表1：主要盐湖提锂技术路线
子，加入苛性碱或石灰乳生型盐为简单需要在密闭
成难溶解氢氧化镁，再借助湖条件下进行
碳酸盐沉淀锂浓缩处理，实
际应用不大沉淀法阿塔卡玛盐SQM 浓缩卤水经过酸化或萃取低镁工艺相不适于处理 2 万元／吨湖除去镁离子后，加入工业纯锂比对可靠含大量碱土
碱沉淀剂（如碳酸盐）将锂离盐湖成熟，成金属（如镁）
子沉淀卤水本低及低锂卤水，
不适用国内萃取法西台吉乃尔恒信融、大华化利用磷酸三丁酯溶剂萃取生高锂易工业腐蚀性大，回 5 万元／吨盐湖、大柴工产氯化锂，再经蒸发浓缩、焙镁比化收率低
旦盐湖烧、浸取、去除杂质等工序，卤水
可得无水氯化锂，最后加入
碳酸钠生成碳酸锂。
煅烧浸取西台吉乃尔中信国安煅烧分解卤水生成可溶性氯高锂工艺简能耗大，腐蚀/ 法盐湖化锂镁比单，综合性强
卤水利用
膜法（电东、西台吉东台锂资源（西经过一级或多级电渗析器，相对设置简工艺较复杂， 3 万元／吨渗析、纳乃尔盐湖部矿业）利用一价阳离子选择性离子高锂单、操作分离效率低，
滤膜）交换膜和一价阴离子选择性镁比方便、环滤膜成本高，
交换膜进行循环工艺浓缩卤水境友好使用周期短
锂，加入纯碱沉淀出碳酸锂
离子吸附察尔汗盐蓝科锂业（ST 盐先用有选择性的吸附剂吸高锂工艺简工艺复杂，成 3 万元/吨交换法湖、大浪滩湖）、ST 藏格附，再用淡水反冲将锂离子镁比单，回收本略高于膜黑北钾盐矿洗脱分离卤水率高，选法
择性好
２０１９年盐湖提锂行业专题研究报告
目录 1. 新能源汽车及动力锂离子电池行业出现结构性扩张 (5) 1.1 新能源汽车行业是国家战略发展的重点领域 (5) 1.2 与新能源汽车相关的锂电池行业出现结构性扩张 (5) 1.2.1 动力电池发展有明确的国家政策性指引及目标 (5) 1.2.2 锂离子电池产业链及消费结构 (6) 1.2.3 新能源汽车行业的结构性扩张提振了锂动力电池需求的爆发 (7) 1.2.4 3C产品市场的增长带动中国消费类锂电池产量的放大 (8) 1.2.5 中国锂电池产量规模持续扩张，占全球总产量比重超65% (9) 1.2.6 锂离子电池产业链：碳酸锂是锂电池的核心原材料 (10) 2. 碳酸锂是锂产业链中游的主要产品 (11) 2.1 锂供应链结构梳理—上游锂资源分布及储备较为集中 (12) 2.2 锂供应链结构梳理—中游锂产品以碳酸锂为主 (13) 2.3 中国70%锂原料依赖进口，盐湖锂资源未能有效补足供给 (13) 3. 盐湖提锂技术的升级是锂行业新技术发展的重要方向 (14) 3.1 盐湖提锂较矿石提锂有显著的成本及资源优势 (14) 3.2 传统的盐湖提锂技术：浸取法、萃取法及沉淀法 (14) 3.3 吸附法是当前盐湖提锂行业的新技术，未来有普及化趋势 (15) 3.4 吸附法提锂技术已升级至第二代，经济效益及可实用性更强 (15) 3.4.1 二代吸附法富集材料优势 (16) 3.4.2 二代吸附法吸附塔优势 (16) 3.4.3 二代吸附法生产成本优势 (16) 3.4.4 锂离子富集材料的市场规模或出现爆发式增长 (16) 插图目录 图1:中国先进制造产业投资九大领域 (5) 图2:中国动力电池行业发展目标 (5) 图3:中国锂电池销售规模及消费结构 (6) 图4: 新能源汽车市场规模预测 (7) 图5: 主要国家新能源汽车保有量占比 (7) 图6：全球各个国家燃油车禁售规划情况 (7) 图7: 动力电池市场规模预测 (8) 图8: 各类动力电池装机占比(2018) (8) 图9: 中国智能手机全球市场份额 (9) 图10: 中国3C市场规模与锂电池制造固定资产投资完成额 (9) 图11: 中国锂离子电池产量及累计增速 (9)
盐湖卤水提锂技术文献综述 1.从盐湖卤水中提取碳酸锂的生产工艺 早期的锂盐大都从矿石中提取，但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高，盐湖提锂逐渐引起人们的关注。盐湖提锂是从上个世纪70年代开始研发，到90年代国外公司在盐湖提锂技术上取得了突破，盐湖资源得到综合利用，经核算后，其碳酸锂的生产成本大大低于矿石提锂，推动了盐湖提锂的发展。目前盐湖提锂的生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法和电滲析法等。 1.1溶剂萃取法 溶剂萃取技术是利用锂离子在液相和有机相中分配比不同而使锂离子得到纯化或浓缩。因为锂离子的水合能力很强，因此在萃取时通常要加入盐析剂来降低锂离子的水合能力。从卤水中萃取锂的体系可以分为单一萃取体系和协同萃取体系。最典型的萃取体系是磺化煤油萃取体系，其基本原理如下： FeCl3+Cl-=FeCl4- (1-1) 2TBP + Li+ + FeCl4-= LiFeCl4·2TBP (萃取) (1-3) LiFeCl4·2TBP +HCl = HFeCl4·2TBP+LiCI (反萃) (1-4) 式中FeCl3为络合剂；TBP为萃取剂；HCl为反萃剂，浓度为6-9mol/L。通过多级萃取、反萃，得到氯化锂溶液，除杂浓缩后用碳酸钠沉锂制
取碳酸锂。 此方法的优点是锂萃取率高，镁锂分离效果好，可以从高镁/锂比盐湖卤水中提取碳酸锂，并且在工艺上可行； 其缺点是萃取剂价格昂贵且损失严重，萃取过程中需处理的卤水量大，设备腐烛较大，在生产过程中容易对盐湖和周边 地区造成污染。 1.2沉淀法 沉淀法是向卤水中加入沉淀剂制备碳酸锂的方法，主要包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法和硼锂共沉淀法。 (1)碳酸盐沉淀法： 碳酸盐沉淀法从卤水中提取碳酸锂己经实现了工业化应用，其工艺方法是先将卤水蒸发浓缩，再经酸化脱硼，然后除去剩余的钙镁等杂质离子，最后加入碳酸钠沉淀析出碳酸锂。美国Minsal公司首先应用此方法开发Atacama盐湖，其生产工艺流程如图1-1所示。
1817年，阿尔费特森在分析斯德哥尔摩附近的透锂长石时，发现一种新金属，随后以其老师瑞典化学家贝齐里乌斯的名字给这种金属命名为Lithium，元素符号为Li（锂）。作为原子量最小的金属元素，锂具有极强的电化学活性，化学性质也极为活泼。因此，锂可以非常轻松的与其他材料产生反应，形成各种合金，广泛应用于各种领域。 锂在地壳中的含量约为0.0065%（大约600万亿吨，当然人类很难将整个地壳都开采完），在丰富度排名中位居第27位，虽然其被成为“稀有金属”，但从自然界的含量来看，并不属于稀有之列，锂之所以“稀有”，不在于存量，而在于其提纯难度。 目前的技术水平，使得大量锂矿物不具有开发价值，比如海水中的锂（海水中的锂储量约为2600亿吨），由于浓度太低，难以提取。行业一致观点认为，锂既可以以固体矿物资源状态存在，也可以以液体矿床资源状态存在。固体锂矿又以伟晶岩型锂矿床和沉积型锂矿床两种赋存状态存在，液体锂矿是指卤水型锂矿床，主要赋存于盐湖卤水、海水、油田卤水和井卤水中。 一、盐湖锂资源及开发现状 全球范围内能够被开发利用的锂矿床有两种，一种是盐湖卤水锂矿床，另外一种是岩石锂矿床，其中盐湖卤水锂资源占资源总量的70%以上，主要分布在智利、玻利维亚、阿根廷、中国等地。 我国的锂盐湖资源主要分布在青海和西藏两地，其中，青海盐湖资源中已编入矿产储量的锂矿产地10处，保有氯化锂储量2447.38万t。有察尔汗盐湖及别勒滩矿区2个特大型矿床，西台、东台吉乃尔湖和一里坪矿区3个超大型矿床，10个盐湖中锂含量达到工业品位的锂资源892万t，可供开发利用。 西藏盐湖资源主要分布在藏西北地区，其中卤水锂含量达到边界工业品位的盐湖有80个，其中大型以上的有8个，LiCl资源储量为1738.34万t。主要矿床有扎布耶、龙木错、
盐湖卤水提锂技术综 述
盐湖卤水提锂技术文献综述 1.从盐湖卤水中提取碳酸锂的生产工艺 早期的锂盐大都从矿石中提取，但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高，盐湖提锂逐渐引起人们的关注。盐湖提锂是从上个世纪70年代开始研发，到90年代国外公司在盐湖提锂技术上取得了突破，盐湖资源得到综合利用，经核算后，其碳酸锂的生产成本大大低于矿石提锂，推动了盐湖提锂的发展。目前盐湖提锂的生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法和电滲析法等。 1.1溶剂萃取法 溶剂萃取技术是利用锂离子在液相和有机相中分配比不同而使锂离子得到纯化或浓缩。因为锂离子的水合能力很强，因此在萃取时通常要加入盐析剂来降低锂离子的水合能力。从卤水中萃取锂的体系可以分为单一萃取体系和协同萃取体系。最典型的萃取体系是磺化煤油萃取体系，其基本原理如下： FeCl3+Cl-=FeCl4- (1-1) 2TBP + Li+ + FeCl4-= LiFeCl4· 2TBP (萃取) (1-3) LiFeCl4· 2TBP +HCl = HFeCl4· 2TBP+LiCI (反萃) (1-4)
式中FeCl3为络合剂；TBP为萃取剂；HCl为反萃剂，浓度为6-9mol/L。通过多级萃取、反萃，得到氯化锂溶液，除杂浓缩后用碳酸钠沉锂制取碳酸锂。 ?此方法的优点是锂萃取率高，镁锂分离效果好，可以从高镁/锂比盐湖卤水中提取碳酸锂，并且在工艺上可行； ?其缺点是萃取剂价格昂贵且损失严重，萃取过程中需处理的卤水量大，设备腐烛较大，在生产过程中容易对盐湖和周边 地区造成污染。 1.2沉淀法 沉淀法是向卤水中加入沉淀剂制备碳酸锂的方法，主要包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法和硼锂共沉淀法。 (1)碳酸盐沉淀法： 碳酸盐沉淀法从卤水中提取碳酸锂己经实现了工业化应用，其工艺方法是先将卤水蒸发浓缩，再经酸化脱硼，然后除去剩余的钙镁等杂质离子，最后加入碳酸钠沉淀析出碳酸锂。美国Minsal公司首先应用此方法开发Atacama盐湖，其生产工艺流程如图1-1所示。
一、课题研究背景 锂是自然界中最轻的银白色金属，具有极强的电化学活性，被公认为“推动世界进步的能源金属”．其金属和盐类是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资，也是与人们生活息息相关的新型绿色能源材料，广泛用于玻璃、陶瓷、润滑剂、制冷剂、冶金、制药和化学试剂等行业． 近年来，随着锂电池技术的发展及其在核聚变发电领域中的应用，锂的应用得到快速发展，其国际需求量以每年7％-11％的速度持续增长，然而世界陆地锂资源已经略见颓态，相比之下海水锂资源非常巨大，是陆地上锂总量的15000多倍。 然而由于海水中锂浓度很低，仅0.17mg/L，同时又与大量的同族碱金属和碱土金属离子共存，给海水提锂带来极大的困难； 因此，提锂还是以锂矿石和盐湖为主。我国对锂资源的提取目前主要集中在锂矿石，从液体锂矿中生产锂产品尚不足我国锂产品总量的1/10。由于对锂的需求量一直呈上升趋势，从盐湖提锂将成为必然的趋势。 我国锂资源比较丰富,主要分布于青藏高原的盐湖中。其中西藏的锂资源主要呈碳酸盐型,集中于藏北西部的扎布耶盐湖和东部的班戈-杜佳里湖,锂资源量分别为837万t和50万t。柴达木盆地现已查明有11个盐湖,主要分布于察尔汗、一里坪、西台吉乃尔、东台吉乃尔、大柴旦等五个盐湖中,相关的锂盐储量见下表。上述盐湖锂储量大、品位高,因而被誉为“锂海”。 盐湖中Li+常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存。由于他们的化学性质非常相近,使得从中分离提取锂十分困难。 目前世界上多以碳酸锂、氯化锂是形式从盐湖中将锂提取出来 二、盐湖提锂技术 人类自1981年制备出少量金属锂以来，锂及其锂盐工业发展迅速，由于锂、锂合金及锂盐化合物独有的优异性能，使其在电子、冶金、化工、医药、玻璃、陶瓷、焊接等领域的得到了泛的应用。近年来锂资源的开发利用已经成为国际上科研与工业界所共同关注的热门话题，成为是推动现代化与科技产业发展的重要元素。锂及其盐类的早期应刚，仅局限于医药、玻璃、陶瓷和搪瓷工业，50年代中期，美国原子能委员会因核武器工业的发展急需大量氢氧化锂，锂工业获得了
青海盐湖锂资源及提锂技术概述锂是一种重要的战略性资源物质，它广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、铝、润滑剂、制冷剂及核工业等新兴领域，是现代高科技产品不可或缺的重要原料。锂产品的开发与生产在某种程度上直接影响着工业新技术的发展，其消费量标志着一个国家高新技术产业的发展水平。特别是近几年锂电池工业发展迅速，市场对锂的需求每年10%的速率快速增长。我国锂资源储量丰富，主要分布在青海和西藏的盐湖中。位于青藏高原上的柴达木盆地矿产资源（特别是盐湖资源）十分丰富被誉为“聚宝盆”，盐湖中锂储量约为2447.38万吨（以氯化锂计），占我国锂资源总储量的83%，占世界锂资源总储量的1／3。由于地理环境及工业薄弱基础的限制，开发西藏盐湖锂资源比较困难，因此青海盐湖必将成为我国锂资源供应的重要基地。 1青海盐湖锂资源概况 1.1青海盐湖锂资源的分布 青海盐湖资源中已编入矿产储量的锂矿产地共有10 处，但主要分布在察尔汗盐湖察尔汗矿区、察尔汗盐湖别勒滩矿区、大柴旦湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖和一里坪盐湖6 个矿区。其中察尔汗盐湖及别勒滩矿区为2个特大型矿床，西、东台吉乃尔盐湖和一里坪矿区为3 个超大型矿床。详见表1。
表1 青海盐湖卤水矿床锂资源储量表 1.2卤水水化学特征及卤水性质 根据含锂卤水中阴离子组成，青海盐湖分为硫酸盐型和氯化物型，以硫酸盐型为主且多以硫酸镁亚型存在。不同类型的盐湖其卤水水化学特征和卤水性质各有不同，详见表2。 表2 工业品位盐湖卤水锂资源特性 注：老卤是指高镁锂盐湖卤水滩晒浓缩到最后的卤水 相比于国外盐湖，我国盐湖卤水锂资源具有总量高、锂含量品位低、镁锂比高（40∶ 1～1200∶ 1）且卤水中伴生硼、钾、镁、钠等众多元素
盐湖卤水提锂新技术及关键设备 ●锂作为能源金属，其战略地位受到世界各国的高度重视 自从1990年锂离子电池被索尼公司商业化以来，锂在现代工业中显得越来越重要，被誉为“21世纪的新能源金属”，奥巴马上台伊始就将锂定位于与石油同等重要的美国国家战略物资。随着新能源产业的快速发展，锂的市场需求急剧扩大，锂资源的开采显得更加重要。 ●盐湖卤水是最重要的锂资源 在自然界，锂资源主要存在于卤水尤其是盐湖卤水中，其储量占全部锂资源储量的80%以上。目前全球85%以上的锂产品是从盐湖卤水中提取出来的，且基本上由智利SQM、德国Chemtall和美国FMC三家公司垄断生产，这依赖于其拥有低镁锂比(≤6:1)的优质盐湖卤水。 ●高镁锂比成为制约盐湖卤水提锂的关键因素 我国盐湖锂资源非常丰富，锂资源储量查明达600万吨以上，但我国绝大部分盐湖卤水中的镁锂比都在40:1以上，最高达到1837:1，远高于工业开采标准（镁锂比≤6:1）。由于对角线规则的原因，盐湖卤水中镁和锂的化学性质非常相似，镁锂分离非常困难，生产成本居高不下，严重制约我国盐湖资源的开发利用。 ●新技术的研究现状与优势 中南大学相关团队长期以来从事湿法冶金、相似元素深度分离等方面的基础理论和工艺研究，在这一领域有较深厚的工作积累。在多年研发的基础上，针对我国盐湖卤水镁锂比高的特点，创新性地提出采用电化学脱嵌法从盐湖卤水中选择性地提取锂。以“难冶有色金属资源高效利用国家工程实验室”、“稀有金属冶金与材料制备湖南省重点实验室”等平台为依托，历经数年的长期研发，其团队成功地开发出从高镁锂比盐湖卤水中提取锂的新技术及其关键装备，在实验室扩大试验阶段取得了非常好的效果，研究成果得到国际同行的高度认可。这一技术已获得6项国家发明授权专利，并申请了PCT国际专利，目前已经获得美国专利授权。 新技术处理高镁锂比盐湖卤水时无需添加任何化工试剂，整个过程不涉及任何有害物质，环保意义显著。新技术的开发应用将极大地增加我国可用锂资源的储量，使国内高镁锂比盐湖资源转化为可经济开发利用的资源，有利于国内锂行业摆脱长期受制于人的局面，促进国内外盐湖提锂行业的整合，推动新能源产业的向前发展，取得新兴战略产业的话语权。