鹽湖提鋰行業(yè)研究報告

鹽湖提鋰行業(yè)研究報告導語全球鹽湖鋰資源占約60%，鋰輝石資源占約30%。一、鹽湖是國內未來鋰供給最大增量來源面對有限的富鋰礦石資源儲量及強勁的市場需求，開發(fā)提取儲量豐富的西部鹽湖鹵水中的鋰資源勢在必行。雖然國內鹽湖普遍存在高鎂鋰比、鹵水成分復雜、品位低等特點，但隨著技術逐步成熟，鎂鋰比不再是制約因素。技術進步+成本快速下降使得國內鹽湖已經具備了大規(guī)模產業(yè)化的基礎。我們認為，結合技術、成本、資金、政策幾方面因素，國內鹽湖提鋰已站在大規(guī)模產業(yè)化的拐點之上，未來有望成為國內鋰資源供給的最大來源。1.1全球鋰資源分布不均，國內鋰礦石資源有限全球優(yōu)質鋰資源集中在澳洲鋰礦和南美鹽湖根據《中國鋰礦資源調查報告》，鋰礦類型分為鹵水型和硬巖型兩大類，其中鹵水型鋰礦包括鹽湖鹵水型鋰礦和地下鹵水型鋰礦，硬巖型鋰礦包括花崗偉晶巖型鋰礦和花崗巖型鋰礦。全球鹽湖鋰資源占約60%，鋰輝石資源占約30%。根據美國地質調查局USGS數據，全球鋰資源主要存在形式為鹽湖鹵水、礦石鋰和黏土鋰等，其中鹽湖鋰資源占據58%，鋰精礦占據26%。鹽湖是全球最大的鋰資源。南美“鋰三角”鋰資源量占60%，中國鋰資源儲量占6%。根據美國地質調查局USGS數據，截至2020年末，全球鋰資源量約8600萬噸，其中南美“鋰三角”地區(qū)（智利、阿根廷和玻利維亞交界處的高海拔湖泊和鹽沼）的鋰資源量之和約占全球鋰資源總量的近60%，其他資源量豐富的國家還有澳大利亞、美國和中國，其中澳大利亞鋰資源量為630萬噸且大部分為硬巖型鋰礦，是世界上最大的硬巖型鋰礦出口國。我國鋰資源儲量約占全球鋰資源儲量的6%。我國鋰資源高度依賴進口。2020年我國鋰原料產量占全球比例僅24%，基礎鋰鹽冶煉產能卻高達全球的69%，我國掌握了全球絕大多數的鋰加工產能，但鋰資源的自供能力明顯不足，2020年原料自供率僅32%。鋰資源端由于開發(fā)條件各異，產能不具備可復制性，擴張周期長、資本開支大，同時受制于部分國家政策限制，鋰資源的獲取和控制難度也非常大。因此保障資源供給具有高度的戰(zhàn)略意義，圍繞鋰資源的爭奪戰(zhàn)也會越加激烈。國外鋰礦品位高，儲量豐富，開采成本低。全球優(yōu)質鋰礦資源集中在澳大利亞，氧化鋰品位高。如泰利森格林布什礦擁有2.1%的較高氧化鋰平均品位，鋰礦儲量13310萬噸，折碳酸鋰當量690萬噸，加之由于成熟運營多年，化學級鋰精礦生產運營成本處于全球最低水平。國內鋰礦擴產進度慢，資源儲量低，品位參差不齊，缺乏競爭力。國內鋰輝石礦主要分布在四川和新疆，而鋰云母礦主要集中在江西。四川的甲基卡是亞洲最大鋰輝石礦，計劃擴產7.5萬噸鋰精礦，尚未投產。李家溝項目計劃最早2021年建成投產18萬噸鋰精礦，業(yè)隆溝7.4萬噸鋰精礦項目預計2021年達產。我國鋰鹽生產原料仍以鋰輝石為主，鹽湖或是未來最大增量。國內鋰精礦大部分依賴進口，四川礦山擴產進度緩慢，品位參差不齊。鋰云母近年來技術突破+成本下降，是我國鋰資源的重要補充，但增量仍然有限，未來國內鋰資源最大的增量來自于鹽湖。鋰產品根據原材料的不同可以分為礦石提鋰和鹵水提鋰兩種工藝路線。礦石提鋰和鹵水提鋰適用于不同類型的原料、采用不同的生產工藝、產出不同品級的鋰鹽產品，兩者各有優(yōu)勢。礦石提鋰工藝相對成熟，可直接生成各種深加工鋰產品，副產品少，對礦源的品質要求較低，但對制備低端工業(yè)級鋰產品不具備成本優(yōu)勢。鹽湖鹵水提鋰具有成本相對較低的優(yōu)勢，一般直接產品為工業(yè)級碳酸鋰，需要經過一定的提純技術方可轉化為深加工鋰產品，提鋰技術難度相對較高，技術通用性差。不同鹽湖資源稟賦需要不同的提鋰技術，副產品較多，一般為鉀肥、硫酸鉀鎂肥、硼鎂礦等，且鹽湖開發(fā)一次性投入較大。根據中國有色金屬工業(yè)協會鋰業(yè)分會的資料，我國生產碳酸鋰與氫氧化鋰的主要原料仍以鋰輝石為主，礦石提鋰在制備氫氧化鋰方面具備一定的優(yōu)勢。1.2國內鹽湖迎來大規(guī)模產業(yè)化拐點我國鹽湖鋰資源儲量豐富，主要分布在青海和西藏地區(qū)根據中國地質調查局的地球資源利用報告書，我國鋰資源量約714萬噸，主要分布在青海、西藏、新疆、四川、江西、湖南等省區(qū)。鋰資源分布總體相對集中，青海、西藏和四川鋰資源儲量占國內鋰資源儲量的絕大部分，其中西藏和青海為鹽湖鹵水型，硬巖型鋰礦主要分布于四川、江西、新疆等地。我國鹽湖鋰資源量占比超過80%，其中青海地區(qū)資源量310.04萬噸，西藏地區(qū)222.3萬噸，湖北地區(qū)50.61萬噸。鋰輝石占比10.9%，四川地區(qū)資源量76萬噸。鋰云母占比7.5%，江西地區(qū)34.2萬噸。我國鹽湖特點：高鎂鋰比高，對比海外鹽湖品味低、提鋰難度大青海鹽湖鹵水大多屬于硫酸鎂亞型和氯化物型，青海柴達木盆地的大柴旦鹽湖、東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖和一里坪鹽湖是典型的硫酸鹽型高鎂鋰比鹽湖，察爾汗鹽湖鹵水屬于氯化物型，其鎂鋰比值高達1400以上。我國鹽湖鹵水具有高鎂鋰比、高鎂含量、低鋰含量的特征。鋰和鎂在周期表中呈對角線關系，物理、化學性質相近，特別是Mg2+和Li+的半徑相近，分別為72和76pm。高鎂鋰比鹽湖鎂鋰高效分離是世界性難題。國內鹽湖提鋰近年來技術路線逐漸成熟鹽湖提鋰技術研究起步于上世紀60年代。1974年以后，隨著大量鹽湖鹵水鋰資源的發(fā)現，助推了世界上一些鹵水鋰資源大國和鋰礦開發(fā)企業(yè)的開發(fā)和投資熱情。1980年以后，美國塞浦路斯富特公司、FMC等公司開始大舉進軍鹽湖提鋰領域，拉開了鹽湖提鋰產業(yè)化的序幕。當前，吸附法、化學沉淀、離子交換、萃取法、納濾膜法、電滲析等都是一些常用的鹵水提鋰方法，鹽湖鹵水中鎂鋰質量比的大小是鹽湖提鋰技術路徑的難點，也決定了青海各鹽湖提鋰企業(yè)的成本完全各不相同。近年來，隨著新型鋰吸附劑、萃取劑的研發(fā)，以及膜法的應用使得鹽湖提鋰技術有了迅猛發(fā)展，鎂鋰比也不再是影響鹽湖提鋰的決定性因素，鹽湖提鋰的成本也比礦石法低得多。國內鹽湖提鋰的成本不斷下降鹽湖提鋰成本由于技術路線差異而有所不同，海外多以鹽田濃縮沉淀法為主（SQM），國內由于鹽湖的稟賦較海外差，所以分離成本高于海外。我國鹽湖在開發(fā)初期，技術不成熟，導致提鋰成本高至6-8萬元/噸，超過部分礦山提鋰的成本，2015年只有小部分企業(yè)生產。2015年后，鹽湖提鋰技術逐漸成熟，行業(yè)平均成本逐步降至3.5萬元/噸。具體看來，針對不同的鹽湖資源品質以及地理環(huán)境等，選擇性應用相關提鋰技術：西藏礦業(yè)在扎布耶鹽湖項目中采用太陽池析鋰工藝（約2萬元/噸成本）；一里坪鹽湖采用納濾膜分離鋰技術實現鎂鋰分離（約3萬元/噸成本）；西臺吉乃爾鹽湖通過采用納濾膜與反滲透膜組合分離鎂鋰，提高鋰離子濃度（約6萬元/噸成本）；東臺吉乃爾鹽湖則使用離子選擇性分離膜工藝（約6萬元/噸成本）；察爾汗鹽湖主要采用吸附法工藝（3-4萬元/噸成本）。1.3自上而下政策助力國內鹽湖發(fā)展2021年5月20日，《建設世界級鹽湖產業(yè)基地規(guī)劃及行動方案》獲得國內專家評審通過。該行動方案的總體思路是“1+4+12”，有望加速青海地區(qū)鹽湖提鋰產業(yè)發(fā)展。分別來看，“1+4+12”方案即構建1個世界級現代鹽湖產業(yè)體系，完成“組建中國鹽湖集團、設立鹽湖產業(yè)發(fā)展基金、成立青海鹽湖大學、建設鹽湖國家重點實驗室”4個重點任務。實施鉀鹽穩(wěn)保障促提升工程、鋰產品擴規(guī)提質工程、鎂系新材料創(chuàng)新突破、鈉資源高效開發(fā)工程、硼資源提取強鏈、鹽湖資源多元提取強鏈工程、循環(huán)經濟升級示范工程、建設綠色輕金屬合金產業(yè)基地工程、“智慧鹽湖”數字化轉型提升工程、科技創(chuàng)新能力提升“三個一”工程、重大關鍵技術支撐工程、全方位多層次人才培育12個重大工程。二、國內兩大重要鹽湖基地：青海&西藏鹽湖國內三大類型鹽湖。國內鹽湖從組成上分為三類：碳酸鹽型鹽湖、硫酸鹽型鹽湖和氯化物型鹽湖。碳酸鹽型鹽湖鎂鋰比最低，提鋰條件最好，氯化物型鹽湖鎂鋰比最高，提鋰難度大。國內鹽湖除了扎布耶為碳酸鹽型鹽湖，其他基本上以硫酸鹽型鹽湖和氯化物型鹽湖為主。青海鹽湖中，除了察爾汗鹽湖是氯化物型鹽湖，其他都是硫酸鹽型鹽湖。2.1青海六大鹽湖——起步早、競爭力強察爾汗鹽湖：中國最大氯化物型鹽湖資源稟賦：察爾汗鹽湖位于柴達木盆地中東部，總面積5856平方公里，是我國面積最大、已探明資源儲量最豐富的可溶性鉀鎂鹽礦床。地下鹵水資源豐富，已探明氯化鋰儲量1204萬噸，折合碳酸鋰儲量717萬噸，占青海鋰資源的50%以上。察爾汗鹽湖鋰資源品位較低，鋰濃度為310mg/L；鎂鋰比高達1437，高鋰鎂比導致提鋰難度較大。開發(fā)商&產能產量：察爾汗鹽湖開發(fā)企業(yè)為藍科鋰業(yè)（鹽湖股份持51.42%股權，科達制造間接持43.58%股權）、藏格鋰業(yè)（藏格控股100%）和比亞迪。藍科鋰業(yè)擁有1萬噸/年工業(yè)級碳酸鋰產能，2020年產量實現1.36萬噸，在建的2萬噸/年電池級碳酸鋰產能已于今年4月爬坡釋放產能，目前碳酸鋰日產量達100噸。藏格鋰業(yè)擁有1萬噸/年碳酸鋰產能，2020年產量實現0.44萬噸，規(guī)劃產能1萬噸/年?？傮w來看，察爾汗鹽湖目前碳酸鋰產能在4萬噸/年，遠期規(guī)劃碳酸鋰產能共7萬噸/年。技術路線：藍科鋰業(yè)與藏格鋰業(yè)均使用吸附法+膜法提鋰。藍科鋰業(yè)吸附劑為公司自主生產，藏格控股使用的吸附劑由藍曉科技提供。東臺吉乃爾鹽湖：量小而精的鹽湖資源稟賦：東臺吉乃爾鹽湖位于柴達木盆地中部，屬于硫酸鹽型鹽湖，是在青海鹽湖中鋰資源儲量最小的鹽湖，折合碳酸鋰儲量僅為247萬噸，但鋰資源品位較高，鋰濃度為850mg/L，鎂鋰比為40。開發(fā)商&產能產量：東臺吉乃爾鹽湖唯一開發(fā)企業(yè)是青海東臺吉乃爾鋰資源股份有限公司（青海鋰資源），于2018年11月取得采礦許可證，股東為青海泰豐先行鋰能科技有限公司、西部礦業(yè)集團公司、青海聯宇鉀肥有限公司和青海省國資委，青海鋰資源持有青海鋰業(yè)74.54%股權。青海鋰資源和青海鋰業(yè)分別擁有1萬噸/年碳酸鋰產能，青海鋰資源規(guī)劃1萬噸/年碳酸鋰產能?？傮w來看，東臺吉乃爾鹽湖目前有2萬噸/年碳酸鋰產能。技術路線：青海鋰資源和青海鋰業(yè)采用電滲析法提鋰，該法可用于鋰含量較高的鹵水。西臺吉乃爾鹽湖：固液共存的硫酸鹽型鹽湖資源稟賦：西臺吉乃爾位于柴達木盆地中部，屬硫酸型鹽湖，固液共存，主要以液體礦為主。鋰資源儲量豐富，折合碳酸鋰儲量268萬噸。相比東臺吉乃爾濃度相對較低，鋰濃度為220mg/L，鎂鋰比較高達59。開發(fā)商&產能產量：西臺吉乃爾鹽湖開發(fā)企業(yè)為青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司和青海恒信融鋰業(yè)，中信國安現擁有1萬噸/年碳酸鋰產能，規(guī)劃產能2萬噸/年，青海恒信融擁有2萬噸/年碳酸鋰產能，但只有西臺吉乃爾鹽湖探礦權，目前主要購買中信國安的鹵水用于生產。目前西臺吉乃爾鹽湖共有3萬噸/年碳酸鋰產能，遠期規(guī)劃碳酸鋰產能共5萬噸/年。技術路線：中信國安主要采用煅燒法提鋰，但由于煅燒法高耗能高污染，導致實際產量較低；恒信融使用納濾膜法提鋰，相比煅燒法工藝更加簡單且環(huán)保。一里坪鹽湖：富鋰特色干鹽湖資源稟賦：一里坪鹽湖位于西臺吉乃爾湖西北，地處柴達木盆地中部，湖區(qū)面積360平方千米，屬干鹽湖。鋰資源儲量折合碳酸鋰157萬噸，鋰濃度為210mg/L，鎂鋰比63.7，分離難度較高。開發(fā)商&產能產量：一里坪鹽湖開發(fā)企業(yè)為五礦集團控股子公司五礦鹽湖，贛鋒鋰業(yè)通過收購伊犁鴻大獲得五礦鹽湖49%股權。五礦鹽湖現擁有1萬噸/年碳酸鋰產能，遠期規(guī)劃碳酸鋰產能共2萬噸/年。技術路線：五礦鹽湖主要采用納濾膜分離技術，2018年與上市公司久吾高科合作，訂購10000噸/年鎂鋰分離裝置，后與藍曉科技合作訂購1000噸碳酸鋰吸附劑及分離成套裝置，提高對鹵水的預處理能力。大柴旦鹽湖：鹽類沉積和鹽湖鹵水并存的鹽湖資源稟賦：大柴旦鹽湖位于柴達木盆地東北邊緣的大柴旦盆地中，屬鹽類沉積和鹽湖鹵水并存的鹽湖，是我國著名的硼酸鹽鹽湖沉積區(qū)，鹽湖面積240平方千米，鋰資源折合碳酸鋰儲量161萬噸，鋰濃度160mg/L，鎂鋰比133.8:1，開發(fā)難度大。開發(fā)商&產能產量：大柴旦鹽湖開發(fā)企業(yè)為青海柴達木興華鋰鹽有限公司，控股股東為大柴旦大華化工有限公司，持股比例51%。目前興華鋰鹽擁有1萬噸/年高純氯化鋰產能，2020年生產氯化鋰374噸、碳酸鋰149噸。技術路線：興華鋰鹽采用串級萃取法提鋰，將箱式串級萃取槽應用于工業(yè)化提鋰行業(yè)，有效破解了從高鎂鋰比鹽湖中提取高純氯化鋰的世界性難題。巴倫馬海鹽湖：資源種類豐富資源稟賦：巴侖馬海鉀鹽礦位于青海省柴達木盆地北部，富含鋰、鉀、硼、鎂等多種資源，開采權內設計可利用氯化鋰給水度資源儲量163.49萬噸，設計可采氯化鋰儲量130.79萬噸，折合碳酸鋰當量113.84萬噸，氯化鋰品位平均值為168.87mg/L。開發(fā)商&產能產量：巴倫馬海鹽湖開發(fā)企業(yè)為錦泰鋰業(yè)，股東錦泰鉀肥擁有巴倫馬海湖礦區(qū)采礦許可證（礦區(qū)面積197.9579平方公里）和礦產資源勘查許可證（礦區(qū)面積274.89平方公里）。目前錦泰鋰業(yè)擁有0.7萬噸/年碳酸鋰產能，遠期規(guī)劃2-3萬噸/年碳酸鋰產能。技術路線：錦泰鋰業(yè)采用“萃取+吸附+膜”法提鋰技術路線。吸附法主要由藍曉科技負責提供吸附劑和產線運營，技術方案與藏格鋰業(yè)相似?？蛻舭ㄚM鋒鋰業(yè)等。2.2西藏鹽湖——資源稟賦好、潛力大扎布耶鹽湖：中國鎂鋰比最低的碳酸鹽型鹽湖資源稟賦：扎布耶鹽湖位于日喀則地區(qū)仲巴縣隆格爾區(qū)仁多鄉(xiāng)境內，是富含鋰、硼、鉀固、液并存的特種綜合性大型鹽湖礦床。鋰資源儲量折碳酸鋰儲量183萬噸，鋰濃度970mg/L，僅次于智利阿塔卡瑪鹽湖，鎂鋰比0.01，是國內鎂鋰比最低的碳酸鹽型鹽湖，資源稟賦極佳。開發(fā)商&產能產量：扎布耶鹽湖目前開發(fā)企業(yè)為西藏礦業(yè)，其擁有獨家開采權。西藏礦業(yè)實際控制人為國務院國資委，中國寶武及其一致行動人間接持有公司22.3%股份。目前西藏礦業(yè)擁有5000噸/年鋰精礦產能，但由于西藏高原自然環(huán)境惡劣、基礎設施差等因素，其實際產量無法達到設計產能。技術路線：由于扎布耶鹽湖的鹵水接近碳酸鋰飽和點，易于形成碳酸鋰沉積，西藏礦業(yè)采用鹽梯度太陽池結晶法提鋰，最終得到鋰鹽精礦。龍木錯鹽湖和結則茶卡鹽湖：后續(xù)有待開發(fā)資源稟賦：龍木錯鹽湖和結則茶卡鹽湖均位于西藏阿里地區(qū)日土縣東汝鄉(xiāng)。其中龍木錯鹽湖為氯化物型鹽湖，鹵水面積100.9平方千米，鋰資源折合碳酸鋰儲量187萬噸，鋰濃度120mg/L，鎂鋰比74。結則茶卡鹽湖鹵水面積113.1平方千米，屬碳酸鹽型鹽湖，鋰資源折合碳酸鋰儲量200萬噸，鋰濃度200mg/L，鎂鋰比1.15。開發(fā)商&產能產量：擁有龍木錯鹽湖和結則茶卡鹽湖開采權企業(yè)為西藏城市發(fā)展投資股份有限公司，結則茶卡鹽湖采礦許可證已于2021年4月續(xù)期10年，龍木錯鹽湖采礦許可證于2021年6月到期，續(xù)期工作尚在辦理中。目前兩湖暫未進行開采。技術路線：根據西藏城投公告，公司正在推進龍木錯鹽湖鋁系粉體吸附法和結則茶卡鹽湖預濃縮鹵水萃取提鋰法的中試工作。三、國內鹽湖提鋰技術百花齊放由于鹵水中鋰與多種元素共存，現有提鋰工藝均為“先鉀后鋰”，減少雜質離子的干擾，在去鈉、去鉀的老鹵中有效進行鎂鋰分離，繼而生產出鋰鹽產品。前端的鹽田技術和后端的碳酸鋰的沉淀技術相差不大，差異化是中間的鎂鋰分離技術。3.1低鎂鋰比鹽湖提鋰以沉淀法和太陽池法為主不同鹽湖的稟賦對應不同的提鋰技術路線，海外鹽湖鎂鋰比較低，攤曬條件優(yōu)越并且礦區(qū)周邊電力及運輸等配套設備齊全，因此多以鹽田濃縮沉淀法為主，包括Atacama、Olaroz等鹽湖均采用該技術。我國西藏扎布耶鹽湖鎂鋰比僅為0.01，根據自然環(huán)境條件，主要采用鹽梯度太陽池提鋰技術。沉淀法：海外低鎂鋰比鹽湖原理：沉淀法是指通過化學反應將目標離子轉化為難溶物以沉淀的形式從溶液中分離出來。常見方法是將鹵水自然蒸發(fā)使鋰含量濃縮至一定濃度，然后經酸化或萃取除硼堯除鈣鎂離子，最后加入純堿使鋰以Li2CO3的形式沉淀出來。根據沉淀離子的不同沉淀方式大概可分為兩類：伴生離子（鎂離子、鈣離子、硼和硫酸根等）沉淀提鋰工藝和鋰目標離子鋁鹽沉淀提鋰工藝。前者是利用共沉淀法除去其他金屬離子，后者是僅沉淀Li+，其中以碳酸鹽沉淀法和鋁鹽沉淀法為主。優(yōu)劣勢：沉淀法是鹵水提鋰工業(yè)中使用較早、工藝較為成熟的方法。其中碳酸鹽沉淀法是現階段較為成熟的工藝，已經應用于工業(yè)生產。但是其弊端也日益突出，如工藝流程長導致工藝步驟繁瑣、溶劑耗損量較多導致成本突增、供不應求等問題都急需改進。鹽梯度太陽池法：西藏扎布耶鹽湖原理：以扎布耶鹽湖為代表的碳酸型鹽湖由于鹵水已接近或達到碳酸鋰的飽和點，易于形成不同形式的天然碳酸鋰的沉積，擁有扎布耶鹽湖的獨家開采權的西藏礦業(yè)使用鹽梯度太陽池法來進行鹽湖提鋰。先以扎布耶鹵水為原料，利用自然界太陽能及冷源在預曬池、曬池中進行冷凝、蒸發(fā)，析出各種副產品，并提高鹵水中Li+濃度，所得富鋰鹵水在結晶池吸收太陽能使鹵水增溫后，逐漸使Li2CO3結晶析出，結晶產物經干燥、包裝即得到50%-70%純度的鋰精礦。優(yōu)劣勢：優(yōu)勢是能夠充分利用高原地區(qū)豐富的太陽能資源，能耗比較低，生產周期較一般鹽田濃縮沉淀法較短，且無需大規(guī)模建設鹽田，生產成本比較低。不足是建設成本比較高，不能一次生產電池級碳酸鋰。3.2高鎂鋰比鹽湖提鋰六大技術路線國內鹽湖除了西藏扎布耶鹽湖外，鎂鋰普遍比較高，鹵水中鎂和鋰在元素周期表中為對角線，化學性質非常相似，導致鎂鋰分離非常困難。國內高鎂鋰比鹽湖提鋰技術主要有：吸附法、萃取法、膜法（納濾膜、電滲析）、煅燒浸取法、電化學法和新發(fā)展的反應/分離耦合法。吸附法：青海察爾汗鹽湖原理：離子交換吸附法提鋰工藝因為鋰吸附劑對鋰元素有較高的吸附性將鋰離子吸附，然后再加入高純水將鋰離子洗脫，將鹽湖鹵水中的鎂鋰比從500:1降到5:1，甚至更低。該方法的關鍵在于發(fā)展性能優(yōu)異的吸附劑，從最初的有機吸附劑到無機離子交換劑，吸附法已實現從稀溶液中提鋰?，F階段吸附劑主要分錳系、鈦系離子篩和鋁系吸附劑，鋁系吸附劑是目前我國青海鹽湖唯一大規(guī)模工業(yè)化應用的吸附劑。錳系離子篩：通過將鋰離子引入錳化合物中，熱處理形成尖晶石結構，再利用酸處理用質子置換Li+，在不改變晶體結構的情況下，形成錳系鋰離子篩。鈦系離子篩：鋰鈦氧化物(LTOs)離子篩對鋰具有較高的選擇性，該吸附劑可在其晶體結構無重大變化的條件下，實現鋰離子的插層和脫出，而鹽水中存在的其他離子如Na+、K+和Ca2+，由于半徑較大，不被吸附，鈦系離子篩的離子選擇性順序為Li+?Na+>Mg2+>Ca2+>K+。LTOs如Li2TiO3和Li4Ti5O12可通過鋰鹽處理商業(yè)二氧化鈦來合成，在洗脫鋰時表現出更好的穩(wěn)定性。鋁系吸附劑：一般化學式為LiCl·2Al(OH)3·nH2O，是將LiCl插入Al(OH)3中形成鋰鋁復合金屬氫氧化物(LiAl-LDH)而產生的一種有序空位型層狀結構。位于察爾汗鹽湖的藍科鋰業(yè)公司采用吸附+膜法（納濾+反滲透）+化學沉鋰技術路線，開發(fā)新型吸附劑合成方法，引入價格低廉的其他材料，通過對制備工藝的優(yōu)化，制造成本降低約50%。優(yōu)劣勢：優(yōu)勢是吸附技術可用于低濃度的鹵水提鋰；不會用到大量的酸性試劑，生產效率高，無環(huán)境污染，工藝成熟可靠。不足是鋁系吸附劑吸附容量非常小，理論可達7mg/g，實際2mg/g，需要投入建設大量的吸附裝置吸附塔；會用到大量的淡水，建設和折舊成本高。萃取法：大柴旦鹽湖原理：采用相似相溶原理，將鹵水和特定有機溶劑混合，在物理或化學反應作用下萃取所需組分，再反萃取。常用于鹽湖鹵水提鋰的醇、酮類萃取劑主要有丙醇、丁醇、苯甲酰三氟丙酮（HBTA）、甲基異丁基酮（MIBK）、環(huán)己酮等，其分子結構中都含有羥基或羰基等Li+配位基團。優(yōu)劣勢：液-液萃取技術具有工藝簡單、操作條件易于控制、成本較低、萃取效率和選擇性高的優(yōu)點，被認為是青海鹽湖鹵水提鋰技術中在離子選擇性及鋰收率上最為突出的一種方法，但是有機萃取劑的環(huán)境問題以及對萃取設備的較高要求，在一定程度上制約了該技術的產業(yè)化應用。膜法：一種具有較高分離效率的新興技術，且膜過程已實現規(guī)?；B續(xù)運行以及自動化控制，在鹽湖鹵水鋰資源提取領域具有廣闊的應用前景。根據驅動力不同，膜法提鋰技術主要分為納濾法（壓力驅動）與離子選擇性電滲析法（電位驅動）。納濾膜法：西臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖原理：使用納濾膜截留二價及以上的金屬陽離子，一價的Li+和Na+可以通過，就可以將提鉀老鹵中的Li+和Mg2+分離。納濾膜法適用于鎂鋰比低于30的鹽湖鹵水，在鎂鋰比大于或等于30的鹽湖中需要將納濾膜法與吸附法或電滲析技術相結合。優(yōu)劣勢：優(yōu)勢是利用物理原理，所用試劑較少，對整個環(huán)境友好。不足是膜通量比較低；膜最前端的一些重金屬或者一些容易沉淀的二價離子的濃度需要降到很低，以免產生沉淀對膜進行堵塞，對膜的處理會有很大的影響；膜分離的步驟還需要很多稀釋過程，整個過程比較復雜。電滲析法：東臺吉乃爾鹽湖原理：使用交替放置的陽離子和陰離子交換膜，陽離子在電場作用下通過陽離子交換膜，而陰離子通過陰離子交換膜遷移到電極上，單價陽離子通過單價選擇性陽離子交換膜遷移到濃縮室，而二價陽離子被阻擋，留在脫鹽室，從而達到鎂鋰分離的目的。此外，相比于傳統電滲析，雙極膜電滲析和膜電容去離子系統在工藝和功能上有了較大改進，因此受到了關注。近年來，許多膜材料相繼被開發(fā)并用于鹽湖鹵水鋰的分離與提取，具有高選擇性、低能耗和良好循環(huán)性能的膜材料是膜過程工業(yè)應用的關鍵。優(yōu)劣勢：優(yōu)勢是用電來驅動膜進行鎂鋰分離，整個能耗比較低；化學試劑的流量相對比較低，所以成本也比較低，環(huán)境相對友好。不足是膜依賴進口，國產膜壽命和效果差一些；膜通量比較低，通過的鋰離子溶液濃度比較低，所以整個過程中還需要稀釋和濃縮重復進行，比較復雜。煅燒浸取法：西臺吉乃爾鹽湖原理：利用含鋰氧化鎂中的氧化鎂和碳酸鋰鎂不溶于水，用水浸取氧化鎂可以達到鋰鎂分離的目的。將鹽田老鹵經過酸化制取硼酸后濃縮得到四水氯化鎂，經過噴霧干燥后得脫水得到二水氯化鎂，進入回轉窯在700-900℃高溫下煅燒脫水得到無水含鋰氧化鎂等混合物，此時加入高純水可浸取鋰，再除去鈣、鎂等雜質離子。煅燒浸取法鹽湖提鋰工藝整體收率為90%左右，浸取工藝后進行固液分離得到粗制氧化鎂，再進一步精制后可以得到氧化鎂副產品。優(yōu)劣勢：煅燒浸取法提鋰工藝從化學原理上是可行的，也是最早實現產業(yè)化的技術路線之一，但該工藝因技術路線原因對設備要求較高，普通的設備材質不能滿足其要求，導致投資成本過高。且煅燒工藝需消耗較大的熱量，能源消耗大，產生有毒有害尾氣，污染環(huán)境嚴重。電化學法：尚未規(guī)模化生產原理：利用鋰離子電池中的Li插層/脫層原理，工作電極作為鋰捕獲材料先從鹽水中捕獲Li+，再將其釋放到溶液中回收。在電化學作用下可避免脫鋰過程用酸洗脫材料，從而減少了材料溶損，增強了循環(huán)性能，是一種低能耗、高效率的提鋰技術。在電化學方法中，要求鋰捕獲材料具有優(yōu)良的選擇性、高的鋰容量和長期穩(wěn)定性。優(yōu)劣勢：使用電化學方法提取鋰的過程簡單、連續(xù)性好，回收過程不用添加其他化學試劑，幾乎不引入雜質，產品的純度和回收率高。但電極上的化學反應需避免副反應，對電解液組成要求較高，系統需要進一步優(yōu)化，目前尚未規(guī)模化生產。反應/分離耦合技術：新技術探索方向原理：依據層狀復合金屬氫氧化物（LDHs）的晶格選擇性與離子識別科學原理，在鎂鋰分離、提取鋰的同時聯產鎂基功能材料，例如：MgAl-LDHs。MgAl-LDHs層板由MgO6和AlO6八面體交替排列組成，當鎂離子和鋰離子在溶液里同時存在時，Mg2+會形成穩(wěn)定的金屬-氧八面體結構即MgO6，而Li+不能形成八面體結構，即不能進入LDHs的層板，使得MgAl-LDHs對Mg2+具有晶格選擇性。因此，鹵水中的Mg2+與外加Al3+在堿作用下反應，形成MgAl-LDHs固體，鎂離子選擇性進入固相形成MgAl-LDHs，而鋰離子仍保留在液相，實現鎂鋰高效分離。優(yōu)劣勢：能夠同時實現化學反應和物理分離，其主要特點是：在反應過程中分離出具有抑制作用的產物，可提高總收率和處理能力；在反應過程中消除不良物質，從而保持較高的反應速率；反應過程中產生的熱量促進分離過程，從而降低能耗；簡化后續(xù)分離過程，從而降低生產成本。反應/分離耦合技術打通了從鹽湖鹵水鋰資源提取到鋰鹽富集的整個技術鏈條，通過鋰回收和吸附反應中晶相的改變實現了循環(huán)過程，反應條件溫和，是鹽湖鋰資源提取利用新工藝的有益探索。該技術已在青海察爾汗鹽湖提鋰項目中完成中試，為后續(xù)我國青海其他鹽湖及西藏鹽湖提鋰提供了新的技術方向。四、國內鹽湖現階段面臨的問題4.1前期投資額大、產能爬坡時間長鹽湖提鋰產線多位于偏遠地區(qū)，產線的初期土建及公輔設施投入高，對企業(yè)的投產積極性造成明顯壓制。早期鹽湖提鋰產線由于技術路線和資源稟賦差異，投資水平差異較大，平均單噸投資額超過8萬元/噸，鹽湖股份產線甚至超過15萬元/噸。具體來看，國內鹽湖項目進展與產能爬坡時間長，保守估計產能釋放最少要2-3年的周期，投資額與取決于技術路徑和鹽湖的自動化程度，以青海鹽湖為例：根據公告，2007年起鹽湖股份開始投資建設“1萬噸工業(yè)級碳酸鋰項目”；2009年藍科鋰業(yè)合計投資達到5.05億元，但吸附劑制造成本和破碎率過高導致項目暫停；2010年，藍科鋰業(yè)引入俄羅斯的吸附劑技術，實現鹵水提鋰技術的突破，項目重啟建設；2016年3月，公司與啟迪清源公司合作建設膜法鎂鋰分離一期項目并在10月全部投入試運行；2018年6月公司開始推進建設“5萬噸電池級碳酸鋰項目”，藍科鋰業(yè)建設2萬噸/年電池級碳酸鋰項目，投資額31.3億元，單噸投資額15.7萬元，鹽湖比亞迪建設3萬噸/年電池級碳酸鋰項目，投資額48.5億元，單噸投資額16.2萬元。2021年4月，藍科鋰業(yè)新增的2萬噸/年電池級碳酸鋰項目開始試車生產。根據公告，藏格控股于2017年進軍新能源領域，規(guī)劃2萬噸碳酸鋰項目，投資額11億元，單噸投資額5.5萬元，并于2017年9月確定在察爾汗鹽湖先期建設年產1萬噸碳酸鋰的一期工程；2018年12月1萬噸電池級碳酸鋰項目順利試車投產。2019年和2020年公司分別生產電池級碳酸鋰1828噸和4430噸，2020年銷售2013噸。2021年第一季度公司碳酸鋰銷量約3200噸，2021年的經營目標是生產、銷售電池級碳酸鋰1萬噸，即項目實現滿產滿銷。根據官網，2015年7月，恒信融鋰業(yè)開始建設年產2萬噸碳酸鋰項目，項目總投資為6.6億元。2017年10月，該項目投料試車成功并于2017年11月正式投產。2019年5月，公司宣布年產6000噸