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盐湖提锂工业化亟待提速,“吸附 膜”法大有可为

发布于:2022-11-18 10:25:18 来自:给排水工程/中水处理回用 1 15

来源:工业水处理

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锂资源自主可控迫在眉睫,盐湖提锂有望成为国内锂资源供应基石,“吸附+膜”法将加速“原卤提锂”及连续工业化生产进程;吸附段呈现高技术壁垒,膜段国产替代进程加速,关注具备吸附剂产能、膜工艺包自研优势的企业。



锂资源自主可控迫在眉睫,盐湖提锂有望成为国内锂资源供应基石。近期加拿大政府官网以“国家安全”为由,命令剥离外国公司对加拿大关键矿产公司的投资,涉及我国多家锂矿投资企业;再结合近期南美三国草拟文件欲建立锂业“欧佩克”以加强对锂资源控制的事件,我国锂资源“卡脖子”信号加速释放,自主可控迫在眉睫。


从资源禀赋来看,我国锂资源近90%以盐湖形式存在,且较南美而言大都属于低品位盐湖,但也正因如此我国盐湖提锂技术在历经多年发展后正逐步达到全球领先水平,多种工艺均实现产业化。在当前锂资源需求非线性高增、锂价加速上涨的背景下,我国锂资源开发速度,尤其是盐湖提锂连续工业化应用的重要性进一步凸显。


品位低、投资高等因素长期制约我国盐湖开发进度,“吸附+膜”法将加速“原卤提锂”及连续工业化生产进程。


我国盐湖锂资源具备储量高、品位低的特点,“吸附+膜”法耦合工艺通过吸附剂前端富集锂让提锂段前置成为可能,同时膜段分离镁锂等过程又无需额外添加试剂,使原卤提锂、环保性等重要方向得以兼顾。


根据各公司项目公告不完全统计,近1年披露的“吸附+膜”法项目碳酸锂合计规划产能已近18万吨/年、氢氧化锂达3万吨/年,加速我国盐湖提锂工业化进程。


“吸附+膜”耦合工艺依赖材料开发及工艺包设计,吸附段呈现高技术壁垒,膜段国产替代进程加速。


(1)吸附段 :吸附容量、溶损率等是衡量提锂吸附剂效率的核心指标,且根据特定卤水类型适配程度又进一步分为铝系、钛系和锰系吸附剂。近年来国内企业均成功已自主研发适用于盐湖的吸附剂产品,并且部分产品已在产业化、中试等项目上成功应用;


(2)膜段 :在镁锂分离等部分,多用到膜的梯度耦合(反渗透、纳滤膜、超滤等,有机膜为主),该工艺段的技术难点在于膜材料强度、膜通量等,此前海外供应商具备显著优势,而近年来伴随着国内膜厂商持续的技术升级,国产替代正在加速。



1

锂资源自主可控迫在眉睫

盐湖提锂亟待提速


  1      
加拿大拿矿受阻+锂业“欧佩克”预期,锂资源卡脖子信号释放      

     


三家中企被要求剥离在加拿大锂矿的投资,锂资源安全问题重要程度显著提升。 加拿大政府官网于10月28日发布声明,明确《加拿大投资法》(ICA)适用于外国国有企业对加拿大实体及关键矿产领域的投资。11月2日加拿大政府官网“创新、科学和经济发展部” 根据ICA相关条例并以“国家安全”为由,命令剥离外国公司对加拿大关键矿产公司的投资。11月3日该通知涉及的三家A股上市公司(藏格矿业、盛新锂能、中矿资源)均收到加拿大国家安全审查结果告知函,被告知须在90日内放弃相关矿产投资。



锂产业“卡脖子”信号释放,资源端自主可控迫在眉睫。 根据环球网报道,合计拥有全球过半锂资源的南美三国(阿根廷、玻利维亚、智利)近期正草拟文件,建立锂矿价格联盟(锂业“欧佩克”),以加强对锂资源控制。海外各资源国正加强对关键资源的掌控,锂资源“卡脖子”信号正释放。



  2      
锂价持续上涨,我国锂资源自供能力亟待加强      

     


新能源产业推动锂需求呈非线性高增,而产能释放受限,供需错配明显。


(1)需求侧:根据USGS数据,全球锂需求量已从2015年的3.1万吨金属量提升至2021年的9.3万吨金属量,新能源汽车、储能产业的快速发展推动了锂需求快速增长。


(2)供给侧:全球ESG要求不断提高、疫情、开发技术受限等因素影响,锂资源开发进度难以匹配下游需求增长速度,当前锂的供需结构仍呈错配状态。


我国锂资源自供能力仍有不足,2022H1进口量大增近70%。 根据工业和信息化部统计数据,2021年我国碳酸锂总产量、进口量分别为24.0万吨、8.1万吨,2022H1国内碳酸锂总产量为16.8万吨(同比+42%)、进口量为7.1万吨(同比+67%)。若用进口量/(总产量+进口量)简单衡量锂资源的进口依赖度,该比例已从2021年的25.2%提升至2022H1的29.8%,我国锂资源自供能力仍有不足。



国家层面明确表态加快锂矿开发,相关产业投资有望加快。 针对锂价居高不下、供需关系错配的现状,今年以来工信部多次表态“适度加快国内锂、镍等资源的开发力度”。


2022年9月工信部召开锂资源产业发展座谈会,表示“将引导合理开发国内资源,引导企业有序开发国内铁、铜、锂等紧缺资源和石墨等优势资源,强化国内资源压舱石作用和基础保障能力”,并从“多开发、稳进口、减量化、促回收”等方面提出一揽子措施,使我国尽快形成自主供给能力。



  3      
我国探明锂资源量近90%为盐湖,将成为我国锂资源供应主体      

     


我国探明锂资源量近90%以卤水形式存在,盐湖锂储量丰富。 根据USGS数据,2020年全球锂资源可分为盐湖资源、矿石资源两大类,其中盐湖卤水占比近60%。从地域分部来看,南美锂三角探明锂资源占比达56%,中国排名第六位,占比约6%。根据自然资源部《2019年中国矿产资源报告》,中国已查明锂矿氧化物资源储量已增加至2019年的1757.50万吨;且我国探明锂资源量中盐湖占比接近90%,主要分布在青海、西藏等地。




与矿石资源相比,盐湖资源规模大、提锂成本低。 根据2020年10月张亮等发表的《全球提锂技术进展》,与矿石资源相比,盐湖卤水提锂具备以下优势:(1)资源规模总量占据优势;(2)生产成本约为矿石提锂的1/3;(3)勘探周期短。




2

盐湖开发进度受制约

“吸附+膜”法为破局良方


  1      
品位低、投资高等因素制约我国盐湖开发,实际开采率低      

     


根据2021年12月韩佳欢等发表的《中国锂资源供需现状分析》、2021年9月姜贞贞等发表的《我国锂资源供需现状下西藏盐湖锂产业现状及对策研究》, 与南美盐湖相比,我国盐湖锂资源主要有储量高但品位低、开采利用程度低两大特点:


(1)青海盐湖: 镁锂比明显低于南美,锂收率较低,且此前主要采用盐田摊晒等方法前期投资大、产能释放周期长;


(2)西藏盐湖: 虽然较好的资源优势,但受制于自然条件较为苛刻,开采难度较大。上述因素共同导致我国盐湖提锂虽然储量较大但产量有限,盐湖锂资源利用率严重受限。




  2      
“吸附+膜”法耦合工艺兼具高效、成本低、环保三大优势      

     


南美富锂盐湖品位高、镁锂比低,因此多采用沉淀法工艺。 沉淀法若用于我国品位较低的盐湖会导致锂收率明显下降。为解决青海盐湖镁锂比高的问题,老卤提锂(即先通过摊晒卤水、提钾等形成老卤,使锂离子富集后再进行提锂)应运而生,后为解决庞大的盐田系统投资及晒卤长周期问题,国产企业不断对提锂技术进行多元化创新及升级迭代。


我们认为“吸附+膜”法耦合工艺通过吸附剂前端富集锂,让提锂段前置成为可能,而膜段分离镁锂过程又无需额外试剂,让原卤提锂、环保性等重要方向得以兼顾。




  3
“吸附+膜”法已获得产业化认可,关注布局材料及工艺包的企业      

     


“吸附+膜”法已获得产业化认可,关注具备材料及工艺包自研自产能力的企业。


根据各公司项目公告不完全统计, 近1年披露的“吸附+膜”法项目碳酸锂合计规划产能已近18万吨/年、氢氧化锂达3万吨/年,吸附提锂为最具前景的方案,吸附剂产能依然供给紧张。 围绕盐湖提锂,提锂材料开发(吸附剂、膜)及工艺包的设计为核心壁垒,关注具备自研自产能力的企业。





3

吸附段呈现高技术壁垒

膜段国产替代进程加速


“吸附+膜”耦合工艺依赖材料开发及工艺包设计,吸附段呈现高技术壁垒,膜段国产替代进程加速。


(1)吸附段:吸附容量、溶损率等是衡量提锂吸附剂效率的核心指标,且根据特定卤水类型适配程度又进一步分为铝系、钛系和锰系吸附剂。近年来国内企业均成功已主研发适用于盐湖的吸附剂产品,并已经在产业化、中试等项目上成功应用;


(2)膜段:在镁锂分离的部分,多用到膜的梯度耦合(反渗透、纳滤膜、超滤等,有机膜为主),该工艺段的技术难点在于膜材料强度、膜通量等,此前海外供应商具备显著优势,而近年来伴随着国内膜厂商持续的技术升级,国产替代正在加速。


  1
吸附剂:定制化程度、技术壁垒高,我国企业率先实现项目积累      

     


吸附材料定制化程度高,吸附容量、溶损率等是衡量提锂吸附剂效率的核心指标。


吸附分离的原理主要为吸附剂与吸附质之间通过分子间引力(物理吸附)或发生化学作用生成化学键(化学吸附)而产生吸附作用。该工艺应用领域跨度大,不同的下游及不同的客户均需要定制化研发特种吸附材料,盐湖提锂也是如此。


吸附容量(单位吸附剂吸附物质的最大量,与吸附剂表面积、孔隙大小有关)、循环寿命(吸附剂的损耗程度,通常用溶损率衡量)等是衡量提锂吸附剂效率的核心指标,盐湖提锂中需开发吸附容量大、溶损率低、选择性强的吸附剂。



铝系吸附剂已成功实现产业化,钛系吸附剂已进行中试,锰系吸附剂尚处实验室阶段。


根据王琪等《高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术研究进展》(2021年), 当前吸附剂技术路线主要有三种:


(1)铝系吸附剂: 广泛应用于氯化物型、硫酸镁亚型盐湖,吸附速率快,且脱附过程不需要消耗酸,循环稳定性较好,已成功应用于工业化;


(2)钛系吸附剂: 适用于氢氧根丰富的碱性盐湖,在锰系的基础上解决了溶损率的问题,久吾高科首次将钛系吸附剂在碳酸型盐湖,目前处于中试阶段;


(3)锰系吸附剂: 适用于氢氧根丰富的碱性盐湖,吸附容量大但溶损率高,废水需要进行环保处理,目前工业化过程受阻。



我国企业率先实现了盐湖提锂吸附剂的产业化应用积累,具备技术优势。 在盐湖提锂领域,由于中国盐湖品位较低,“吸附+膜”法应用更广(南美盐湖沉淀法居多),我国企业已进行了多个“吸附+膜”法项目(含中试)积累及技术迭代,如久吾高科西藏扎布耶100吨/年氢氧化锂中试(西藏矿业)、青海大柴旦盐湖1000吨/年氯化锂中试(金海锂业)等,蓝晓科技的五矿盐湖1000吨/年碳酸锂吸附剂及吸附分离成套装置、藏格锂业10000吨/年碳酸锂的提锂装置及配套树脂等。


从全球对比来看,中国供应商具备盐湖提锂吸附剂研发及应用的先发优势。



  2
膜市场:纳滤膜、反渗透膜国产化率低,突破核心材料为发展关键      

     


膜分离是最环保的分离技术之一,盐湖中常用到膜梯度耦合,工艺难点在于膜材料强度、膜通量等。 膜分离的本质是物理法,即通过压力、利用膜的孔径大小实现不同物质的分离,核心是膜材料的选择。


由于过程中无需额外试剂,因而膜分离法是最环保的技术之一。盐湖提锂中镁锂分离的部分常选择孔径更小的有机膜,多用到膜的梯度耦合(反渗透、纳滤膜、超滤等),该工艺段的技术难点在于膜材料强度、膜通量等。



纳滤、反渗透膜国产替代已开始,关注具备自研优势的企业。


1)反渗透膜市场: 根据环境工程,2021年全球反渗透膜市场90%以上的份额被美国杜邦、日东电工集团/美国海德能、日本东丽、法国苏伊士等7家公司占有。


(2)纳滤膜市场: 根据中国膜工业协会提供的数据,2019年我国纳滤膜市场销售额为6亿元,目前国内纳滤膜市场主要由国外品牌占据,国内厂商市场份额占比较小。



  • yj蓝天
    yj蓝天 沙发

    好资料。“吸附 膜”法将加速“原卤提锂”及连续工业化生产进程

    2022-11-20 07:36:20

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