2016年11月2日,中国电动汽车百人会举行“动力电池材料及材料综合利用研讨会”,青海锂产业技术创新战略联盟理事长段东平就锂电池上游的锂产业现状和未来做了分析报告。
全球锂资源分布比较广,但是储量比较有限,现在来看主要集中在南美和中国,以及非洲的一些地方。从我们国家的情况来看,我们国家总的资源分布集中在两块,一个是盐湖,一个是矿石,这是现在已经探明有明确数据的,就是我们国家的总量大概70%以上集中在青海的盐湖里面,还有一部分集中在矿山里面。这两种资源由于它天生的禀赋不同,所以在后期的开采、提取、生产工艺以及产品的质量上都有差别。
就国内的盐湖资源来看,国内盐湖分布在西部的五个省份,这五个省份占了中国一半的面积,但是有锂资源的盐湖只集中在青藏高原,重点的集中在青海更多一些,西藏是不允许建任何工业的,所以西藏的工业开发在2013年的时候青海和西藏经过中央协调,成立了一个藏青工业园,建立在青海的格尔木市,所以西藏以资源开发为主的工业体系现在都建在青海,所以现在和未来能够和盐湖锂资源提取开发的产业,应该都集中在青海。
从锂资源的储量上来讲,根据2013年核实公布的数据,我们中国在全球的锂资源总储量还是比较丰富的,占全球总量的大约20%左右。
全球的锂资源,从类型上讲主要集中在盐湖,因此从现在来看,在技术开发和生产建设方面,基础集中在对盐湖资源的开发和有效利用上。因为对盐湖资源的开发和利用,对环境的破坏目前相对来说是最小的,而对矿山的开发和开采环境破坏是极其严重的。
我们可以分析一下国内外盐湖的情况,看国外的一些盐湖,本身成份上讲,含量高一点的比如像阿卡塔玛大概是0.15克/升这个量,其他地方只在几十到几百个ppm这样的范围,低一点的在几个ppm。其中储量最大的或者品质最好的还在开发的过程中,现在开发最多的比如像玻利维亚的乌尤尼和阿根廷的里肯。
我们目前国内能够开发的肯定都集中在青海了,现在青海非常重要的几个含锂的大型盐湖区,是两个区域,一个是察尔汗盐湖区域,还有东台和西台、一里坪,从矿的禀赋来看,我们在盐化工当中特别强调镁锂比的问题,使得我们的难度和成本都大大提高,和我们前面提到的阿特卡玛他们的镁锂比高很多,像南美都在10以下这样的范围,它的提取技术和成本都比我们要容易。
在提锂的技术上,现在国内不论是矿石提锂,还是盐湖提锂都归到了五个方面:电渗析法、萃取法、沉淀法、吸附法,这五个方面在盐湖资源的开发当中都有应用,其中有四个是集中在青海的盐湖,还有一个是在西藏的扎布耶盐湖。
一个是电渗析法,通过膜和电厂的驱动,让最小的离子通过膜,剩下的都流到膜那边去,比如镁离子通过沉淀的办法、通过电厂的办法如何能够有效的消除掉是技术的难点,所以电渗析法最核心的在解决这个问题。
实际上电渗析法在成本上最大的问题也是,由于要把镁进行隔离,所以镁离子在膜上面的吸附、粘接、影响、通过率这样的效果,也使得整个生产成本和生产周期都受到了一些影响。
另外一个是萃取法,在几十年以前一直就在探讨,最近一两年突然之间获得快速发展的,我们国家在50年代末开始筹备研发第一颗氢弹的时候,当时最早就提出了用萃取法来先提高纯的氯化锂,然后再提纯,由于当时的设备、材料、萃取剂等等几个方面都没有达到理想的状态,所以一直没有实现。
所以在提锂方面,我们刚才说其他的几种方法都是有点无奈之举,这个方法经过了几十年的进步之后,在最近两年开始全方位的在推进,现在核心问题,就是通过新研发的萃取剂,以及现在在萃取基和耐腐蚀材料方面的进步,满足了现在萃取法的要求,通过萃取、反萃液,先得到高纯的氯化锂,再进行萃化,最终得到碳酸锂。
实际这个方法和技术方面有很大的不同就是,我们现在在电池材料,正极材料、负极材料逐渐使用的过程中,已经不仅仅限于碳酸锂的需求,同时在对氢氧化锂,甚至未来的氯化锂,都可以逐渐的作为材料来使用。因此这种方法可以进行多种原料的制备,我们得到的氯化锂目前的纯度可以高达9999,因此这个纯度是完全可以满足目前我们最高级别水平的电池级的碳酸锂的需要的。
从化学基本原理上讲,最常规或者是最简单的方法就是沉淀法,沉淀法两个问题,一个是通过浓缩结晶、再一个是通过碳化来沉淀,这个产品我个人认为相对来说纯度要差一点,当然现在在后续提纯加工的路线上还有后续的一些辅助厂家或者是二级厂家来进行加工,所以还能够满足电池材料的需求。
现在技术难度一直没有完全突破的是吸附法,由于它的吸附特性,所以目前主要把它应用于锂含量、浓度最低的一些盐湖,比如说刚才我们在前面提到的察尔汗盐湖,它的镁锂比高达1800倍,它的锂离子浓度在原卤当中的锂离子浓度只有30左右的ppm,用吸附法进行提锂。这个办法到去年年底总共也就生产了1500吨左右,现在实际上也是全世界最大的一个吸附法的生产能力。
按照最新的合作愿望,深圳的比亚迪也正是和吸附法的厂家蓝科锂业开展了新一轮的合作,10月29日这天也正是奠基年产3万吨电池级碳酸锂的生产线破土动工要做,基于这样的方法,当然他们现在合作的方法之前结合了前面我们提到的电池吸附法联合进行处理。
还有一个工艺是煅烧法,是由中信国安在开展的,这个工艺从化学原理上讲没有问题,但在生产实际当中出现严重的环境污染问题,就是在尾气方面,这个技术目前仅有一条线正在青海进行生产,产能大概1万吨,实际生产能力,从现在看应该不超过3000吨。
从以盐湖为主的提锂工艺截止目前已经建成的生产线,我们全部列在了这个地方,包括我们刚才说的吸附法盐湖集团的蓝科锂业,产能1万吨,去年只生产了1500吨,今年的量我估计也在这个数量级。
东台,采用的是迁移法,今年的目标是8000万吨。西台,现在有三个企业在投资,用的是三种方法,包括刚才我前面提到的中信国安采用的煅烧法,产能是1万吨,估计今年是3000吨左右的产量。还有一个是依赖于中信国安的原料,采用的是离子迁移发油点模仿类似的方法,建设的是2万吨的生产线,现在还没有投产,如果顺利的话,在2017年的年中可能会投产,但是产量现在不好预测。
还有一个,有两个同时在开展的萃取法,分别在不同的两个盐湖,针对相同类型的盐湖资源用萃取法技术氯化锂的提取。不同之处,在西台的是中国科学院的技术,针对核能的需要,研发的起源也来自于这个地方,这个产品是9999的氯化锂,这9999的氯化锂目前生产线已经完成,而且已经立项,2017年动工、2018年完工,直接是国内第一条明确提出电池级碳酸锂的生产线,因为指标是按照99.6这样的指标以及其他杂质,严格按照此前提出的行业准来执行,这是第一个提出电池级碳酸锂1万吨生产线的地方。
在另外一个地方,有色萃取行业的一些专家们介入到了这个行业开始建设,目前他们模仿了这条线建了1000吨的氯化锂,由于纯度大约在95%左右,所以它生产的也就是一些普通碳酸锂,这是目前在青海所有的根据盐湖资源开发的碳酸锂生产线的情况。
从我们国内现有的这些生产的情况看,实际上矿石法提锂和用盐湖资源提锂优劣势差别还是很大的,尤其现在对环保进行明确的要求,甚至是一票否决的前提下,矿石法未来生存的压力会非常巨大。
一方面,它本身的生存成本是比较高的,包括它的原料,现在大量要从国外进口。另外,它的环保问题,在矿石法过程中,因为有高温,有活法、有湿法,联合在作业,所以它的气、液、固废三种物体的排放都比较严重。
用盐湖资源提锂,一方面现在来看,现有的几种工艺成本控制起来都比矿石提锂的成本低一些。同时刚刚提到的五种方法各有不同,准确的数字没有任何一家公布出来,大约就在这个范围,1万—2万这个范围的生产成本。
从环保的角度来讲,如果我们有去过青海盐湖区域去旅游或者是调研的人可以了解当地的情况,因为是在数万平方公里之内荒芜人烟、寸草不生的烟碱或者盐湖区域,这些盐湖区域本身如果单一的把提锂之后的老卤堆放或者排放到另外一个固定地点,对环境来说没有直接的影响,比如说不存在大气的污染,不存在固废的污染,老卤的堆放只是把里边的锂和钾提取之后换了一个地方堆纯,有可能影响的就是未来的地下水,还有这个区域资源频繁的陆地运输等等这样一些影响。所以从环保上讲,应该要比矿石法优越很多。
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