中國青海鹽湖提鋰完全成本在2-6萬元/噸水平。鹽湖技術路徑的迥異,決定了青海各鹽湖提鋰企業的完全成本各不相同。根據調研口徑和公開資料,預計

中國青海鹽湖提鋰完全成本在2-6萬元/噸水平。鹽湖技術路徑的迥異,決定了青海各鹽湖提鋰企業的完全成本各不相同。根據調研口徑和公開資料,預計我國青海鹽湖提鋰企業的綜合成本在2-6萬元/噸:東臺、西臺吉乃爾、五礦擁有的一里坪的鹵水品質較好,鎂鋰比在50左右,鋰濃度含量達到4g/L,所以東臺青海鋰業可采用離子膜工藝生產電池級碳酸鋰,現金成本在3萬元,考慮到鹵水成本和投資攤銷后,在4萬左右。而察爾汗鹽湖的鎂鋰比高達136,且鋰濃度非常低,采用吸附樹脂+膜過濾的工藝后,藍科鋰業預計未來伴隨青海鹽湖逐步放量,市場價格將逐步實現新的供需均衡。

從長期來看,我國的鹽湖提鋰完全釋放,將以更低的成本沖擊世界各國及中國的硬巖鋰業,1997年,SQM憑借著優質的鹵水和成熟的工藝壓低了碳酸鋰價格,使得全球大部分硬巖型鋰礦山和提鋰企業停產。但是,考慮到青海鹽湖提鋰技術難度逐步突破,未來兩年新增產能逐步釋放,供給將呈現逐步充足的狀態,市場將有望實現新的供需均衡。

各個鹽湖的鹵水稟賦決定提鋰路線迥異

鹽湖特點決定提鋰工藝的異同

不同鹽湖對應不同的鋰富集提鋰工藝。鹽湖中的鋰一般都是從生產過鈉、鉀以后剩下的老鹵中提取的,老鹵進行再次鋰富集后經過蒸發、除鎂、濃縮后提取鋰離子制取碳酸鋰。西藏鹽湖品質較好,但開采環境不理想;青海鹽湖目前尚能開發,但高Mg/Li比導致提鋰難度大,相比海外鹽湖,需要額外進行鋰富集步驟,而鹽湖由于鹵水濃度不同對應不同的鋰富集提鋰工藝。煅燒法對原料要求比較高,鹵水必須達到8-9g/L的鋰濃度;萃取法適合于高鎂高鋰(一般要求鋰含量達到2g/L)的鹵水資源;沉淀法要求鹽湖中鋰離子質量濃度大于0.5g/L;電滲析膜分離技術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,其中我國青海最普遍應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有實現大規模工業化應用。

沉淀法/太陽池法

又稱太陽池法,常用于鋰濃度較高的鹽池。將老鹵蒸發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,通過氫或鈉型陽離子樹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/太陽池法的主要是西藏礦業。

公司旗下主要資源資產為扎布耶鹽湖,資源量儲量約為184萬噸,鎂鋰比極小約為0.02,副產品豐富,包括芒硝(以氯 化鉀計為1592萬噸)和硼砂(以氧化硼計963萬噸)。

扎布耶鹽湖屬于碳酸型鹽湖,直接晾曬就能達到60%、70%的碳酸鋰粗礦,因此提鋰工藝采用梯度太陽池升溫析鋰。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的作用),使太陽能量蓄存于池底鹵水部分形成儲能區,提高鹵水的溫度,鹵水在太陽池內可升溫40-100度,實現碳酸鋰高溫沉淀的條件,使碳酸鋰集中沉淀。

但擴產難度在于鹽湖含碳酸根導致曬鹵過程損耗大,再加上鹽湖海拔4000米,當地缺乏礦物燃料、交通不方便、高寒缺氧等問題。此外,西藏鹽湖處在山峰之間,修建鹽田需要平坦的地方,這種矛盾帶來了施工的困難。

碳酸鋰粗礦運往甘肅白銀進行加工,運用苛化-碳化法進行提純提純到99.2%的高純鋰,鋰回收率達95%。白銀鋰鹽廠打造了3000噸氫氧化鋰、1500噸碳酸鋰產能,2017年生產工業級碳酸鋰1786噸,電池級186噸,氫氧化鋰755.7噸,合計2728噸。

煅燒浸取法

煅燒浸取法通過煅燒、浸取、沉淀等工藝實現碳酸鋰提取。煅燒浸取法是將提硼后的鹵水蒸發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,將溶液蒸發濃縮至含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雜,設備腐蝕嚴重,需要蒸發的水量較大、能源消耗大,存在環境污染的問題,在目前環保嚴控的監管環境下,面臨較大的環保風險。

煅燒浸取法主要是中信國安在使用。

公司擁有開發權的西臺吉乃爾鹽湖位于柴達木盆地中部,面積約570平方公里。西臺吉乃爾鹽湖是一個以液體鹵水礦為主、固液共生的大型綜合性鹽類礦床,富含鋰、鉀、硼、鎂、鈉的高品位水鹽體系,儲量230萬噸碳酸鋰當量,老鹵鎂鋰比為40:1。產能目前達到約5000噸,已實現電池級碳酸鋰穩定生產。

公司采用固相煅燒法分離鎂,成本高收益低,加工成本約6萬元每噸。 采用原有技術難以為繼:首先,煅燒法對原料要求比較高,必須達到8-9克/升鹵水的濃度,本身西臺吉乃爾鹽湖的較低濃度難以進行煅燒法,其次煅燒會產生鹽 酸,有廢氣污染的問題,再次擴產需要加大電量,當地燃料匱乏,不足以支持進一步生產。

溶劑萃取法

將老鹵先進行除硼后,加入FeCl3溶液形成LiFeCl4,用磷酸三丁酯(TBP)-煤 油萃取體系將LiFeCl4萃取入有機相,成為LiFeCl4+2TBP的萃合物,經酸洗滌后用鹽 酸反萃取,再經蒸發濃縮、焙燒、浸取、去除雜質等工序,可得無水氯化鋰,最后加入碳酸鈉生成碳酸鋰。

此方法優點是適合從相對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,對設備的腐蝕性較大,存在萃取劑的溶損問題,在實施過程中對設備材質的要求較高,適合于高鎂高鋰(一般要求鋰含量達到2克/升)的鹵水資源。

由于廢液有機物含量過高會對鹽湖造成很大的污染,萃取法在越來越高的環保標準下無法達到行業要求。

溶劑萃取法主要是大華化工。 大華化工擁有大柴旦鹽湖80平方公里礦區采礦權。大柴旦鹽湖現已探明晶間鹵水含氯 化鉀285.9萬噸;硼45萬噸;鋰30.19萬噸(碳酸鋰當量161萬噸)。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發項目總投資12.5億元,分三期開發建設。一期開發產品有:年產氯 化鉀5萬噸;硼 酸1.2萬噸;硫酸鉀鎂肥9萬噸,氯化鋰(碳酸鋰)4500噸以及副產品;二期、三期重點開發鉀系列產品,鎂系列產品和鈉系列產品。

目前公司有碳酸鋰產能約5000噸,剛投產建成電池級碳酸鋰1萬噸。 采取萃取法提鋰,成本可以控制在2萬/噸左右,缺點是設備腐蝕嚴重,物料分離困難,需要大量的鹽 酸酸化處理,因此需要配套產酸設施,污染嚴重;萃取劑殘留有機物污染環境。

吸附法

吸附生產工藝首先是對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,達到鋰離子與其他離子的分離,便于后續工序轉化利用。該工藝的關鍵是鋰吸附劑,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越性。離子吸附法的生產效率高,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點是從經濟和環保上都有很大的優越性,且工藝簡單、回收率高、選擇性好。

吸附法+膜濃縮主要是藍科鋰業在使用。

藍科鋰業主要資源為察爾汗鹽湖,其總面積5856平方公里,折合成碳酸鋰計約717.5萬噸。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,經過多年測試,在2014年完成鹽湖提鋰完整生產線,在進行工藝改造,對吸附法改造、吸附劑優化、廠區、設備進行優化提升后,2017年開始放量生產(同時對設備進行更新、添加Na濾膜、新增24吸附塔提前布局未來3萬噸碳酸鋰擴產做準備、強制蒸發設備)。2018年上半年生產了5002噸,今年以優質的工業級碳酸鋰為主。

公司現有運轉的吸附塔有88座,預計2018年的產量達到1萬噸左右,目前公司正通過在加工環節中加裝除硼裝置來實現今年一萬噸電池級碳酸鋰的目標。

公司采取前段吸附+后端膜+化學沉鋰的技術路徑。藍科的鹵水濃度低(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。

[責任編輯:趙卓然]

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