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导读: 从资源品位、难易程度、开采成本角度来说,目前全球以南美“锂三角”的卤水资源与澳大利亚的矿石资源最具开采价值。

从资源品位、难易程度、开采成本角度来说,目前全球以南美“锂三角”的卤水资源与澳大利亚的矿石资源最具开采价值。

2017年,全球锂及衍生物产量(以金属锂计)约4.3万吨,澳大利亚1.87万吨,占比43.49%;智利1.41万吨,占比32.79%;阿根廷0.55万吨,占比12.79%;中国0.3万吨,占比6.98%。产量增加主要来自中国(同比增长30%)和澳大利亚(同比增长34%)。

从资源禀赋的角度来看,南美“锂三角”(智利北部、玻利维亚西部、阿根廷北部)的各盐湖,具有先天性优势:资源禀赋较好(全球镁锂比最低),盐湖可以采用成熟的沉淀法(完全成本1-1.5万多元/吨);长期的开发及持续的基础设施投入,已经形成成熟的产业集群。

此外,澳洲西部的锂矿优势在于矿石品味高、下游矿石提锂技术成熟和开采年限长等优势。目前澳洲泰利森公司旗下Green bushes锂矿(由天齐锂业、美国雅保包销),已探明储量6150万吨,折合碳酸锂当量430万吨,氧化锂平均品位2.8%,是全球品位最高的锂矿,提锂完全成本在3.8万元/吨左右。

全球锂矿以形态分类可分为卤水型和硬岩型两大类,66%存在于卤水当中,34%存在于矿石中。

我国盐湖锂资源主要分布在青藏高原的盐湖中,卤水类型主要为碳酸盐型和硫酸盐型。碳酸盐型锂资源主要集中于藏北西部的扎布耶盐湖和东部的班戈—杜佳里盐湖,硫酸盐型锂资源主要分布与柴达木盆地和藏北北侧。

其中,盐湖形态构成占比80%。我国锂盐湖资源储量,在地理上分布于青海和西藏,两地盐湖锂资源储量占全国锂资源总储量的80%左右,其中青海锂资源储量占比接近50%,西藏占比28.36%。锂辉石主要分布于新疆、四川和河南;锂云母型矿床主要分布于江西、湖南等地,两者总体占比不到20%。

我国盐湖区主要是以下四个:

内蒙古盐湖区

本盐湖区主要为碳酸盐及硫酸盐型盐湖,缺少氯化物型盐湖。区内盐湖资源相当丰富,尤以固相石盐、芒硝、天然碱著称,卤水资源则逊于其他湖区。全区石盐储量约2亿吨,芒硝(Na:SO。)储量约33亿吨,天然碱总储量(NaHCO3+Na:C03)近4000万吨。

新疆盐湖区

本盐湖区以硫酸盐为主,碳酸盐、氯化物型盐湖次之。在硫酸盐类型中以硫酸钠亚型为主、硫酸镁亚型次之,在某些硫酸盐和个别碳酸盐型盐湖中硼相对集中,但比青海、西藏湖区逊色得多。全区石盐储量66亿吨(液态储量不计),石膏储量5O亿吨,芒硝储量2.25亿吨,钠硝石储量5000万吨,钾盐资源仅罗布泊就有4023.7万吨,将成为我国钾盐生产后备基地。

青海盐湖区

本区是我国盐湖资源最为丰富的湖区,它集中分布于柴达木盆地、可可西里和库木库里盆地,盐湖类型以硫酸盐为主,且多以硫酸镁亚型存在,还有相当数量的氯化物型盐湖,在硫酸镁亚型盐湖中,除沉积大量石盐、芒硝外,有些湖区还沉积了相当规模的硼酸盐,另一些湖还沉积了一定数量的钾镁盐。在一些硫酸盐和氯化物型盐湖卤水中锂、硼等元素高度富集,从而构成硫酸盐型一锂湖和氯化物型一钾镁湖。本区石盐储量3650亿吨,石膏(CaSO.·2H。0)470亿吨,芒硝(NaSO。·10H:0)72亿吨,天青石(SrSOt)500万吨,天然碱67万吨,镁盐65亿吨,氯化钾5.9亿吨,硼酸盐、锂各为数千万吨。

西藏盐湖区

本区盐湖类型为硫酸盐或碳酸盐型,硫酸盐型盐湖以硫酸钠亚型者居多,主要盐类沉积以芒硝、石盐、硼酸盐为主,一些湖区也见有水菱镁矿等沉积。全区石盐储量10亿吨,芒硝数十亿吨,硼酸盐和锂盐均在1000-2000万吨,水菱镁矿70万吨,卤水氯化钾数亿吨。

我国西藏盐湖品质较青海高,最具开发价值。西藏盐湖卤水以锂、硼含量高为基本特征,显著特点是卤水的Mg/Li值较低,甚至几乎不含Mg2+,卤水经过蒸发即可得到碳酸锂,西藏的盐湖资源主要集中在扎布耶盐湖、西藏阿里地区的结则茶卡盐湖和龙木错盐湖。

扎布耶盐湖为中国第一、世界第三大盐湖,其碳酸锂储量约为184万吨。扎布耶盐湖天然碳酸盐湖,资源极佳,其镁锂比仅为0.019,决定了其理论加工成本低廉。

西藏地区主要从事盐湖提锂生产企业为西藏矿业和西藏城投,受地理条件限制,西藏地区盐湖提锂开发处于初级阶段,2017年产量不足5000吨。

西藏盐湖禀赋虽好,但在具体运营时存在诸多问题,首先,西藏地区的盐湖海拔平均在4500米以上,当地缺乏熟练工人,而外调人员又难以适应当地恶劣的环境;另外,西藏的盐湖多处于山峰之间,因此可以用于安装厂房设备的平底较少,限制了产能的大幅扩张,因此,像西藏矿业等盐湖提锂企业多是对盐湖的卤水进行初步加工,然后运输至白银进行二次加工生成碳酸锂,运输距离超过2000公里。

综合来看,西藏地区的盐湖企业的扩产多受限于经营因素,大规模开发实现产能提升需要大量资金投入,经济可行性相对差。

相对来说,历经多年耕耘,青海盐湖提锂已步入收获期。青海盐湖资源主要集中在察尔汗、东西台、大柴旦盐湖等。

青海柴达木盆地有33个盐湖,累计探明LiCl储量1396.77万吨,保有储量1390.9万吨,柴达木盆地现已查明的11个硫酸盐型盐湖中锂含量达到工业品位,且均以卤水矿为主,埋藏浅,品位高,水文地质条件简单容易开采,其中察尔汗盐湖、(东西台)吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、大柴旦盐湖4个盐湖锂资源相对富集,锂资源储量分别占我国盐湖资源37.16%、26.77%(东西台)、13.93%和22.13%。

青海盐湖高镁锂比为工业化大规模生产碳酸锂的最大障碍之一。

青海盐湖资源量丰富,晾晒条件好,但盐湖资源本身的高镁锂比,给锂的富集和分离带来很大的困难。世界盐湖资源标杆——阿塔卡玛盐湖的镁锂比仅为6∶1;察尔汗盐湖虽然储量最大,但原卤镁锂比达1577:1,锂离子浓度低;东台吉乃尔盐湖的储量最小,但镁锂比最小,为35.2:1(老卤为18:1);西台吉乃尔盐湖与东台类似,镁锂比为61:1;一里坪盐湖镁锂比为90.5:1(老卤为51:1);大柴旦盐湖储量第二,镁锂比为134:1(老卤为92:1)。

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。

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