全球鹽湖提鋰技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)-空間電源所

全球鹽湖提鋰技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)湯衛(wèi)平上?？臻g電源研究所內(nèi)容鋰資源開發(fā)背景青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀西藏鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀總結(jié)和展望3C電子電動(dòng)自行車電動(dòng)工具通信儲(chǔ)能電力儲(chǔ)能航天航空軌道交通

電池級(jí)碳酸鋰需求預(yù)測1.鋰資源開發(fā)背景細(xì)分領(lǐng)域電池正極材料種類新能源汽車鈷酸鋰磷酸鐵鋰三元磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰2015年預(yù)測電池規(guī)模（GW）電池級(jí)碳酸鋰需求（噸）2083.21.51.21.20.10.60.23616,0005,7602,5601,0808648647243214427,7762020年預(yù)測電池規(guī)模（GW）電池級(jí)碳酸鋰需求（噸）3627.8384.5262010.5153.328,80020,01630,4003,2401,4404,32014,400720360103,696C.Grosjeanetal./RenewableandSustainableEnergyReviews16(2012)1735-1744

鋰資源價(jià)格預(yù)測1.鋰資源開發(fā)背景C.Grosjeanetal./RenewableandSustainableEnergyReviews16(2012)1735-1744

世界鋰資源分布1.鋰資源開發(fā)背景SaltBrine（Nation）ReservesMillon-tLiEvaporationmm/yLithiumContens(%)Mg%(Mg/Li)SO4%(SO4/Li)B%(B/Li)K%(K/Li)SalarsdeAtacama(ChileSQM)2.1003,2000.150.96(6.4)1.65(11.0)0.05(0.33)2.36(15.7)SalarsdeAtacama(ChileChemetall)0.7203,2000.161.02(6.4)1.76(11.0)0.05(0.31)1.97(12.3)SalarsdelHombreMuerto(Argentina

FMC)0.18-0.362,4000.0690.097(1.4)0.952(13.8)0.034(0.50)0.61(8.84)SilverPeak(AmericaChemetall)0.120760-1,2000.0160.028(1.4)0.494(30.9)0.008(0.5)0.53(33.1)Rincon(ArgentinaAdmiralty)0.4001,500-2,1000.040.344(8.6)1.228(30.7)0.12(3.0)0.75(18.8)Uyuni(Bolivia)5.5001,200-2,2000.0350.651(18.6)0.854(24.4)0.08(2.3)1.60(45.7)WestTaijnar(QinghaiCITICGuoanTechnologyCo.,Ltd)0.43-0.482,600-3,1000.0251.538(61.5)3.45(138.0)0.038(1.52)0.84(33.6)EastTaijnar

(QinghaiLithiumCo.,Ltd)0.0902,600-3,1000.051.87(37.4)2.2(44.0)0.022(0.44)0.38(7.6)Zabuye(TibetMineralDevelopmentCo.,Ltd)0.40-1.002,3000.130.03(0.23)2.228(17.14)TibetDamxung

(ChinaSterling)0.1672,3000.0350.008(0.22)0.571(16.3)Source：Roskill

etal.

世界主要鹽湖鋰礦品位：Mg/Li比1.鋰資源開發(fā)背景Paul

W.,

et

al.,

J.

Industrial

Ecology,

15(2011),

760-775.

世界主要鹽湖鋰礦品位：鋰濃度（智利）（智利）（阿根廷）（中國西藏）（玻利維亞）（阿根廷）（中國西藏）（阿根廷）（中國青海）（美國）（美國）影響鹽湖鋰礦品位指標(biāo)鋰濃度Mg/Li比1.鋰資源開發(fā)背景

我國主要鋰礦資源分布青海鋰業(yè)（西臺(tái)吉爾乃鹽湖）中信國安（東臺(tái)吉爾乃鹽湖）西藏城投（龍木錯(cuò)、茶卡、色卡執(zhí)鹽湖）藍(lán)科鋰業(yè)（察爾漢鹽湖）眾和股份（四川馬爾康當(dāng)壩鋰輝石礦）西藏礦業(yè)（扎布耶鹽湖）天齊鋰業(yè)（四川措拉鋰輝石）江特電機(jī)（宜春新坊鉭鈮礦、豐縣牌樓含鋰瓷石）西部資源（廣昌頭坡里坑鋰輝石礦、廣東河源鋰輝石礦）贛鋒鋰業(yè)（愛爾蘭鋰礦項(xiàng)目、阿根廷鹵水礦）路翔股份（四川康定甲基卡134號(hào)脈）注：黃色區(qū)域?yàn)辂}湖鋰資源，紅色區(qū)域?yàn)榈V石鋰資源1.鋰資源開發(fā)背景我國鋰資源分布:Li儲(chǔ)量（萬噸）占比（%）

鹽湖373.1

71礦石152.7

29總量

525.8100Li儲(chǔ)量（萬噸）占比（%）

青海+

202.1

54西藏++

171.1

46總量

373.2100我國鹽湖鋰資源分布:

我國主要鋰資源儲(chǔ)量和分布1.鋰資源開發(fā)背景Paul

W.,

et

al.,

J.

Industrial

Ecology,

15(2011),

760-775.

我國鋰資源分布和主要開發(fā)鹽湖察爾汗鹽湖（青海）扎布耶鹽湖（西藏）當(dāng)雄錯(cuò)（西藏）

東西臺(tái)吉爾乃鹽湖（青海）一里坪鹽湖（青海）1.鋰資源開發(fā)背景

我國主要鹽湖的品位總結(jié)1.鋰資源開發(fā)背景

鹽湖和礦石提鋰工藝比較礦石（占30%）鹽湖（占70%）資源：美國北卡羅萊納礦石

剛果（金）Manono礦山

澳大利亞Greenbushes礦山資源：玻利維亞的烏龍尼鹽湖

智利的阿塔卡瑪鹽湖

中國西藏扎布耶鹽湖鋰資源提取方法：硫酸法硫酸鹽法石灰法氯化焙燒法生產(chǎn)國（地）：集中在中國提取方法：太陽池（沉淀）法吸附法離子交換膜法生產(chǎn)國（地）：集中在智利、阿根廷1.鋰資源開發(fā)背景

鹽湖種類和提取技術(shù)鹽湖SQM,Chemetall,FMC太陽池（沉淀）法提取、

產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟太陽池（沉淀）法提取，

中試青海鋰業(yè)（西部礦業(yè)）青海中信國安藍(lán)科鋰業(yè)（鹽湖集團(tuán)）西藏礦業(yè),ChinaSterling低Mg/Li比,SalarsdeAtacama(智利)SilverPeak(美國)高M(jìn)g/Li比東、西臺(tái)(中國、青海)烏龍尼(玻利維亞)察爾汗(中國、青海)碳酸型扎布耶(中國、西藏)當(dāng)雄錯(cuò)(中國、西藏)選擇性提取、無成熟工藝

中試生產(chǎn)1.鋰資源開發(fā)背景

小結(jié)鋰需求量的增加取決于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能的發(fā)展。今后一段時(shí)期內(nèi)，隨著電動(dòng)汽車的增加，對(duì)鋰需求的增加趨勢(shì)和價(jià)格合理上揚(yáng)趨勢(shì)不會(huì)動(dòng)搖。全球有較為豐富的鋰資源，而且這些資源比較集中，容易進(jìn)行規(guī)?；_采，支撐全球鋰電發(fā)展的儲(chǔ)量應(yīng)該是充分的。鋰資源主要分布在南美鹽湖群、中國青藏鹽湖群和澳洲的鋰輝石礦區(qū)，資源儲(chǔ)藏的偏在也是激化資源爭奪的一個(gè)因素。完全沒有鋰資源的日、韓是推動(dòng)全球鋰資源爭奪的推手。我國有礦石和鹽湖鋰資源，鹽湖鋰資源略大于礦石鋰資源。我國青海鋰資源品位低，西藏鹽湖鋰資源品位高。1.鋰資源開發(fā)背景

青海主要鹽湖鋰業(yè)公司以及開采鹽湖鹽湖股份察爾汗鹽湖7171800中信國安西臺(tái)吉爾乃鹽湖26862青海鋰業(yè)東臺(tái)吉爾乃鹽湖24837企業(yè)名稱鹽湖名稱儲(chǔ)量（萬噸）Mg/Li比3000噸+中試生產(chǎn)情況4000噸++2015年產(chǎn)量五礦集團(tuán)一里坪鹽湖------------2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

青海鹽湖鋰資源提取的主要問題2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀(1)青海鹽湖首先通過鹽田曬鹽提取鉀肥，在存下的老鹵中提取鋰。在曬鹽過程中鋰約損失一半。(2)老鹵的Mg/Li比非常高，通常在幾百，目前缺乏從這么高的Mg/Li比中提取鋰的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)回收率不足50%。

中信國安的提鋰工藝(綜合利用)噴淋干燥老鹵酸化除硼鎂鹽池含鋰水氯鎂石飽和溶液煅燒H3BO3蒸發(fā)濃縮沉淀二次除鎂浸取吸收HCl氣體工業(yè)級(jí)Li2CO3產(chǎn)品水Na2CO3Ca(OH)2干燥MgO產(chǎn)品工業(yè)HCl含鋰氧化鎂含鋰溶液水氯鎂石鋰鉀混鹽沉淀2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

藍(lán)科鋰業(yè)的提鋰工藝(選擇性提取)老鹵河水稀釋吸附排出鹵水吸附劑離心過濾Na2CO3沉淀鋰太陽能蒸發(fā)濃縮反滲透初濃縮Mg樹脂深度除Mg淋洗鋰淋洗水(快速淋洗)水合格淋洗液貧洗滌液沉淀母液LI2CO3產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為LiCl稀釋鹵水貧吸附劑LiCl·2Al(OH)3·nH2O2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

青海鋰業(yè)的提鋰工藝(選擇性提取)鹵水稀釋電輔助離子交換膜法

過濾沉淀Li2CO3濃縮Li2CO3產(chǎn)品2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

我國青海柴達(dá)木盆地鹽湖的提鋰工藝比較青海柴達(dá)木盆地鹽湖群面臨提取工藝?yán)щy的問題.區(qū)域工藝方法簡介利缺點(diǎn)實(shí)用狀況青海

離子交換膜法采用鋰離子交換膜進(jìn)行鋰離子分離工藝簡單,能耗高?；厥招实停ひ蕾囘M(jìn)口。青海鋰業(yè)(生產(chǎn))鍛燒法煅燒鹵水分解生成MgO,HCl,LiCl等綜合利用鹽湖資源?；厥招实汀⒛芎母?，HCl污染青海中信國安(停產(chǎn))鋁酸鹽吸附法利用無定型鋁鹽同鋰鹽形成LiCl·2Al(OH)3·nH2O沉淀選擇性提取鋰的工藝?；厥招实?、工藝不成熟。阿根廷FMC、藍(lán)科鋰業(yè)（中試）西藏梯度太陽池利用Li2CO3濃縮沉淀直接獲取碳酸鋰?；厥招实?、運(yùn)輸困難。西藏礦業(yè)（中試）西藏扎布耶鹽湖面臨運(yùn)輸困難的問題.2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀1.水合氧化鋁吸附法

我國青海鹽湖提鋰工藝問題2.離子交換離膜不規(guī)則形態(tài)吸附位點(diǎn)、立體效應(yīng)相對(duì)較弱、化學(xué)作用弱Al(OH)3·nH2OLiClH2O層狀結(jié)構(gòu)LiCl·2Al(OH)3·nH2OMg2+Li+Mg2+Li+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Li+Li+Mg2+Mg2+原液側(cè)分離側(cè)（堿性）H+H+Mg鹽（酸性）Li+有機(jī)高分子不規(guī)則形態(tài)吸附位點(diǎn)、水合效應(yīng)、弱立體和化學(xué)作用離子Li+Mg2+半徑/nm0.0730.071水合能/

kJmol-1-517-1906選擇性分離效果不佳5.總結(jié)和展望

小結(jié)青海鹽湖鋰資源尚屬豐富，但是鋰資源品位比較差，各鹽湖的成分也有差別，開發(fā)技術(shù)難度也不同；目前，青海有4家企業(yè)開展提鋰研發(fā)和產(chǎn)業(yè)，其中，只有青海鋰業(yè)和藍(lán)科鋰業(yè)處于生產(chǎn)狀態(tài)；青海鹽湖的鋰產(chǎn)能在近期難有大的增加；限制青海鋰業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)展的因素，一是資源，老鹵供應(yīng)量依賴氣候條件。二是技術(shù)，從高M(jìn)g/Li比鹵水中的分離技術(shù)還沒有過關(guān)；目前青海鋰回收企業(yè)鋰回收率低，資源流失嚴(yán)重；國有企業(yè)對(duì)鹽湖資源的把控也是限制鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)因素。2.青海鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

我國主要鹽湖鋰業(yè)公司以及開采鹽湖西藏礦業(yè)扎布耶鹽湖8080.2西藏城投龍木錯(cuò)鹽湖189----茶卡鹽湖189----企業(yè)名稱鹽湖名稱儲(chǔ)量（萬噸）Mg/Li比1000噸----生產(chǎn)情況----3.西藏鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

扎布鹽湖的提鋰工藝(太陽池沉淀)干燥曬池濃縮預(yù)曬池鹵水LI2CO3Product太陽池結(jié)晶淡水檫洗Li2CO3

濕精礦鉀混鹽老鹵富鋰成鹵化工廠處理2Li++CO32-=Li2CO3溶解度：1.33gin100mlwater

(20oC)0.85gin100mlwater

(80oC)元素南湖北湖LiMgCO31413432647152762020709mg/l3.西藏鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀3.西藏鹽湖提鋰發(fā)展現(xiàn)狀

小結(jié)西藏地區(qū)擁有高鋰濃度，低Mg/Li比的優(yōu)質(zhì)鹽湖；地理?xiàng)l件（海拔高）和基礎(chǔ)工業(yè)條件差（道路、運(yùn)輸、電力等）是制約西藏鹽湖提鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素；政府對(duì)鋰資源的控制也成為制約發(fā)展的一個(gè)因素。(1)SQM：

“鋰及其衍生物”3.87萬噸,下滑2%，均價(jià)5762美元4.國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀2015年進(jìn)展(2)ALB（Albemarle)：Atacama鹽湖的贏家

2015年3萬噸，7月完成2萬噸電池級(jí)碳酸鋰新廠房達(dá)5萬噸(3)FMC：增量有限，保持2.2萬噸(4)ORE:潛在低成本生產(chǎn)碳酸鋰企業(yè)中國礦業(yè)，Vol.21,No.12,pp.30(2012)

主要提鋰企業(yè)4.國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀

主要提鋰企業(yè)4.國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀

低Mg/Li比鹽湖鹽湖的提鋰工藝（智利SQM和Chemetall）PumpBrineS:200pitsC:20

pitsLi

concen.：0.2%SolarpondSolarpondAddNa2SO4K2SO4(Fertilizer)PreciptatemuriateKCl70%

NaCl30%）KNO2(Fertilizer)SolarpondareaS:10,000,000m2EvaporationamountS:3.3m3/m2yearLi

concen.:0.9%Concentratedto6%LisolarpondS:8

monthsC:

12-15

monthsLi

concen.:6%Transportvehicle22m3/vehicleSQM:S(Li:sidelineproduction)Chemetall:C(Li:mainoccupation)Li2CO3productionH3BO3MOPSOPNa6.018.10K2.971.49Li0.30.11Mg1.530.82SO42-0.882.19MOPMuriateofPotashprocessReadframe:SQMprocessSOPSulfateofPotashprocessNOPNitrateofPotashprocess4.國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀4.國外鹽湖提鋰現(xiàn)狀

小結(jié)南美是鋰業(yè)的主要供應(yīng)地，這種情況還會(huì)繼續(xù)。目前，日本豐田等企業(yè)已參與南美小鹽湖的鋰業(yè)開發(fā)；今后南美的鋰產(chǎn)能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢(shì)；玻利維亞烏龍尼鹽湖一旦開發(fā)，對(duì)鋰業(yè)會(huì)有一定沖擊。但是，烏龍尼鹽湖的提鋰技術(shù)還需要實(shí)踐驗(yàn)證；

選擇性分離鋰的方法阿塔卡瑪(鹽湖)智利1543.24–2204.62當(dāng)雄錯(cuò)、扎布耶(鹽湖)

西藏2204.62–2645.55臺(tái)吉爾乃(鹽湖)

中國2425.08–2866.01？SilverPeak(鹽湖)美國2425.08–2866.01Rincon(鹽湖)

阿根廷2645.55–3306.93Greenbushes澳大利亞2645.55–3306.93Uyuni(鹽湖)

玻利維亞2866.01–3968.32Masvingo(Bikita)津巴布偉2866.01–3968.32Brazil(鹽湖)

巴西3306.94–4409.25SeparationRapids加拿大3963.32–4409.25甲基卡中國4188.78–5070.63海水NA5432.36–22046.23鹽湖國別成本范圍Yaksic(2008)級(jí)別14327658

鹽湖提鋰提鋰的成本范圍估算5.總結(jié)和展望制定鹽湖Li2CO3電池級(jí)標(biāo)準(zhǔn)牌

號(hào)Li2CO3-05GC*Grade國內(nèi)客戶Li2CO3-45ES*GradeLi2CO3-04化學(xué)成分Li2CO3,%不小于99.99999.999599.99999.99599.99599.99雜質(zhì)含量不大于×10-4%Pb0.050.510.51.51Cu0.050.110.50.51Co0.01--0.11Ni0.05--11Fe0.0511113Al0.051.511.51.53Mn0.01--1-1Zn0.05--0.5-3Cd0.01--1-5Cr0.05--0.5-1Mg2--5-5Ba2--Ca31381010Sr2----Na315-5210K3510Rb1--Cs1--Si-1018F-1050注：*加拿大Limtech公司標(biāo)準(zhǔn)powderDiameter≤220μmChinesestandardforlithiumbatteryYS/T582-2006Industrialstandard(2007)NaKCaMgSiFeCuPbNiMnZnAlCl-SO42-≤0.025≤0.001≤0.005≤0.01≤0.005≤0.002≤0.001≤0.001≤0.003≤0.001≤0.001≤0.005≤0.005≤0.08Li2CO3≥99.55.總結(jié)和展望LiMnOxinbrineSelect