目前有4種提鋰技術(shù),分別是鋰輝石提鋰、云母提鋰、粘土提鋰,以及鹵水提鋰。其中前三個已經(jīng)工業(yè)化,而黏土提鋰預計到2023-2024年可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
鹽湖提鋰根據(jù)不同的鹵水會使用完全不同的工藝路線,僅以我國鹽湖來看,青海和西藏鹽湖使用的技術(shù)路線就不同,國外鹽湖由于鋰含量不一樣也會使用不同的方法:
1)攤曬法:國外如智利就使用較為傳統(tǒng)的方法,因為其鹵水鋰含量高,鎂含量雜質(zhì)少,提取簡單,所以使用傳統(tǒng)經(jīng)典的攤曬,國內(nèi)西藏扎布耶鹽湖也是采用的曬鹵方法;
2)吸附法:吸附法技術(shù)已經(jīng)逐步成熟且實現(xiàn)工業(yè)化,尤其是在鎂鋰比比較高的情況下優(yōu)勢很大,查爾汗鹽湖鎂鋰比超過100:1就適合用吸附法。青海的藍科鋰業(yè)使用的也是吸附法,近期中國寶武入住西藏扎布耶后,也計劃改用吸附法;
3)電滲析法:主要在東臺鹽湖用;
4)膜法:在西臺鹽湖用;
5)萃取法:大華使用的比較多。
目前這些技術(shù)路線在中國都已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化了,未來通過不斷技術(shù)進步,吸附法競爭力會強一些,因為吸附法的優(yōu)點是通過收率的提升,吸附劑的效率更高,動力學更快,成本會低,且提鋰收率高,這個是未來主要的研究方向。
不同提鋰方式生產(chǎn)出來的鋰鹽是沒有差別的,礦石和鹵水提鋰只是某些雜質(zhì)指標不一樣,像礦石提鋰如贛鋒鋰業(yè)硫酸指標高,鹵水提鋰鹵離子高。但是品質(zhì)都是可以通過加工序提純實現(xiàn)品質(zhì)一致性,如碳酸鋰通過深度碳化提純,氫氧化鋰也是可以通過重結(jié)晶工序的增加和成本的提升來提高產(chǎn)品質(zhì)量,不會因為方法差異導致鋰的質(zhì)量的差異。
1)礦石提鋰:礦石法目前比較成熟,以前新疆鋰鹽廠采用石灰石,缺點在于1:3的石灰石比例煅燒,整體收益會比較低,現(xiàn)在主流方法是硫酸法。礦石提鋰的主要成本在于原材料的采購,直接加工成本其實是比鹵水低的。
2)鹵水提鋰:鹵水總體成本還是偏低,因鹵水是自有的而礦石都是上游采購的,但分開來看加工成本較高,所以加工成本基本上就是完全成本。而且通過加一道工序,將產(chǎn)品做到高品質(zhì)的技術(shù)目前也不是問題,國內(nèi)很多企業(yè)可以做到。
3)云母提鋰:云母提鋰是江西鋰鹽廠的技術(shù),以前鋰云母4.4~4.5品味,比較高所以可以使用石灰石法,通過1:3的石灰石進行煅燒。現(xiàn)在礦品位下降,鋰云母品位是2.2左右,所以石灰石法不合適,普遍用硫酸鹽法,鋰云母+硫酸鈉+硫酸鈣+少量硫酸鉀進行煅燒,目前做的還是比較好的。
4)黏土提鋰:目前尚未產(chǎn)業(yè)化,原則上有三種方法,硫酸法(雜質(zhì)含量比較高,對環(huán)境的影響會比較大一點),硫酸鹽法(和云母提鋰方式類似,鋰的浸出率95%左右)和壓煮法(收率比較高但成本較高)
鹽湖提鋰:全球來看,國外鹽湖品質(zhì)較好,尤其是智利鹽湖,鋰含量1000多毫克/升,鎂鋰比1:3。而國內(nèi)來看,鹵水品位比較低,原鹵里30-50mg的鋰含量,這就導致了投資擴建的成本會很高,建一個1萬噸的裝置可能要5-8億的資金。然后我國鹽湖的濃度較低,品位也較低,使得國內(nèi)擴建也會受資源限制比較多,受制于有效鹵水的量,就很難做出大的規(guī)模出來。
但是中國提鋰的技術(shù)非常先進,各種技術(shù)手段像吸附法、膜法、電滲析法、萃取法都是中國最先進,其他國家要向中國學習。而且國內(nèi)企業(yè)如果去國外鹽湖建廠,總的國外建設成本其實較高,如阿根廷場地建設都是國內(nèi)買設備甚至光伏發(fā)電設備都是國內(nèi)買發(fā)到阿根廷,但是資源如天然氣比國內(nèi)便宜,其他成本不太好比較,如果輔料都是國內(nèi)購買,會增加運費和報關(guān)費用,成本也可能高一點。
云母提鋰:國內(nèi)云母的原礦的品位都比較低,能達到0.8%以上的礦特別少,如果降低標準到0.3%和0.4%,雖然礦比較多,但是收益率較低,有的用的都是2.2的氧化鋰礦來生產(chǎn)碳酸鋰和氫氧化鋰,所以云母提鋰的產(chǎn)量會受到品位這方面的限制。如果用0.4的品味的礦,8噸原礦做1噸精礦,25噸精礦產(chǎn)1噸碳酸鋰,綜合下來200噸精礦產(chǎn)一噸碳酸鋰,顯然品味越低會導致生產(chǎn)難度越大。
ESG實施整個對行業(yè)影響會很大,我國也是提出了碳達峰,碳中和的目標。使得提鋰方式都需要做出一些改變,要進行節(jié)能、降低水資源的利用。像贛鋒就有一個水回收項目,要回收100多萬噸水。同時對節(jié)能環(huán)保也有一個發(fā)展力度,比如用光伏發(fā)電不用火力發(fā)電。具體看3種提鋰方式:
1)鹽湖提鋰:目前有一定的限制,但是相較而言影響較輕,鹽田建設本來就會考慮鹵水中元素的綜合利用,像智利鹵水開發(fā)是先提鉀再提鋰,比如使用吸附劑法,吸附完以后是排放到鹽田中的,沒有增加有機物,也沒有增加其他雜質(zhì),所以對鹽田沒有影響,從環(huán)保角度來看是沒有影響的;
2)云母提鋰:受到影響較大,因為云母中含有氟,需要加固氟工藝,否則氟的釋放會污染環(huán)境,同時因為云母提鋰目前是用硫酸法,所以廢渣中含有鈉、鉀、鈣等,對于使用這些廢渣的水泥行業(yè)也是不利的,而且廢渣量也逐漸增多水泥行業(yè)消化能力有限,剩下的礦渣仍然需要處理;
3)礦石提鋰:廢渣中沒有云母提鋰那么多的雜質(zhì),只有氫在里面,但是在能耗(天然氣和煤氣)、尾氣排放、水排放方面有些影響;
需求方:從今年下半年正極材料尤其是磷酸鐵鋰擴產(chǎn)速度來看,鋰鹽需求量增大,供不應求的情況會繼續(xù)維持,甚至到2030以前還沒看到特別大的供給會導致供過于求的情況出現(xiàn),目前情況非常有利于鋰鹽的發(fā)展,價格也有望維持在10-12萬元/噸的區(qū)間。
供給方:國外澳大利亞銀河、泰利森和皮爾巴拉等能進行穩(wěn)定的供貨,未來不排除他們會在2-3年逐漸釋放產(chǎn)能。同時非洲馬里、剛果(金)和巴西等在2023年也有望開始釋放鋰輝石,像剛果金AVZ儲量特別大,原礦超過2億噸,未來總體鋰供應量會加大,但是跟需求相比還是很難平衡。
固態(tài)電池:固態(tài)電池的發(fā)展對鋰資源是正面影響,純固態(tài)電池商業(yè)化的周期還比較久,可能要到2028-2030年才能出現(xiàn)。但混合固態(tài)電池通過金屬鋰和減少電解液可以增加能量密度、加強安全性能等來改善電池的性能。
同時由于混合固態(tài)電池的負極是用金屬鋰,正極變化不大,電解質(zhì)使用固體電解質(zhì),而固體電解質(zhì)一般是氧化或者是硫化類的固體電解質(zhì),所以它的鋰的含量會更多。
鈉離子電池:鈉離子電池的發(fā)展對鋰的需求有一定程度的抑制,但是從目前整體看鈉離子電池不適合所有的應用場景,在儲能或者兩輪車可以用,但是在很多其他領(lǐng)域就有一定的局限性,比如手機,從原本一天只需要充一次電提升到半天就要充電了,用戶體驗感就可能會下降。
另外鈉離子電池需要大規(guī)模推廣才能降低成本,而且考慮到整體的系統(tǒng)成本,以鋰電池系統(tǒng)為例,電池成本只占60%,剩下40%是管理系統(tǒng)成本,由于鈉離子電池能量密度較低,需要的管理成本更高,所以總成本依舊不低。
隨著價格上漲,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元電池,回收價值均得到了大幅的提升,目前最大的限制是拆解,電池回收主要包括2種主要的方法:
火法:將廢棄電池在爐子里煅燒成鐵錠,再通過酸融回收金屬,但是這個方法鋰很難回收,因為在煅燒過程中鋰會揮發(fā)掉。國外像比利時優(yōu)美科主要采用該辦法。
拆解法:國內(nèi)的主流方法,將廢棄電池拆解后去掉殼,電芯通過窯爐煅燒后再磨,把銅、鋁分開,正極材料通過酸溶回收鎳、鈷、鋰。