我國(guó)鹽湖鋰資源及開發(fā)現(xiàn)狀

　　侯昭平表示目前，全球范圍內(nèi)能夠被開發(fā)利用的鋰礦床有兩種，一種是鹽湖鹵水鋰礦床，另外一種是巖石鋰礦床，其中鹽湖鹵水鋰資源占資源總量的70%以上，重要分布在智利、玻利維亞、阿根廷、我國(guó)等地。

　　我國(guó)的鋰鹽湖資源重要分布在青海和西藏兩地，其中，青海鹽湖資源中已編入礦產(chǎn)儲(chǔ)量的鋰礦產(chǎn)地10處，保有氯化鋰儲(chǔ)量2447.38萬(wàn)t。有察爾汗鹽湖及別勒灘礦區(qū)2個(gè)特大型礦床，西臺(tái)、東臺(tái)吉乃爾湖和一里坪礦區(qū)3個(gè)超大型礦床，10個(gè)鹽湖中鋰含量達(dá)到工業(yè)品位的鋰資源892萬(wàn)t，可供開發(fā)利用。

　　西藏鹽湖資源重要分布在北地區(qū)，其中鹵水鋰含量達(dá)到邊界工業(yè)品位的鹽湖有80個(gè)，其中大型以上的有8個(gè)，LiCl資源儲(chǔ)量為1738.34萬(wàn)t。重要礦床有扎布耶、龍木錯(cuò)、結(jié)則茶卡、拉果錯(cuò)、鄂雅措等鹽湖。

　　鹽湖提鋰技術(shù)發(fā)展歷程和成本演變

　　上世紀(jì)60年代以前，鹵水提鋰技術(shù)研究已經(jīng)起步，美國(guó)在這方面做了許多工作，但大多數(shù)只停留在研發(fā)階段，未能付諸實(shí)際應(yīng)用。1974年以后，隨著大量鹽湖鹵水鋰資源的發(fā)現(xiàn)，助推了世界上一些鹵水鋰資源大國(guó)和鋰礦開發(fā)公司的開發(fā)和投資熱情。1980年以后，美國(guó)塞浦路斯富特公司、FMC等公司開始大舉進(jìn)軍鹽湖提鋰領(lǐng)域，拉開了鹽湖提鋰產(chǎn)業(yè)化的序幕。

　　鹽湖提鋰技術(shù)重要包括沉淀法、太陽(yáng)池法、萃取法、煅燒法、吸附法、mo法以及其他新提鋰技術(shù)。

　　沉淀法

　　沉淀法只適用于Mg2+/Li+小于10的鹽湖鹵水，因此該技術(shù)在南美阿塔卡瑪、銀峰和翁布雷穆埃爾托等Mg2+/Li+低的鹽湖得到應(yīng)用。該技術(shù)在鹽田工藝過(guò)程中就能實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離，并將Li+濃縮至30g/l以上，后段工序只需深度除雜就能滿足生產(chǎn)需求，具有工藝技術(shù)簡(jiǎn)單、能耗低、投資省等優(yōu)點(diǎn)。

　　由于具備以上優(yōu)點(diǎn)，早在1986年美國(guó)塞浦路斯富特公司就停止本國(guó)鋰輝石提鋰工業(yè)生產(chǎn)，采用該工藝在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州銀峰和南美阿塔卡瑪鹽湖投資建設(shè)碳酸鋰加廠，拉開鹵水提鋰的序幕。1997年SQM從智利阿塔卡馬(價(jià)Atakama)鹽湖中提鋰成功，將碳酸鋰價(jià)格降至1500$/t(而同期國(guó)際價(jià)格為3300$/t)，極大地沖擊了世界各國(guó)的硬巖鋰業(yè)。2018年，雅保、SQM、Livent和Orocobre四家鹽湖提鋰公司采用該技術(shù)生產(chǎn)的鋰化工產(chǎn)品合計(jì)達(dá)到15.8萬(wàn)t，占全球鋰總供應(yīng)比例為52.4%，其生產(chǎn)成本約為3000-5000$/t，在行業(yè)內(nèi)具有一定的優(yōu)勢(shì)。由于該技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，因此，近40年來(lái)成本構(gòu)成基本未發(fā)生變化，價(jià)格變化重要源于物價(jià)上漲和人力成本提升。

　　太陽(yáng)池法

　　該工藝技術(shù)路線是針對(duì)Mg2+/Li+極低(≤0.1)的碳酸鹽型鹽湖開發(fā)的技術(shù)。由于碳酸鹽型鹽湖鹵水鎂含量極低，因此鹵水直接晾曬就能得到60%、70%的碳酸鋰粗礦，后段只需對(duì)碳酸鋰粗礦進(jìn)行提純就能得到電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品。

　　2003年三月，扎布耶鹽湖利用該技術(shù)啟動(dòng)碳酸鋰一期項(xiàng)目建設(shè)，于2005年八月試車成功。但由于該鹽湖含碳酸根導(dǎo)致曬鹵過(guò)程損耗大，再加上海拔4000米以上高寒缺氧、基礎(chǔ)條件差等問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)量提升受限，目前，設(shè)計(jì)產(chǎn)量仍然為3000t/a，2017年生產(chǎn)鋰鹽合計(jì)2728t。由于近十年來(lái)該技術(shù)未進(jìn)行變革，因此，成本構(gòu)成未發(fā)生顯著變化，目前生產(chǎn)成本約為1.5-2萬(wàn)元。

　　萃取法

　　溶劑萃取法鹵水提鋰的技術(shù)研究有40多年歷史，先后有美國(guó)鋰公司、中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所、中科院青海鹽湖研究所等單位進(jìn)行了研究。

　　目前，大柴旦鹽湖采用該技術(shù)已建成產(chǎn)業(yè)化裝置，成功生產(chǎn)出氯化鋰和碳酸鋰，但是由于初期該工藝存在萃取劑價(jià)格高、損耗大、設(shè)備腐蝕等造成的生產(chǎn)不持續(xù)等問(wèn)題，使成本曾高達(dá)6萬(wàn)元。近年來(lái)，隨著該技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前的生產(chǎn)成本約為4萬(wàn)元左右。

　　煅燒法

　　煅燒法是針對(duì)高鎂鋰比鹽湖鹵水提出的技術(shù)。由于高鎂鋰鹽湖鹵水灘曬濃縮到最后的鹵水(老鹵)為富鋰的水氯鎂石飽和溶液。水氯鎂石在550以上分解成氧化鎂和氯化氫氣體，在此條件下氯化鋰不分解。將煅燒后的燒結(jié)物浸取，鋰鹽易溶于水則進(jìn)入溶液，氧化鎂幾乎不溶于水則留于渣中，浸取液中硫酸根、鎂和少量硼等雜質(zhì)，濾液凈化后經(jīng)蒸發(fā)、加堿沉淀烘干就可以得到碳酸鋰產(chǎn)品。

　　2007-2011年在西臺(tái)吉乃爾鹽湖建成煅燒工藝生產(chǎn)線，項(xiàng)目建成初期，由于設(shè)備材質(zhì)選型、氯化氫回收和鎂渣回收等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法持續(xù)，成本高達(dá)8萬(wàn)元以上。2015年隨著鋰鹽市場(chǎng)的火爆，公司啟動(dòng)多項(xiàng)科技研發(fā)及技改工作。2016年改造完成后，影響該工藝運(yùn)行的問(wèn)題得到了改善，生產(chǎn)成本下降至4萬(wàn)元左右(和大部分礦石提鋰公司成本相當(dāng))，特別是產(chǎn)品質(zhì)量有大幅度提高，目前產(chǎn)品已應(yīng)用到北京當(dāng)升科技等一些大型有影響力的電池材料生產(chǎn)公司中。

　　吸附法

　　mo法

　　2007年在東臺(tái)吉乃爾鹽湖成功建成3000tmo法工藝生產(chǎn)裝置。項(xiàng)目建成初期，由于裝置運(yùn)行不穩(wěn)定且膜消耗較高，致使成本超過(guò)6萬(wàn)元。后來(lái)，隨著對(duì)電滲析膜系統(tǒng)的掌握以及電滲析膜制造技術(shù)的升級(jí)，裝置運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題逐步得到解決，生產(chǎn)成本大幅下降至2萬(wàn)元左右，較礦石法提鋰技術(shù)有很大的成本優(yōu)勢(shì)。2012年又新建建成7000t生產(chǎn)線成功生產(chǎn)，兩條生產(chǎn)線共1萬(wàn)t產(chǎn)量經(jīng)過(guò)幾年的提升改造，目前兩條生產(chǎn)線能一次性生產(chǎn)出主含量大于99.6%，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到《鹵水電池級(jí)碳酸鋰地方標(biāo)準(zhǔn)》，90%的產(chǎn)品銷往電池材料生產(chǎn)廠商，代表性的下游客戶有北大先行、天津巴莫、杉杉、北京當(dāng)升。

　　目前青海東臺(tái)吉乃爾鋰資源股份有限公司新建的1萬(wàn)t生產(chǎn)線已建成投產(chǎn)。截至目前利用該技術(shù)建成產(chǎn)業(yè)化裝置產(chǎn)量達(dá)到2萬(wàn)t/a。

　　其他新提鋰技術(shù)

　　1.鋰離子篩吸附提鋰技術(shù)

　　離子篩是一種能夠?qū)⒛繕?biāo)離子導(dǎo)入無(wú)機(jī)化合物并發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)合氧化物的新型合成材料。該材料可在不損壞結(jié)構(gòu)的情況下和目標(biāo)離子形成空間匹配的空穴，實(shí)現(xiàn)在多種離子共存環(huán)境中選擇性識(shí)別和篩分目標(biāo)離子的功能。

　　常見的鋰離子篩有錳基鋰離子篩和鈦基鋰離子篩，該材料和鋁系鋰吸附劑相比具有吸附容量大的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在溶損嚴(yán)重的缺點(diǎn)。近年來(lái)，科學(xué)家們?yōu)榱私鉀Q鋰離子篩溶損問(wèn)題開發(fā)出了鋰離子篩膜、鋰離子篩納米管等先進(jìn)材料，目前這些材料尚處于研發(fā)階段。

　　2.電化學(xué)脫嵌法鹽湖提鋰技術(shù)

　　中南大學(xué)冶金和環(huán)境學(xué)院趙中偉教授團(tuán)隊(duì)將鋰電池的工作原理應(yīng)用于從鹽湖鹵水中選擇性提取鋰，創(chuàng)造性地發(fā)明了"電化學(xué)脫嵌法鹽湖提鋰"新技術(shù)?；谶@一創(chuàng)新思路，構(gòu)筑了"富鋰態(tài)吸附材料│支持電解質(zhì)│陰離子膜│鹵水│欠鋰態(tài)吸附材料"的電化學(xué)提鋰新體系，經(jīng)過(guò)近十年的攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了鹽湖鹵水中鋰的高選擇性、低成本、綠色提取和富集。

　　2017年該技術(shù)成果轉(zhuǎn)讓給上海鄲華科技發(fā)展有限公司(轉(zhuǎn)讓經(jīng)費(fèi)1.048億元)，并由上海鄲華和中南大學(xué)共同成立江蘇中南鋰業(yè)有限公司，對(duì)技術(shù)進(jìn)行持續(xù)開發(fā)和推廣。據(jù)悉，該成果轉(zhuǎn)化技術(shù)已經(jīng)完成工業(yè)化試驗(yàn)，且開發(fā)出第二代電化學(xué)脫嵌法膜堆電解槽關(guān)鍵設(shè)備及智能專家控制系統(tǒng)，并和相關(guān)公司簽訂年產(chǎn)2萬(wàn)t碳酸鋰項(xiàng)目的技術(shù)合作協(xié)議。

　　展望

　　近十年來(lái)，雖然高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)取得了很大的成績(jī)，但是和南美的低鎂鋰比鹽湖提鋰相比，在生產(chǎn)成本方面仍然存在很大的提升空間。未來(lái)，隨著鋰資源開發(fā)進(jìn)程加快產(chǎn)量釋放及其他的因素影響下，市場(chǎng)價(jià)格若持續(xù)下行，諸多成本高、缺乏資源的公司就很難再支撐下去，甚至?xí)霈F(xiàn)虧損和停產(chǎn)。

　　為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，加大科技投入，提升和優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本是每個(gè)高鎂鋰比鹽湖提鋰公司要考慮的問(wèn)題。

　　1、適時(shí)適度修改產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

　　早期的鋰鹽技術(shù)起源于礦石法提鋰，含鋰礦石中硼、氯根含量極低，在此背景下制定的電池級(jí)碳酸鋰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YS/T582)，對(duì)硼、氯根等雜質(zhì)指標(biāo)要求非常高(≤30ppm)。而這種較為苛刻的硼、氯根指標(biāo)要求是否是電池級(jí)碳酸鋰所必須的?

　　鹽湖鹵水提鋰技術(shù)目前很難達(dá)到Y(jié)S/T-582-2013中對(duì)硼、氯根要求，要二次提純才能達(dá)到，導(dǎo)致生產(chǎn)成本相當(dāng)高。為有效解決鹽湖提鋰技術(shù)在鋰行業(yè)的硼、氯根指標(biāo)共性問(wèn)題，建議政府、行業(yè)協(xié)會(huì)和上下游公司通過(guò)必要的手段，探究硼、氯根對(duì)電池級(jí)碳酸鋰影響，適時(shí)適度修改目前的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。制定較為科學(xué)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)鹽湖鋰產(chǎn)品在電池領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

　　2、鹽湖資源綜合開發(fā)利用

　　鹽湖資源重要含有鈉、鎂、鉀、鋰、硼等元素，這五種元素中鎂、硼資源的開發(fā)利用是鹽湖資源開發(fā)利用的瓶頸，假如解決了鎂、硼資源的開發(fā)問(wèn)題就會(huì)大大降低其他元素開發(fā)利用的難度，同時(shí)鎂產(chǎn)品種類多、應(yīng)用范圍廣、附加值高，具有更大的經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用價(jià)值。

　　鎂硼資源的開發(fā)利用有望將高鎂鋰比鎂鋰分離的成本和除硼的成本轉(zhuǎn)嫁至鎂產(chǎn)品和硼產(chǎn)品上，屆時(shí)鋰產(chǎn)品生產(chǎn)成本將大幅降低，具備和南美鹽湖競(jìng)爭(zhēng)抗衡的能力。

　　3、原始鹵水直接提鋰技術(shù)

　　傳統(tǒng)的鹽湖提鋰技術(shù)是以經(jīng)過(guò)鹽田攤曬工藝脫鈉、析鉀后得到的老鹵為原料。通常在鹽田攤曬和采輸鹵的過(guò)程中會(huì)有部分鋰資源損失，其重要體現(xiàn)在鹽田滲漏和鈉鹽、鉀鹽中夾帶的損失。

　　原鹵吸附提鋰直接以原始鹵水為原料，有效規(guī)避了鹽田工藝中的損失，極大的提高了鋰資源的收率，延長(zhǎng)資源服務(wù)年限，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本。

　　近年來(lái)，隨著吸附提鋰技術(shù)的發(fā)展，很多科研單位和公司開發(fā)出了適用于原鹵提鋰的鋰鈉分離樹脂，并在原鹵提鋰領(lǐng)域取得一定成績(jī)，目前已有多家公司正在馬不停蹄的進(jìn)行和此相關(guān)的科技攻關(guān)。

　　4、重視科技研發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短

　　目前這幾種提鋰(碳酸鋰)工藝一次下線產(chǎn)品質(zhì)量和電池材料要求都存在一定差距，重要是由于鹽湖鹵水自身原料的特性及工藝控制存在的問(wèn)題致使成產(chǎn)出的碳酸鋰產(chǎn)品Na+、Mg2+、Cl-、B偏高，有些工藝碳酸鋰產(chǎn)品主含量在98%~99.5%之間，尚無(wú)法直接應(yīng)用在鋰電池材料行業(yè)。

　　因此，在加大科技研發(fā)力度的同時(shí)，各種成熟的鹽湖提鋰技術(shù)相互借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，將有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

　　5、差異化競(jìng)爭(zhēng)

　　目前無(wú)論是礦石法提鋰還是鹽湖提鋰，重要產(chǎn)品為碳酸鋰和氫氧化鋰，尤其是碳酸鋰產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)顯著，影響了行業(yè)的良好發(fā)展。假如各大鋰鹽生產(chǎn)廠商原料自身的特點(diǎn)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)將有利于行業(yè)的發(fā)展。例如礦石法生產(chǎn)氫氧化鋰產(chǎn)品，碳酸鹽型鹽湖(西藏扎布耶)生產(chǎn)碳酸鋰，青海鹽湖生產(chǎn)磷酸鋰，不僅能發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，而且能夠防止同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的壓力。

　　2019年底爆發(fā)的新型冠狀病毒，對(duì)全球的整體經(jīng)濟(jì)有很大的影響，鋰行業(yè)也不例外。但是，鋰行業(yè)畢竟是新型能源行業(yè)，是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，社會(huì)的發(fā)展離不開能源，尤其是新型清潔能源。從目前形勢(shì)來(lái)看，疫情導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)鋰銷量小幅降低不會(huì)影響行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和價(jià)格變化。當(dāng)前，鋰電產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入成長(zhǎng)期，會(huì)遇到一些困難。但隨著鹽湖提鋰技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)面對(duì)的困難和存在的問(wèn)題將得到解決。堅(jiān)信鋰電產(chǎn)業(yè)未來(lái)會(huì)有巨大的發(fā)展空間，讓我們攜手共進(jìn)，開創(chuàng)鋰電產(chǎn)業(yè)更好的明天!