中國(guó)青海鹽湖提鋰完全成本在2-6萬(wàn)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(kāi)資料,預(yù)計(jì)

中國(guó)青海鹽湖提鋰完全成本在2-6萬(wàn)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(kāi)資料,預(yù)計(jì)我國(guó)青海鹽湖提鋰企業(yè)的綜合成本在2-6萬(wàn)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(wàn)元,考慮到鹵水成本和投資攤銷(xiāo)后,在4萬(wàn)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(shù)脂+膜過(guò)濾的工藝后,藍(lán)科鋰業(yè)預(yù)計(jì)未來(lái)伴隨青海鹽湖逐步放量,市場(chǎng)價(jià)格將逐步實(shí)現(xiàn)新的供需均衡。

從長(zhǎng)期來(lái)看,我國(guó)的鹽湖提鋰完全釋放,將以更低的成本沖擊世界各國(guó)及中國(guó)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(lái)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(chǎng)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(xiàn)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(guò)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(guò)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(kāi)采環(huán)境不理想;青海鹽湖目前尚能開(kāi)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(guó)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(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

沉淀法/太陽(yáng)池法

又稱(chēng)太陽(yáng)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(lèi)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(guò)氫或鈉型陽(yáng)離子樹(shù)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(yáng)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?jī)?chǔ)量約為184萬(wàn)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(wàn)噸)和硼砂(以氧化硼計(jì)963萬(wàn)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(guò)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(wèn)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(lái)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(chǎng)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(guò)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(wèn)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(guó)安在使用。

公司擁有開(kāi)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(lèi)礦床,富含鋰、鉀、硼、鎂、鈉的高品位水鹽體系,儲(chǔ)量230萬(wàn)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(wàn)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(wèn)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L(zhǎng)iFeCl4+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(wú)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(wèn)題,在實(shí)施過(guò)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(guò)高會(huì)對(duì)鹽湖造成很大的污染,萃取法在越來(lái)越高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下無(wú)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(wàn)噸;硼45萬(wàn)噸;鋰30.19萬(wàn)噸(碳酸鋰當(dāng)量161萬(wàn)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(kāi)發(fā)項(xiàng)目總投資12.5億元,分三期開(kāi)發(fā)建設(shè)。一期開(kāi)發(fā)產(chǎn)品有:年產(chǎn)氯 化鉀5萬(wàn)噸;硼 酸1.2萬(wàn)噸;硫酸鉀鎂肥9萬(wàn)噸,氯化鋰(碳酸鋰)4500噸以及副產(chǎn)品;二期、三期重點(diǎn)開(kāi)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(wàn)噸。 采取萃取法提鋰,成本可以控制在2萬(wàn)/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(lái),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(jiǎn)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(wàn)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(guò)多年測(cè)試,在2014年完成鹽湖提鋰完整生產(chǎn)線(xiàn),在進(jìn)行工藝改造,對(duì)吸附法改造、吸附劑優(yōu)化、廠(chǎng)區(qū)、設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化提升后,2017年開(kāi)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(lái)3萬(wàn)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?xún)?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(wàn)噸左右,目前公司正通過(guò)在加工環(huán)節(jié)中加裝除硼裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)今年一萬(wàn)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(guò)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。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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