摊销以及支付给Corfo的租赁费,综合估算其他开支后,预计成本在2万元/吨。
中国青海盐湖提锂完全成本在2-6万元/吨水平。盐湖技术路径的迥异,决定了青海各盐湖提锂企业的完全成本各不相同。根据调研口径和公开资料,预计我国青海盐湖提锂企业的综合成本在2-6万元/吨:东台、西台吉乃尔、五矿拥有的一里坪的卤水品质较好,镁锂比在50左右,锂浓度含量达到4g/L,所以东台青海锂业可采用离子膜工艺生产电池级碳酸锂,现金成本在3万元,考虑到卤水成本和投资摊销后,在4万左右。而察尔汗盐湖的镁锂比高达136,且锂浓度非常低,采用吸附树脂+膜过滤的工艺后,蓝科锂业预计未来伴随青海盐湖逐步放量,市场价格将逐步实现新的供需均衡。
从长期来看,我国的盐湖提锂完全释放,将以更低的成本冲击世界各国及中国的硬岩锂业,1997年,SQM凭借着优质的卤水和成熟的工艺压低了碳酸锂价格,使得全球大部分硬岩型锂矿山和提锂企业停产。但是,考虑到青海盐湖提锂技术难度逐步突破,未来两年新增产能逐步释放,供给将呈现逐步充足的状态,市场将有望实现新的供需均衡。
各个盐湖的卤水禀赋决定提锂路线迥异
盐湖特点决定提锂工艺的异同
不同盐湖对应不同的锂富集提锂工艺。盐湖中的锂一般都是从生产过钠、钾以后剩下的老卤中提取的,老卤进行再次锂富集后经过蒸发、除镁、浓缩后提取锂离子制取碳酸锂。西藏盐湖品质较好,但开采环境不理想;青海盐湖目前尚能开发,但高Mg/Li比导致提锂难度大,相比海外盐湖,需要额外进行锂富集步骤,而盐湖由于卤水浓度不同对应不同的锂富集提锂工艺。煅烧法对原料要求比较高,卤水必须达到8-9g/L的锂浓度;萃取法适合于高镁高锂(一般要求锂含量达到2g/L)的卤水资源;沉淀法要求盐湖中锂离子质量浓度大于0.5g/L;电渗析膜分离技术用于分离镁锂重量比1:1-200:1的盐湖卤水,锂含量在1g/L以上;吸附法适用于0.1g/L的卤水。
盐湖提锂目前有七大方法,其中我国青海最普遍应用的是吸附法和电渗析法。目前世界上采用的盐湖卤水提取技术主要有沉淀法(包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法、硼镁和硼锂共沉淀法)、煅烧浸取法、碳化法、溶剂萃取法、吸附法、电渗析法、膜分离法等,其中溶剂萃取法还没有实现大规模工业化应用。
沉淀法/太阳池法
又称太阳池法,常用于锂浓度较高的盐池。将老卤蒸发晒制得到浓缩富锂卤水,利用酸化或萃取方法除去硼及钙镁离子,得到含锂较高的卤水。之后加入纯碱沉淀剂将锂与其他盐类分离。从碱性碳酸盐型盐湖晶间卤水中直接分离制取Li2CO3,用磷酸氢二钠做沉淀剂,通过氢或钠型阳离子树脂分离锂与磷酸根离子,从浓缩后的洗脱液中沉淀碳酸锂。
目前采用沉淀法/太阳池法的主要是西藏矿业。
公司旗下主要资源资产为扎布耶盐湖,资源量储量约为184万吨,镁锂比极小约为0.02,副产品丰富,包括芒硝(以氯 化钾计为1592万吨)和硼砂(以氧化硼计963万吨)。
扎布耶盐湖属于碳酸型盐湖,直接晾晒就能达到60%、70%的碳酸锂粗矿,因此提锂工艺采用梯度太阳池升温析锂。具体工艺方法为:在淡水层与卤水层之间形成一定厚度的盐梯度层(起到阻止热量向上散发的作用),使太阳能量蓄存于池底卤水部分形成储能区,提高卤水的温度,卤水在太阳池内可升温40-100度,实现碳酸锂高温沉淀的条件,使碳酸锂集中沉淀。
但扩产难度在于盐湖含碳酸根导致晒卤过程损耗大,再加上盐湖海拔4000米,当地缺乏矿物燃料、交通不方便、高寒缺氧等问题。此外,西藏盐湖处在山峰之间,修建盐田需要平坦的地方,这种矛盾带来了施工的困难。
碳酸锂粗矿运往甘肃白银进行加工,运用苛化-碳化法进行提纯提纯到99.2%的高纯锂,锂回收率达95%。白银锂盐厂打造了3000吨氢氧化锂、1500吨碳酸锂产能,2017年生产工业级碳酸锂1786吨,电池级186吨,氢氧化锂755.7吨,合计2728吨。
煅烧浸取法
煅烧浸取法通过煅烧、浸取、沉淀等工艺实现碳酸锂提取。煅烧浸取法是将提硼后的卤水蒸发去水得到四水氯化镁,煅烧后得到氧化镁,然后加水浸取锂,用石灰乳和纯碱除去钙、镁等杂质,将溶液蒸发浓缩至含Li为2%左右,加入纯碱沉淀出碳酸锂,锻烧后的氧化镁渣精制后可得到纯度98.5%的氧化镁副产品。
煅烧法有利于综合利用锂镁等资源,原料消耗少,但镁的提取使流程复杂,设备腐蚀严重,需要蒸发的水量较大、能源消耗大,存在环境污染的问题,在目前环保严控的监管环境下,面临较大的环保风险。
煅烧浸取法主要是中信国安在使用。
公司拥有开发权的西台吉乃尔盐湖位于柴达木盆地中部,面积约570平方公里。西台吉乃尔盐湖是一个以液体卤水矿为主、固液共生的大型综合性盐类矿床,富含锂、钾、硼、镁、钠的高品位水盐体系,储量230万吨碳酸锂当量,老卤镁锂比为40:1。产能目前达到约5000吨,已实现电池级碳酸锂稳定生产。
公司采用固相煅烧法分离镁,成本高收益低,加工成本约6万元每吨。 采用原有技术难以为继:首先,煅烧法对原料要求比较高,必须达到8-9克/升卤水的浓度,本身西台吉乃尔盐湖的较低浓度难以进行煅烧法,其次煅烧会产生盐 酸,有废气污染的问题,再次扩产需要加大电量,当地燃料匮乏,不足以支持进一步生产。