电池行业深度研究系列报告之二
评级：增持 首次评级
碳酸锂行业深度研究：
卤水与矿石提锂各有优劣，资源与成本是关键
2010年08月09日
行业观点
卤水提锂与矿石提锂技术各有优劣，矿石提锂在高纯碳酸生产中有一定优势；卤水直接提取工业级碳酸锂成本低，但技术通用性差，早高端锂产品生产中两者不相伯仲。从目前看，矿石提锂难被替代；从长期看卤水提锂潜力较大：
矿石提锂较为成熟稳定，主要有4种细分技术路线，大多采用硫酸法，收率高、工艺简单，方便制备高纯锂产品，目前矿石提锂生产高纯碳酸锂的成本略具优势，但并不十分显著。详细的技术分析请参考正文。
盐湖提锂主要有7种细分技术路线，大多采用沉淀法，新技术仍在不断研发和出现中。对细分技术路线的分析请参考正文；
盐湖提锂的优劣势：成本低、但技术通用性差、高纯碳酸锂生产不具优势 盐湖提锂制备工业级碳酸锂成本优势明显，但技术通用性差，即不同盐湖资源禀赋需要不同提锂技术；
高镁锂比盐湖提锂工艺基本属于世界性难题，限制了盐湖提锂企业标准化产能扩张能力，且碳酸锂常处于副产地位，难以单独扩展提锂产能；
盐湖提锂直接产品一般仅为工业级碳酸锂，需要经过提纯技术方可转化为高端碳酸锂产品，但转化难度与卤水中元素分离类似，且转化成本较难降低，生产高纯碳酸锂的成本目前不具备优势，有待技术进步；
需求分析：动力和传统电池需求均高速增长
碳酸锂是下游应用领域最主要的原料，广泛用于电池、玻璃、陶瓷、冶金等行业；
锂电池是最符合新应用发展趋势的储能技术，来自电池行业的碳酸锂需求未来五年增速将超过25%，占需求份额不断提升；其他碳酸锂下游需求相对传统，增速稳定。
供给分析：产能扩建缓慢，利用率逐步提升，碳酸锂行业盈利长期仍看好 行业领先企业利用自身行业地位，并结合下游需求发展，影响行业定价； 国外盐湖提锂企业近期通过降价促销和补贴经销商的方式扩大其亚洲市场份额，给矿石提锂企业带来价格和利润压力；
碳酸锂需求前景较好，虽然近期价格受国外巨头扩大份额的需求影响而下降，但长期价格将重回上升通道。
投资建议
行业策略：拥有资源量多、提纯技术成熟领先且市值相对小的上市公司。
推荐锂链上游组合：西藏矿业、天齐锂业、中信国安、佛山照明
图表1：碳酸锂相关公司及业务简述
来源：朝阳永续，国金证券研究所
长期竞争力评级：高于行业均值 市场数据(人民币)
市场优化平均市盈率 29.70国金动力电池指数 820.63沪深300指数 2534.11上证指数 2382.90深证成指 9227.89中小板指数 5091.66
821
8719219711021100531
国金行业
沪深300
张帅 分析师 SAC 执业编号：S1130210010307
(8621)61038279
zhangshuai@https://www.doczj.com/doc/d73445865.html,
姚罡
联系人
(8621)61038200
yaogang@https://www.doczj.com/doc/d73445865.html,
研究报告
碳酸锂概况：应用广泛、需求旺盛 (4)
锂元素性质特殊 (4)
锂产品应用广泛 (4)
碳酸锂是锂产业链的核心原料 (5)
技术比较：盐湖与矿石各有优劣、较长时间内并存 (6)
碳酸锂提锂技术工艺简述 (6)
技术概述：总量看盐湖锂占优势、矿石锂集中于高端产品 (7)
近期矿石提锂高纯产品略占上风 (8)
盐湖提锂：成本低、但通用性差、长期看潜力大 (8)
盐湖提锂最大难点：镁锂分离 (8)
盐湖提锂：提工业级产品成本低但技术通用性差 (9)
盐湖工业级碳酸锂提纯成本尚无明显优势 (11)
盐湖提锂长期潜力大 (12)
全球供需分析及价格变化 (13)
供应情况：储量丰富，近期有效产能不会大幅提升 (13)
需求分析：锂电池逐渐成为主要下游，推动碳酸锂需求增长 (15)
价格趋势：行业集中度高，需求变动推动价格变动 (19)
中国锂行业国情概况 (22)
我国盐湖资源丰富，但大部分盐湖镁锂比高，开发困难，技术难度高 (22)
受益下游行业发展，我国碳酸锂生产行业发展迅速，但缺乏竞争优势 (22)
未来技术对公司的影响 (22)
相关公司 (23)
图表1：碳酸锂相关公司及业务简述 (1)
图表 2：锂产业链全图 (4)
图表3：锂是电池产业链中的重要组成部分 (5)
图表 4：碳酸锂简介：特性、用途及产品类型 (5)
图表5：矿石提锂和盐湖提锂工艺路线概况 (6)
图表6：矿石提锂与盐湖提锂主要技术比较 (6)
图表7：盐湖提锂技术之吸附法 (7)
图表8：盐湖提锂技术之萃取法 (7)
图表 9：矿石提锂与盐湖卤水提锂对比 (7)
图表10：矿石提锂成本 (8)
图表11：盐湖提锂成本 (8)
图表 12：镁锂元素在元素周期表中的相对位置很近 (9)
图表13：盐湖卤水沉淀法提锂原理、主要缺陷及发展方向 (9)
图表14：世界主要锂资源盐湖镁锂比 (9)
图表15：智利阿塔卡玛盐湖生产碳酸锂的工艺流程图 (10)
图表16：扎布耶盐湖主要生产工艺流程 (10)
图表17：国内盐湖卤水资源提锂技术、主要优缺点及技术瓶颈 (11)
图表18：西台吉乃尔盐湖卤水沉锂工艺路线图 (11)
图表 19：矿石提锂与盐湖卤水提锂直接产品纯度比较 (11)
图表 20：几种主要途径的缺陷 (12)
图表21：碳酸锂资源储量分布（2009） (13)
图表22：全球锂矿石资源量（单位：万吨） (13)
图表23：全球盐湖锂资源量（单位：万吨） (13)
图表24：主要矿石提锂厂商情况总结 (14)
图表25：主要盐湖提锂厂商情况总结 (14)
图表26：全球提锂行业新进入者资源、规划产能及其投产时间 (14)
图表27：全球部分提锂厂商的技术特点 (15)
图表 28：碳酸锂下游应用分布（2009） (16)
图表 29：碳酸锂下游需求发展回顾 (17)
图表 30：下游各行业碳酸锂需求预测 (17)
图表31：全球碳酸锂相对供需预测 (17)
图表 32：不同类型电动汽车中的电池级碳酸锂用量估计 (18)
图表 33：锂电池对碳酸锂需求发展预测 (18)
图表 34：陶瓷&玻璃行业碳酸锂需求预测 (19)
图表35：碳酸锂产品总体供需对比及价格变化 (19)
图表36：碳酸锂产能利用率 (19)
图表 37：原材料价格变化滞后于碳酸锂价格变化 (20)
图表 38：碳酸锂市场份额分布（2009） (20)
图表 39：碳酸锂市场份额分布（2009） (21)
图表 40：锂电正极材料成本分布 (21)
图表 41：我国主要盐湖成分及镁锂比 (22)
图表 42：国内部分生产厂家资源开发情况对比 (22)
碳酸锂概况：应用广泛、需求旺盛
锂元素性质特殊
锂是一种金属化学元素，原子编号为3，是世界上最轻的金属。锂也是电
子提供能力最强、电化当量密度最大的元素，以锂系材料为正极的电池比能量最高，因此从理论上讲，锂是动力电池不可缺少的元素。
锂产品应用广泛
因其特殊性质，锂元素具有重要的战略地位，被誉为“二十一世纪的能源金属”，其相关产品形成了跨越多个尖端行业的锂产业链。
由于具有密度小、高比能量等特殊的物理和电化学性质，锂系材料是电池的理想电极材料，储能产品制造已成为锂产品最主要的下游市场之一。在世界化石能源紧张、能源智能化要求提高的大背景下，锂系电池储能设备因其性能出色、顺应需求趋势，将得到大规模应用。
锂的化合物品种多，已得到实际应用的各种锂化合物相关产品多达100以上，例如，在润滑剂和轮胎中加入锂化合物能够提高产品性能。同时，锂及其化合物能够用作核反应堆的冷却剂、玻璃、陶瓷和电解铝等行业的工业添加剂。因此，锂元素及其化合物被称为“工业味精”。
由锂产品精加工所得的金属锂生产的铝锂合金和镁锂合金拥有抗疲劳、强度高、韧性好、重量轻、耐高温等优点，被广泛应用于航空工业中，并被誉为“明天的宇航合金”。尤其是镁锂合金，可用作飞机的结构材料，更可用作航天飞机的热防护舱以及人造卫星、导弹弹头的包覆材料。另外，这两种合金在汽车工业中的用量也逐年增加。
图表 2：锂产业链全图
锂矿石或盐湖含锂卤水
工业级碳酸锂
电池级碳酸锂
正极材料
锂电池锂单合金金属锂
氯化锂
氢氧化锂
锂基脂等润滑剂丁基锂
化工、玻璃、制药、瓷器、科研
高纯碳酸锂
某些工艺
某些工艺
某些盐湖精制卤水基本是氯化锂溶液
负极材料
来源：国金证券研究所
碳酸锂是锂产业链的核心原料
锂产品是将固体锂矿石或者含锂盐湖卤水中浓缩物提纯并精加工后形成的
产品。根据加工难度、工艺水平和技术含量等因素，锂产品可以分为基础锂产品和高端锂产品两类。
基础锂产品一般指工业级碳酸锂、工业级氢氧化锂等大宗产品；
高端锂产品包括电池级碳酸锂、电池级氯化锂、电池级氢氧化锂、高纯碳酸锂、电池级金属锂等。
图表3：锂是电池产业链中的重要组成部分
来源：国金证券研究所
从锂产业链结构可知，碳酸锂是制备各种高端锂产品的重要源头。
通过酸溶解、碱沉淀等化学反应，碳酸锂可以制得氯化锂和氢氧化锂两种基础锂产品，对应金属锂及润滑脂等下游应用。
通过溶解、除杂等工艺，由碳酸锂可制得氟化锂、医用碳酸锂以及电池级碳酸锂，其中氟化锂用于陶瓷、化工等行业，医用碳酸锂用于制药，电池级碳酸锂用于生产锂电池。
图表 4：碳酸锂简介：特性、用途及产品类型
碳酸锂
英文Lithium Carbonate 分子式Li 2CO 3
产品用途
1、工业级碳酸锂：碳酸锂含量98.0~99.0%
2、荧光级碳酸锂：碳酸锂含量95.0~99.9%
3、电池级碳酸锂：碳酸锂含量99.5%
4、医药级碳酸锂：碳酸锂含量98.5%
5、高纯级碳酸锂：碳酸锂含量99.99~99.999%
物化性质
白色单斜晶系粉末，微溶于水，不溶于醇，溶于酸；600摄氏
度以下对热稳定，618摄氏度后分解为Li 2O 与CO 2用于电池、玻璃、陶瓷、医药、半导体、原子能等部门，也用
于制取锂化合物
产品类型（参照国标）来源：国金证券研究所
技术比较：盐湖与矿石各有优劣、较长时间内并存
碳酸锂提锂技术工艺简述
按使用资源的不同，碳酸锂生产工艺主要分为两大类：矿石提锂和盐湖提
锂。
矿石提锂指以锂辉石、锂云母等固体锂矿石为原料，生产碳酸锂和其他锂产品。矿石提锂历史悠久，技术相对成熟，其工艺主要有石灰石烧结法和硫酸法。目前最普遍的方法是硫酸法，其主要工艺是：将锂辉石（一般含氧化锂4~6%）进行焙烧，再用硫酸溶解生成硫酸锂，经浸出、净化、蒸发、沉锂、干燥等工序，制得初级碳酸锂产品。
盐湖提锂指从含锂的盐湖卤水中提取碳酸锂和其他锂盐产品。盐湖卤水提锂通常要经过盐田日晒、分阶段得到不同盐类、盐溶液提纯等阶段，最后将锂盐从溶液中分离提取，得到所需锂盐产品。目前盐湖提锂技术主要有沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法等。
图表5：矿石提锂和盐湖提锂工艺路线概况
锂辉石
选矿
锂辉石精矿
硫酸焙烧
浸出分离
硫酸锂溶液
浸出分离
洗涤干燥
提纯
碳酸锂
盐湖卤水分布盐析喷雾干燥煅烧含锂氧化镁
洗涤浓缩
纯碱沉淀提纯碳酸锂
矿石提锂
盐湖提锂
来源：国金证券研究所
图表6：矿石提锂与盐湖提锂主要技术比较
来源：国金证券研究所
技术概述：总量看盐湖锂占优势、矿石锂集中于高端产品
上世纪80年代，全球碳酸锂产能和产量一度以矿石提锂为主。盐湖提锂
从70年代开始研发，90年代国外公司在卤水提锂技术方面实现突破，同时卤水资源得到综合利用，分摊核算后的碳酸锂生产成本大大低于矿石提锂，推动盐湖提锂发展。目前，矿石提锂产量份额被大大压缩，盐湖提锂占锂产品总产量的85%以上。
矿石提锂的工艺技术经过数年发展已较为成熟。该工艺所处理的原料为锂辉石精矿，原料化学组成较稳定，除硅铝等主要杂质外，其它杂质含量均较低，工艺过程易于控制，产品质量稳定可靠，较易制备高纯度锂产品。
盐湖提锂的卤水原料中钾、硼、镁等元素众多，物理化学性质特殊，提锂工艺受资源禀赋与技术水平的制约很大，特别是镁与锂的化学性质极其相似，两种元素难以分离。
盐湖提锂生产过程不易控制，因而产量、质量波动较大。到目前为止，盐湖卤水提锂的直接产品仅能作为工业级碳酸锂，还需要对其进一步加工才能转化为电池级碳酸锂、高纯碳酸锂等高端锂产品。
图表7：盐湖提锂技术之吸附法
图表8：盐湖提锂技术之萃取法
盐湖卤水
含Ca，Mg渣NaCl晶体Li 2CO 3产品
滤液
来源：国金证券研究所
来源：国金证券研究所
图表 9：矿石提锂与盐湖卤水提锂对比
来源：Internet ，国金证券研究所
提锂方式锂储量直接锂产品副产品 矿源品质要求
提锂技术要求
各种锂化合物无工业级碳酸锂
钾肥、硼肥等
近期矿石提锂高纯产品略占上风
工业级碳酸锂市场中，盐湖提锂成本优势明显：盐湖卤水生产工业级碳酸锂成本约为锂矿生产工业级碳酸锂成本的50%，1997年盐湖提锂实现工业化后，带动工业级碳酸锂价格整体下降，一度将矿石提锂逼入绝境。
电池级碳酸锂市场中，矿石提锂成本较低：盐湖卤水提锂所制得的工业级碳酸锂还需要通过碳化、酸化、氢化等方法得到电池级碳酸锂，因此盐湖提锂所得电池级碳酸锂并不具备成本优势，每吨生产成本略高于矿石提锂。
两种提锂路线各有千秋，原料和产品等级差异化，预计在未来的5至10年内将并存：盐湖提锂生产低纯锂产品具有成本核算优势，但产能所受限制多，对资源禀赋要求高，生产高端锂产品基本无优势；矿石提锂生产中高端锂产品成本略占优势，对矿源要求一般，提锂技术相对简单，工艺和质量稳定性更高。
高纯碳酸锂产品的需求增长更快，将提升对矿石提锂的需求：2000年以来，高端锂产品应用范围日益扩大，特别是电子产品的热销带动了锂电池需求，对电池级碳酸锂的需求也相应快速增长，军工、航天等快速增长的应用领域所需锂源也均为高纯碳酸锂。
盐湖提锂：成本低、但通用性差、长期看潜力大
盐湖提锂最大难点：镁锂分离
两个因素对盐湖提锂难度有重大影响：1、盐湖中锂含量：通常盐湖锂含量与提锂成本成反比；2、盐湖中镁锂比：一般镁锂比越小越好。
造成镁锂难以分离的根本原因是该两种元素性质相近导致主要化合物的性质类似：镁锂两种元素在元素周期表上处于对角位置，两种元素离子质量均较轻，化学性质极其相近，对应的碳酸盐、氢氧化物都不溶于水，即限制了沉淀法的使用条件。
目前盐湖提锂主要适用沉淀法提锂，但是如上文所分析，沉淀法适合于镁锂比低的卤水，但高镁锂比盐湖的提锂方法还在研究中，进展较慢。
图表10：矿石提锂成本
图表11：盐湖提锂成本
2007
20082009原材料：
锂辉石（元/吨）
2010.342279.40
2025.51纯碱（元/吨）
1304.231639.211140.88硫酸（元/吨）
645.091133.14351.33产品成本：
工业级碳酸锂（元/吨）
28965.4529331.9625589.87电池级碳酸锂（元/吨）
31021.7231379.16
27076.63
镁锂比：1比1 （2009）制造流程原材料成本（元/吨碳酸锂）
去镁熟石灰1224调整PH 盐酸136去硫酸盐氯化钙1632转为碳酸盐碳酸钠5168
产成品成本工业级碳酸锂15415.6电池级碳酸锂
27250
来源：国金证券研究所
来源：国金证券研究所
盐湖提锂：提工业级产品成本低但技术通用性差
目前盐湖锂主要由SQM 、FMC 和Chemetall 三家公司提供，其控制的盐湖自然禀赋较好、镁锂比较低，采用碳酸盐沉淀法即可。
FMC 开发的阿根廷翁布雷穆尔托盐湖，其卤水镁锂比为1.2:1，Chemetall 开发的美国银峰盐湖，其卤水镁锂比为 1.5:1，SQM 开发的智利阿塔卡玛盐湖，其卤水镁锂比为6:1。
作为对比，玻利维亚的乌尤尼盐湖，含锂量世界第一，但镁锂比高达22:1，SQM 、FMC 均对其进行过开发尝试，均未获成功，至今未能实现工业化生产。
截止目前，国外尚未研发出从高镁锂比盐湖中提锂的相对完善的工业化生产技术。
图表 12：镁锂元素在元素周期表中的相对位置很近
来源：国金证券研究所
图表13：盐湖卤水沉淀法提锂原理、主要缺陷及发展方向
来源：国金证券研究所
图表14：世界主要锂资源盐湖镁锂比
Mg/ Li 比 6.225(Li 0.06%) 1.50.0140.3265.57Mg/ Li 比
114
92.3
1837
133
9.286
2000
西台吉乃尔盐湖名称盐湖名称大柴旦一里坪察尔汗大盐湖乌尤尼死海阿塔卡玛翁布雷穆埃尔托银峰地
下卤水扎布耶东台
吉乃尔来源：国金证券研究所
国内对于使用沉淀法提锂尚处于研究阶段，产业化需要更多努力。
最有发展前景的工艺是硼镁、硼锂共沉淀法。原理上讲，该方法不需
要新增其他辅助原料，但对溶液温度及各种离子浓度有一定的要求，成本相对其他盐湖提锂方法较低，有利于工业化生产。
目前国内盐湖提锂企业主要依托当地盐湖特点进行开发，无通用盐湖提锂工艺可用：如西藏扎布耶盐湖采用碳化法，东台吉乃尔湖采用煅烧浸取法，察尔汗盐湖区采用许氏法（泵吸法），但是产量均较小，技术瓶颈明显，没有实质性的突破，也减慢了资源利用的进度。
扎布耶盐湖主要生产工艺流程晶间卤水石盐池卤水酸化提硼
镁盐池
水氯镁石和锂混盐碳酸锂产品
石盐
来源：国金证券研究所
总得来说，国外锂产品巨头和我国盐湖提锂企业的主要差异在资源禀赋而非技术水平：
国外三家巨头生产碳酸锂成本低以及大规模生产的主要原因不在于镁锂分离技术上的优势，而是资源禀赋优良，同时各元素综合利用，通过开发各种产品，摊薄了碳酸锂的平均成本。
国内盐湖的资源情况远不如国外，基本都面临海拔高、交通不便、盐湖资源镁锂比高等问题，同时产品结构较为单一，导致国内盐湖提锂成本高于国外企业成本。
图表15：智利阿塔卡玛盐湖生产碳酸锂的工艺流程图
来源：国金证券研究所
国外巨头采用的沉淀法较为成熟，成本主要为纯碱等原料，原料市场
成熟，原料价格稳定，因此其提锂成本大幅下降可能性较小。
相反，国内盐湖较差的资源禀赋迫使我国企业通过自主研发克服技术瓶颈，不断提高综合开发实力，有望走出“先苦后甜”的道路，大幅降低提锂成本，后来居上。
盐湖工业级碳酸锂提纯成本尚无明显优势
电池级碳酸锂的要求产品中的碳酸锂含量达到99.5%以上，其市场价格远高于工业级碳酸锂，工业级碳酸锂需要提纯才能转化为电池级碳酸锂。
纯化的基本方法是还是利用锂元素与杂质元素的物化性质差异而将其分离，但镁锂物化性质类似，进一步提纯过程中仍面临此问题。
将工业级碳酸锂进一步提纯为电池级等高纯碳酸锂产品的主要途径有苛化法、电解法、氢化分解法等。
图表17：国内盐湖卤水资源提锂技术、主要优缺点及技术瓶颈
来源：国金证券研究所
图表18： 西台吉乃尔盐湖卤水沉锂工艺路线图
来源：国金证券研究所
图表 19：矿石提锂与盐湖卤水提锂直接产品纯度比较
组成(%)
Li2CO3Na K Fe Mg SO4Cl 卤水提锂产品98.220.120.00150.00690.010.350.05矿石提锂产品99.75
0.0145E ‐050.00050.0030.0533E ‐04
来源：国金证券研究所
苛化法是将工业级碳酸锂用石灰苛化（即与强碱反应），经除杂处理
后转化成氢氧化锂，再用二氧化碳碳化制取高纯碳酸锂。
电解法是用盐酸处理工业碳酸锂，除去酸不溶物和钙镁等杂质后,通过电解制得高纯氢氧化锂溶液之后，利用CO 2碳化法制取高纯碳酸锂。
氢化分解法是将碳酸锂转化成溶解度较大的碳酸氢锂，而大部分杂质(如Ca 2+、Mg 2+等) 不被氢化，以不溶性碳酸盐的形式通过过滤除去，然后加热碳酸氢锂溶液制得高纯碳酸锂。
重结晶法时利用Li 2CO 3在水中的溶解度在高温时比低温时更小,而一般杂质的溶解度随温度的降低而减小，可在高温时溶解Li 2CO 3,，冷却析出,控制在适当的温度下过滤结晶析出Li 2CO 3，从而获得高纯度的产品。
由提纯的主要途径可知，基本方法都是先将工业级碳酸锂溶解，再经过处理，最终重新分离出高纯碳酸锂，其生产工艺复杂、耗时，大大提高成本，降低资产周转率。
因此，工业级碳素锂提纯至高纯碳酸锂的发展还是有赖于镁锂分离技术的进步，通过工业级碳酸锂制造电池级高纯碳酸锂的成本较高，镁锂分离技术进步缓慢。
盐湖提锂长期潜力大
中期来看，高纯碳酸锂产品的需求增长更快，将提升对矿石提锂的需求：2000年以来，高端锂产品应用范围日益扩大，特别是电子产品的热销带动了锂电池需求，对电池级碳酸锂的需求也相应快速增长，军工、航天等快速增长的应用领域所需锂源也均为高纯碳酸锂。
长期来看，从可采资源储量和技术挖潜角度来讲，盐湖提锂更具潜力
卤水锂资源储量更大，相对更方便利用：卤水锂资源占总比例超过60%，且部分新发现的锂矿石地处偏远、矿脉较薄、难以开采。
盐湖提锂相关技术尚待进步，但大量投入之下，可能降低工业级产品成本，进而降低高纯产品成本：国外三大碳酸锂制造商突破卤水提锂技术瓶颈后，已完全关闭其各自的矿石提锂生产线，明确了自身技术发展方向；国内研究的主要方向也是盐湖提锂。因此，对盐湖技术的不断投入有望进一步提升盐湖提锂竞争力。随着盐湖提锂相关技术的缓步发展，工业级产品成本进一步降低，即便提纯成本无法下降，盐湖生产高纯产品的成本也可能低于当前略具优势的矿石提锂。随着盐湖系工业级产品和提纯产能的不断提升，矿石提锂的市场份额可能面临盐湖产品的威胁。
图表 20：几种主要途径的缺陷
此方法需要精制的石灰乳,纯度要求很高。而且对于苛化时,Li2CO3 与石灰乳用量的比例关系、苛化时间、温度等都有较严格的要求
电解槽需要高价耐腐蚀材料,而且电解的电耗大,对膜的要求也很高。这些都制约了该方法的产业化
缺陷
工艺复杂，对反应温度、搅拌速度及CO2的通入速度,反应时间都有比较严格的要求
氢化分解法
电解法
苛化碳化法
重结晶法
该方法简单易行,除杂效果较好,但Li 2CO 3的溶解度小,操作周期长
主要方案
来源：国金证券研究所
全球供需分析及价格变化
供应情况：储量丰富，近期有效产能不会大幅提升
锂矿资源总量不小：2009年已知的全球锂资源储量超过2600万吨，且不
时发现新的锂资源，如近期发现的阿富汗和斯洛伐克锂矿脉。
近期产能不会大幅提升
矿石提锂主要是由中国生产，但主要公司目前没有产能提升规划。 盐湖提锂国内技术不成熟，尚处于边研究、边生产阶段，同时配套设备不齐全，产能提升受工艺和自然条件等的制约，提升速度缓慢。
迫于环保压力、能源供应困难、开采成本上升、资源开发难度增大等
因素，国外主要提锂企业近几年产能基本保持不变。
图表
21
：碳酸锂资源储量分布（
2009
）
来源：国金证券研究所
图表22：全球锂矿石资源量（单位：万吨）
图表23：全球盐湖锂资源量（单位：万吨）
283.00
230.00
100.00
85.00
75.00
26.28
25.56
10.00
8.50
5.67 1.40 0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
美国
刚果俄罗斯塞尔维亚中国澳大利亚
加拿大奥地利巴西津巴布韦
芬兰
4
260
550
255
690
100
200
300
400
500
600 700 800
美国
中国
玻利维亚
阿根廷智利
来源：国金证券研究所 来源：国金证券研究所
资源、技术、渠道构成“三道护城河”，垄断格局难以改变，同时行业可能形成价格联盟，限制产能提升
锂产业属于资源型行业，世界现有优质矿石资源以及盐湖资源已经被各大公司瓜分完毕，新进入者难以获得大规模的优质资源基础；
提锂技术难度大，技术专家少，投入风险高；现有公司技术研发时间长，优势明显；在不拥有资源的情况下，即便摸索出技术也无法开采相应资源；
高端锂产品具有较高的市场进入壁垒，质量认证复杂，上下游企业合作密切，用户承担新进入者产品风险的意愿较低。
新进入公司虽然提出产能规划，但大部分处于准备阶段，短时间难以改变产
业格局：由其他提锂企业的发展历程可知，产能建设到达产往往需要长时间的工艺调整和经验积累，达产速度缓慢。
图表24：主要矿石提锂厂商情况总结
来源：国金证券研究所
图表25：主要盐湖提锂厂商情况总结
来源：国金证券研究所
图表26：全球提锂行业新进入者资源、规划产能及其投产时间 来源：国金证券研究所
根据目前各企业生产状况以及新进入厂商投产计划，我们预期未来五年有效
产能基本稳定：盐湖提锂产量受主产品需求限制，但由于矿石提锂的存在，碳
酸锂总产量可随下游需求而调节。
需求分析：锂电池逐渐成为主要下游，推动碳酸锂需求增长
碳酸锂及其衍生品被广泛应用于电池、陶瓷、润滑脂、炼铝、制冷、连铸、制药等领域。
电池：包括一次电池（如计算机用纽扣电池）和二次电池（如手机、电脑以及电动汽车用充电电池），碳酸锂是制备正极材料的必需原材料；
玻璃：在耐热玻璃、玻璃纤维及光学玻璃的生产过程中，碳酸锂不仅能降低玻璃的熟化、熔化温度，提高玻璃的密度和强度，而且还可以改善玻璃的粘性、热膨胀性等许多重要性能；
陶瓷釉料：在陶瓷制造过程中加入适量的碳酸锂可增加产品的透明度，增加耐磨性，降低膨胀系数和熔融温度，减少燃料消耗，延长熔炉寿命；
润滑脂：锂提供润滑脂中的增稠剂，使其在各种温度下保持润滑性；
炼铝：用含有0.4%‐1.5%碳酸锂的炭质材料代替普通的活性碳材料做阳极，能将阳极的过电位降低150‐200mV ，生产每吨铝可节约用电300‐600kwh ；
图表27：全球部分提锂厂商的技术特点
来源：国金证券研究所
制冷剂：目前50%浓度的溴化锂溶液已经大量用作高楼、工厂等大型
吸收式空调设备的制冷工作介质；
连铸：应用于钢铸件的保护渣，在连铸保护渣中添加锂可助熔合，提高流动性，从而改善连铸的粘度和流动；锂也应用于铁铸件如发动机体的生产，以降低开裂，从而减少次品数量；
制药：碳酸锂可用作安眠药和镇定剂，可治疗神经性厌食、酒瘾症、痉挛斜颈、关节炎、癫痫等，且已成为治疗狂躁症的首选药物；
橡胶：使橡胶寿命延长4 倍以上。
2000‐2008年碳酸锂需求增长较快，09年受金融危机影响需求有所下滑，电池是增长最快的下游
碳酸锂总需求量2000‐2008年保持年均7%以上复合增长率，其中电池的复合增长率达到21%，主要受益于2000年以来手机、电脑等电子产品的普及，陶瓷与玻璃行业具有一定周期性，润滑脂、制冷剂、连铸、橡胶以及制药都保持5%以上复合增长率，炼铝用碳酸锂在下降，复合增长率为‐1.5%；
2008年末至2009年底的金融危机对下游各应用领域都有影响： 陶瓷与玻璃、润滑脂、炼铝、连铸、橡胶等领域同比下降幅度超过20%；
电池用碳酸锂虽仍保持增长，但增速大大放缓；
制冷剂行业碳酸锂需求2009年同比上涨9%，主要原因是金融危机对其影响在08年就已显现出来，08年用量同比下降21%，为下游需求中下降最大的行业，在08年低基数的影响下，09年出现反弹；
图表 28：碳酸锂下游应用分布（2009）
陶瓷&玻璃
31%
电池23%
润滑脂9%炼铝6%
制冷剂6%
铸件4%橡胶4%制药2%其他15%
来源：国金证券研究所
2010年后，碳酸锂需求进入复苏阶段，年均增速超10%：我们根据碳酸锂下游各应用情况以及历史复合增长率，对未来五年需求总量进行了测算，关键假设及主要下游行业分析如下：
锂电池市场高速发展，刺激碳酸锂需求快速增长
锂电池作为锂产品下游中占比最大的应用领域，近年来随着手机、笔记本电脑等便携电子设备的普及实现了高速增长。
图表 29：碳酸锂下游需求发展回顾
20000
400006000080000100000
1200002000200120022003200420052006200720082009
碳酸
锂
用量
（吨
）
其他制药
橡胶&热塑性塑料连铸制冷剂炼铝润滑脂电池
陶瓷&玻璃
来源：国金证券研究所
图表 30：下游各行业碳酸锂需求预测
‐20%
‐15%‐10%‐5%0%5%10%15%20%0
500001000001500002000002009
2010E
2011E
2012E 2013E 2014E 2015E
碳酸
锂需求
量（吨）
其他制药
橡胶&热塑性塑料连铸制冷剂炼铝润滑脂电池需求陶瓷&玻璃同比增速
来源：国金证券研究所
图表31：全球碳酸锂相对供需预测
0%
20%40%60%80%100%0
500001000001500002000002500002009
2010E 2011E 2012E 2013E 2014E 2015E
碳酸锂
（吨
）
总需求
产能产能利用率
来源：国金证券研究所
2000至2008年间，锂电池用碳酸锂需求市场需求的年均复合增长率
达到20.68%，这期间的碳酸锂基本全部用于电子产品用锂电池。
综合考虑快速增长的手机、数码电子产品及电动工具用锂电的发展，以及电动汽车大及电动自行车用电池中的锂电池份额的快速提升，预计2010年锂电池对电池级碳酸锂的需求将超过2.6万吨，2012年将超过4万吨，2015年将接近8万吨，年均需求增速约为25%。
高端玻璃产品市场的稳定增长确保相应碳酸锂需求周期性减弱，保持缓步上涨
碳酸锂主要用于耐热玻璃、玻璃纤维及光学玻璃的生产，碳酸锂的加入能够提高产品出产率及产品性能，还能作为昂贵原料的替代品，是玻璃生产中必备原料之一；同时，随着锂在玻璃中各种新的作用及机理不断发掘，该行业对碳酸锂的需求将保持增长。
玻璃下游市场涉及建筑、汽车、能源、航天航空等各产业，玻璃产品兼具消费和高科技属性，保证了整个行业产量稳定增长。
2001‐2008年，玻纤行业产量增速保持在30%左右，仍有很大提升空间：09年中国的人均玻璃纤维消耗量是0.5公斤，而欧洲则达到人均1.2‐1.5公斤，美国更是超过人均3公斤的消耗量，未来市场前景颇为可观。
随着光器件在通信中的地位逐步提高以及光学应用的不断推广，对各种光学玻璃的需求也将不断提升。
碳酸锂是陶瓷产业减能耗、环保的有效途径之一，需求量料将提高
加入碳酸锂能够使釉面光润，提高坯釉结合性能，提高陶瓷制品的抗热震性，更重要的是降低能耗，从而有效降低成本，提高企业竞争力：陶瓷生产坯料中加入2%锂辉石一般可降低温度30～49℃；釉料中加入2%锂辉石，可降低熔融温度20℃左右，
图表 32：不同类型电动汽车中的电池级碳酸锂用量估计
来源：国金证券研究所
图表 33：锂电池对碳酸锂需求发展预测
0%
5%10%15%20%25%30%0
10000
20000300004000050000600007000080000900002009
2010E
2011E
2012E
2013E
2014E
2015E
同比
增速（
%
）
碳酸锂需求（吨
）来源：国金证券研究所
电动汽车类型
动力系统模式
电池类型电池级碳酸锂用量
HEV 内燃机为主，电池动力辅助镍氢电池-锂电HEV 内燃机为主，电池动力辅助锂电池5公斤PHEV 电池动力为主，内燃机辅助锂电池25公斤BEV
储能电池提供全部动力，无内燃机
锂电池
50公斤
陶瓷需求近年不断增加：自2004年至今，我国陶瓷砖产量连年大幅增
长，每年增加6亿平方米以上。尤其是近几年，每年新增窑炉超过200多条。到2009年底，我国的陶瓷砖产量超过66亿平方米，人均达到4.48平方米。
2011至2015年，全球宏观经济局势企稳并进入缓步复苏阶段，我们选取除电池和玻璃陶瓷外的其他下游应用行业在2000‐2008年间的年均复合增长率作为未来5年的预期增长率。
价格趋势：行业集中度高，需求变动推动价格变动
供求力量对比非价格决定因：2003至2008年，碳酸锂行业一直处于供大于求状态，且产能利用率基本稳定，但同期碳酸锂价格在处于高速上升期，从2003年每吨1814美元一直上升至2008年每吨6500美元左右，09年产能利用率和价格均出现下降。
并非成本推动型行业：以矿石提锂方法为例，成本占比较高的锂辉石矿价格变化态势略滞后于碳酸锂价格变化，且海外的锂辉石开采成本并未发生大幅提高，说明碳酸锂价格上升带动原材料价格上升，成本变化并非是碳酸锂价格变化的主要驱动因素。
图表 34：陶瓷&玻璃行业碳酸锂需求预测
50001000015000
20000250003000035000400002009
2010E 2011E 2012E 2013E 2014E 2015E
碳酸锂需求量
（
吨）
来源：国金证券研究所
图表35：碳酸锂产品总体供需对比及价格变化
图表36：碳酸锂产能利用率
10002000300040005000600070000
20000
4000060000800001000001200001400002000200120022003200420052006200720082009
需求
产能价格（$/吨）
0%
10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%0
20000
4000060000800001000001200001400002000200120022003200420052006200720082009
需求产能产能利用率
来源：国金证券研究所
来源：国金证券研究所
行业集中度高，部分解释价格变化：全球三大厂商SQM 、Chemetall 、FMC 共占市场份额69%，行业集中度高，主要厂商对下游企业的议价能力很强，几乎拥有定价权，可按照市场需求情况和自身需要调节价格，部分解释了在全球供大于求的情况下碳酸锂价格逆势上扬的现象。
需求变动推动价格变动：高行业集中度可以部分解释碳酸锂的价格上涨，但是仍无法充分支撑供大于求状态下价格的持续上升，而下游需求的变动是主要供应商确定碳酸锂价格的主要考虑因素，价格变化基本与需求变化同步。
图表 37：原材料价格变化滞后于碳酸锂价格变化
50001000015000200002500030000350004000045000
50000
500
10001500
200025002003
200420052006200720082009
锂辉石（元/吨）纯碱（元/吨）硫酸（元/吨）
碳酸锂（右轴，元/吨）
来源：国金证券研究所
图表 38：碳酸锂市场份额分布（2009）
SQM 31%
Chemetall 19%
FMC 20%
中国29%
其他1%
来源：国金证券研究所
国内外从盐湖卤水中提锂工艺技术研究进展 * 刘元会1,2 邓天龙1* * (1.中国科学院青海盐湖研究所,西宁810008;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要:金属锂及其化合物在能源和新材料方面具有重大应用前景,盐湖卤水提锂将成为21世纪锂盐生产的主攻方向。本文综合分析了国内外盐湖卤水提锂的工艺技术,提出了盐湖卤水提锂的发展趋势。关键词:盐湖卤水 锂资源 提锂 碳酸锂 *资金项目:中国科学院/百人计划0项目(0560051057)资助。**通讯作者:邓天龙,E 2mail:tldeng@https://www.doczj.com/doc/d73445865.html, 。 Progresses on the Process and Technique of Lithium Recovery from Salt Lake Brines Around the World * LIU Yuanhui 1,2 DENG Tianlong 1* * (1.Qinghai Institute of Salt Lakes,Chinese Academy of Sciences,Xining 810008; 2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039) Abstr act:Metallic lithium and its compounds have bright prospects in the fields of energy sources and new materials.In t he new century,it will be a new approach to recover lithium from salt lake brines for the industr y of lithium salts.In the paper,the processes and techniques for lithium r ecovery from salt lake brines were synthetically analyzed,and the devel 2opmental trend for lithium separation from salt lake brines was also pointed out.Key words:salt lake br ine,lithium resources,lithium r ecovery,lithium carbonate 前言 自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水及地热水中。据统计,盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的70~80%,因此盐湖卤水提锂将成为锂盐生产的主攻方向。近年来,智利的阿塔卡玛(Atacama)盐湖,美国的西尔斯(Sear 2les)湖,银峰(Silver Peak)湖地下卤水和阿根廷Hombe Muerto 盐湖,形成较强的生产能力。目前,全球从卤水中生产的锂盐产品(以碳酸锂计)已占锂产品总量的85%以上。 阿塔卡玛盐湖资源的开发是九十年代世界盐湖资源开发的典范之一。随着1997年智利敏萨尔公司对阿塔卡玛盐湖锂盐的成功开发,其碳酸锂产品以其质量好、成本低(<1000$/t Li 2CO 3不到),已占领了国际锂盐市场。近年来,我国逐步加强盐湖化工生产,但盐湖资源综合利用程度低、加之锂镁比高而被排放废弃,既造成了资源的浪费,也严重地制约了盐湖产业的发展。 纵观国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法,归纳起来主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸 附法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法和电渗析法等。其中沉淀法、萃取法、离子交换吸附法和碳化法研究得广泛深入,是主要的盐湖卤水提锂方法,从卤水中提取锂盐在工业上一般都是采用蒸发)结晶)沉淀法,该法的最终产品一般都是碳酸锂。本文针对国内外盐湖卤水提锂研究进展进行了归纳总结。 1 沉淀法 沉淀法从盐湖卤水中提锂包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法以及最近出现的硼镁、硼锂共沉淀法等方法。1.1 碳酸盐沉淀法 碳酸盐沉淀法从盐湖卤水中提锂是最早研究并已在工业上应用的方法,该方法是将工业纯碱加入浓缩的盐湖卤水中使锂以碳酸锂形式析出。此法适宜于低镁锂比的盐湖卤水提锂。美国西尔斯湖、银峰锂矿及智利阿塔卡玛盐湖都采用此方法开发Li 2CO 3产品。Minsal 公司开发智利Atacama 盐湖卤水生产碳酸锂采取的工艺是:利用太阳能将卤水先后在氯化钠池和钾石盐池中沉淀出NaCl 和KCl, 第28卷2006年10月 第5期 69-75页 世界科技研究与发展 WORLD SCI 2TECH R&D Vol.28Oct.2006 No.5 pp.69-75
国内盐湖卤水提取碳酸锂生产工艺及现状盐类和碳酸锂都是我国经济发展中必不可缺的物资，同时对我国的国防建设也具有非常重要现实意义。近年来，锂电子电子已经成为化学电源行业发展的热潮，由于它具有不含铅汞，自放电速率低，环保等优势，因此目前在电源行业得到了较为广泛的应用。我国作为一个锂资源丰富的国家，在盐湖，温泉水等资源中都含有大量锂资源，同时由于工业排放大量废水，导致有害离子的产生，所以加强对锂资源的研究是非常有必要的。据工作人员调查，将锂电子的电池广泛的应用在相应领域中，不仅可以降低资源成本，还可以更好的满足电源市场的需求，因此必须提高对卤水提取碳酸锂相关工作的研究，从而有效地解决我国而临的资源紧缺的问题。 1卤水提取中碳酸锂技术工艺分析 根据锂资源种类的不同可以将锂资源提取技术分为这两类:盐湖卤水提取和矿石提取。锂资源提取技术历史悠久，在工作人员的努力以及有关部门的大力支持下，目前碳酸锂的提取技术已经相对成熟，其操作工艺主要包括酸法，酸法还包括了醋酸钠法，氯化钠法，硫酸法等，但是从目前实际情况看来，在固体采矿过程中提取碳酸锂比较
复杂，必须经过粉碎，磨矿，焙烧等工作流程才可以顺利的获取可溶态碳酸锂化合物，同时在此项工作的进行中还需要消耗大量酸碱以及能量，并带来设备严重腐蚀问题。现阶段我国工业级市场，碳酸锂的价格为36000元/t左右，如果将锂灰石作为碳酸锂的提取材料，才可以将其资源成本控制在26000元/t，节约成本为10000元/t，由于不能更好地满足行业需求，所以需要加强对盐湖卤水获取碳酸锂资源的大力研究，使其成为卤水取锂工作的主流技术。 1.1沉淀法 这种方法是最早在工业得到应用的方法，其中主要包含了铝酸沉淀法，碳酸沉淀法，其中的碳酸沉淀法主要应用在工业生产过程中，这种方法的应用原理为:借助太阳能将蒸汽池中含有锂资源的卤水以自然蒸发的方式来进行浓缩，并进行拖硼酸化，并在锂含量得到标准，其浓度逐渐升高时，及时使用石灰将其中的镁除掉，最后将其以碳酸锂形式产生，并进行相应的干燥处理，成功得到碳酸锂产品。比如我国某研究学者也积极采用这种方法来进行碳酸锂的提取，从而发现这种方法具有一定的实效性，同时还具有反应速度快，准确度高等优势，因此将这种方法灵活的应用在碳酸锂产品的提取过程中可以取得更好
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。
盐湖卤水提锂技术文献综述 欧阳光明（2021.03.07） 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(11) 2TBP + Li+ + FeCl4= LiFeCl4· 2TBP (萃取)(13) LiFeCl4· 2TBP +HCl = HFeCl4· 2TBP+LiCI (反萃) (14)
式中FeCl3为络合剂；TBP为萃取剂；HCl为反萃剂，浓度为69mol/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11所示。 该工艺主要处理镁含量较低的卤水，处理高镁/锂比卤水耗碱量过大。经过近些年不断的改进，该方法已成为从镁含量较低的卤水中提取锂盐的主要方法。 近年来，已有将该方法用于从高镁/锂比水中提锂的相关报道：首先将盐湖晶间卤水进行自然蒸发浓缩，先析出部分氯化钠；然后
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。
盐湖卤水提锂技术文献综述 1、从盐湖卤水中提取碳酸锂得生产工艺 早期得锂盐大都从矿石中提取,但随着高品位锂矿石得不断减少与矿石提锂得成本不断提高,盐湖提锂逐渐引起人们得关注。盐湖提锂就是从上个世纪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,其碳酸锂得生产成本大大低于矿石提锂,推动了盐湖提锂得发展。目前盐湖提锂得生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法与电滲析法等。 1、1溶剂萃取法 溶剂萃取技术就是利用锂离子在液相与有机相中分配比不同而使锂离子得到纯化或浓缩。因为锂离子得水合能力很强,因此在萃取时通常要加入盐析剂来降低锂离子得水合能力。从卤水中萃取锂得体系可以分为单一萃取体系与协同萃取体系。最典型得萃取体系就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。 ?此方法得优点就是锂萃取率高,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; ?其缺点就是萃取剂价格昂贵且损失严重,萃取过程中需处理得卤水量大,设备腐烛较大,在生产过程中容易对盐湖与周边 地区造成污染。 1、2沉淀法 沉淀法就是向卤水中加入沉淀剂制备碳酸锂得方法,主要包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法与硼锂共沉淀法。 (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,其工艺方法就是先将卤水蒸发浓缩,再经酸化脱硼,然后除去剩余得钙镁等杂质离子,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、
专论与综述 盐湖锂资源分离提取方法研究进展 * 贾旭宏 1, 2 , 李丽娟 1 , 曾忠明 1 , 刘志启 1, 2 , 张波 1, 2 (1中国科学院青海盐湖研究所 , 中国科学院盐湖资源与化学重点实验室 , 青海西宁 810008; 2中国科学院研究生院 , 北京 100049 摘要 :介绍了我国盐湖卤水锂资源的特点和开发现状 , 对目前国内外盐湖卤水提锂的方法和技术的进展情况进行了综述和 评价 , 指出了适合我国盐湖卤水提锂的方法和今后的重点研究方向 , 希望能够为我国卤水锂资源的开发利用提供借鉴。 关键词 :盐湖锂资源 ; 卤水提锂 ; 开发技术 ; 综合利用 Progress of the M ethod -develop m ent of Separating and Extracti ng L ith i u m fro m Bri ne L akes *
JI A X u -hong 1, 2, LI L i -juan 1, ZE NG Zhong -m ing 1, LI U Zhi -qi 1, 2, Z HANG B o 1, 2 (1Key Laboratory of Salt Lake Resources and Che m istr y , Q i n gha i I nstitute of Salt La kes , C AS , Q inghaiX ini n g 810008; 2Graduate Un i v ersity of Chinese A cade m y o f Sciences , Be ijing 100049, Ch i n a Abst ract :The characteristics and explo ita ti o n sta t u s quo o f lith i u m resources i n do m estic sa lt lakes w ere introduced . The status quo and progress on ex traction m ethods of lit h i u m fr o m salt lake br i n es at ho m e and abroad w ere no t on l y re vie w ed but also evaluated . Furt h er m ore , the suitable m ethod of extracti n g lithium fro m sa lt lake bri n es and future research directions w ere po i n ted ou, t in hope o f prov iding so m e reference fo r the explo itati o n o f our do m estic lith i u m resources i n salt lakes . K ey w ords :lith i u m resources in sa lt lakes ; lith i u m extraction in br i n e ; pr ocessi n g techn i q ue ; integ rated utilization * 基金项目 :中国科学院科技创新资助项目 (编号 :2008-34 。 作者简介 :贾旭宏 (1985-, 男 , 汉族 , 甘肃人 , 主要从事盐湖提锂新工艺研 究。 :(, , E -m a i i l ac . cn 锂是 1817年由瑞典著名化学家贝齐里斯的学生阿尔费特逊 (August A r f w edson 在分析一种矿石的成分时发现的 [1]。近年来 , 世界对锂产品的消费量一直呈较快的增长趋势。锂是目前已知最轻、半径最小的银白色碱金属 , 因此锂及其化合物有许多特有的优良性能 , 用途非常广泛 [2]。锂及其化合物已广泛应用于玻璃、陶瓷、润滑、电子、冶金、医药、制冷、航空航天等行业和
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
化工能源 化 工 设 计 通 讯 Chemical Energy Chemical Engineering Design Communications ·190· 第45卷第6期 2019年6月 在现代科技高速发展的今天，锂作为一种活泼的碱金属在各行各业都有着重要的用途，例如在可以制作锂电池、固体燃料、飞机润滑剂、制冷剂等，其最重要的用途是作为新兴的核工业的能源。锂产量的高低，在一定程度上影响着新兴工业的发展，制约新技术的产生，所以国际上一般评价一个国家高新技术产业水平的重要指标就是锂产品消费量。 近几年，随着电子科技行业的飞速发展，锂产品在市场上的需求量呈高速增长态势，增长速度高达每年10%。在我国，锂资源的储量非常丰富，主要分布在青海、西藏盐湖中，特别是青海盐湖，初步探测青海湖的锂资源储量为2 447.38万吨，大约占我国锂资源总储量的83%，同时青海湖的锂资源储量也占全世界锂总储量的60%以上。西藏盐湖虽然也富含锂资源，但地理条件恶劣，以现有的工业技术手段很难有效的开采，因此，我国开采锂资源的重要基地便是青海盐湖了。1 青海盐湖的锂资源概述 1.1 锂资源的分布情况 目前经过探测，青海盐湖锂资源编入矿产储量丰富地段的多达10处之多，但因为地质环境、气候环境等原因，主要开采的地段是一里坪盐湖、西台吉乃尔盐湖、察尔汗盐湖的察尔汗矿区、别勒滩矿区、大柴旦湖以及东台吉乃尔盐湖。 1.2 卤水水化学特征 青海盐湖按其含锂卤水阴离子的不同可分为硫酸盐型盐湖和氯化物型盐湖，不同类型的盐湖其卤水水化学特征各有不同，硫酸盐型盐湖通常情况下镁锂比高于氯化物型盐湖。 青海盐湖卤水锂资源虽然总量高，但由于镁锂比高，杂质多等特点，所以锂含量的品位低，而导致锂含量低的这些因素直接影响着我国对锂资源的开采，要想获得大量的锂资源，必须要提高盐湖卤水提锂技术，优化提锂工艺。2 青海盐湖卤水提锂工艺 高镁锂比是制约青海盐湖开采锂资源的主要因素，镁锂比在（20∶1）～（1 200∶1）之间，开发我国青海盐湖锂资源的核心在于如何解决镁锂的高效分离。青海盐湖卤水提锂技术起步较晚，目前还处于开发的初级阶段，但通过近几年的发展，青海盐湖在卤水提锂技术上也取得了一定的成果，也摸索出一些卤水提锂的工艺，目前较为成熟的方法包括煅烧法、选择性分离膜法、吸附法、溶剂萃取法等。 2.1 吸附法 吸附法提锂工艺是把对锂离子具有选择吸附的材料作为吸附剂，其工作原理是让卤水中的锂离子吸附在吸附材料上，接着用洗脱液将锂离子从吸附材料上洗脱，之后分离锂离子与杂质，最后再将含锂离子的洗脱液浓缩，得到可以转化的锂资源。吸附法适用于锂含量低的卤水。如何选择吸附量大、选择性高、性质稳定的吸附材料是本法的关键。 吸附法的主要优势是操作简单、绿色环保、安全性高，但这种方法对吸附材料有特殊的要求、因此成本较高，且这样的吸附材料不易寻找，导致总体生产成本较高。2008年吸附法提锂技术开始在察尔汗盐湖使用，初期在颗粒破损、吸附材料溶损方面都存在一系列的问题，为了解决这些问题，科研团队又从俄罗斯引进离子交换吸附法，以提升提锂技术，由此吸附法提锂技术迎来事业的春天。 2.2 煅烧法 煅烧法提锂工艺的主要提锂对象是高镁锂比卤水，高镁 锂比卤水为富锂的水氯镁石饱和溶液，这种原料只有温度在550℃以上的时候才会开始分解，分解后生成氧化镁固体和生成氯化氢气体，550℃下不发生化学反应。把煅烧后的煅烧物浸泡，锂盐易溶于水，去除不溶物的杂质，将过滤后的液体进行净化，经蒸发、加碱、沉淀等程序后，再将滤液烘干便提取了碳酸锂。 煅烧法提锂工艺是一个高耗能过程，且煅烧过程中会产生大量的氯化氢气体，会对设备造成严重腐蚀，环保压力大，锂收率低，产生且会产生大量的废渣，违背绿色经济的发展理念，面临淘汰。这种卤水提锂技术在2007—2011年青海盐湖的东台吉乃尔和西台吉乃尔都有应用，后来因为设备腐蚀严重，成本过高等原因，煅烧法彻底退出东台吉乃尔盐湖的历史舞台，西台吉乃尔盐湖2016年之后重新开始应用。 2.3 膜分离法 膜分离法的工作原理是选择透过性能的薄膜，通过外力的推动作用，把含有双组分或多组分的溶质、溶剂进行分离、提纯、浓缩的过程。青海盐湖提锂目前应用最广的膜分离法，便是镁锂分离和锂溶液的浓缩。 此法的分离效果好，没有废渣、废弃、废水的排放，绿色环保，流程中无危险操作，生产成本低。局限之处是对膜的质量和性能有较高要求。膜分离法是在西台吉乃尔盐湖2010年开始立项研究，经过科研团队反复实验和改进，最终开发出的盐湖卤水中深层分离纳滤膜技术，经过不断改进工艺和 （下转第207页） 摘 要：总结了目前青海盐湖锂资源分布的现状及青海盐湖水独特的化学特性，并将几种常用的卤水提锂技术进行了优点和缺点分析，同时将这些技术在青海盐湖的应用情况进行分析。目的在于发现最优的卤水提锂技术。对比发现，东台吉乃尔盐湖的离子选择性分离膜法和察尔汗盐湖采用的吸附法提锂工艺较为常用，是青海盐湖提锂的主要技术。 关键词：青海盐湖；锂资源；提锂技术；离子选择性膜；吸附中图分类号：TS396.5 文献标志码：B 文章编号：1003-6490（2019）06-0190-02 Lithium Resources and Lithium Extraction Technology in Qinghai Salt Lake Cao Zhao-jiang ，Gao Min ，Ning Zhan-yu ，Wang Wen Abstract ：The author summarizes the present situation of lithium resources distribution in Qinghai Salt Lake and the unique chemical characteristics of Qinghai Salt Lake water ，and analyses the advantages and disadvantages of several commonly used brine lithium extraction technologies ，and at the same time analyses the application of these technologies in Qinghai Salt Lake.The aim is to fi nd out the best technology for extracting lithium from brine ，and to fi nd that the ion selective separation membrane method in Dongtai Jinair Salt Lake and the adsorption method in Chaerhan Salt Lake are commonly used ，which are the main technology for extracting lithium from Qinghai Salt Lake. Key words ：Qinghai salt lake ；lithium resources ；lithium extraction technology ；ion selective membrane ；adsorption 青海盐湖锂资源及提锂技术概述 曹兆江，高 敏，宁占玉，王 雯 （青海锂业有限公司，青海格尔木 816000） 收稿日期：2019-03-14作者简介： 曹兆江（1991—），男，甘肃白银人，主要研究方向盐湖 资源开发存在的问题和对策。（暂无职称）
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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、碳化法和电渗析法等。 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。 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。
卤水提锂的萃取体系概述 张金才1,2,王敏2,戴静1,2 (1.中国科学院研究生院,北京100039;2.中国科学院青海盐湖研究所,青海西宁810008 摘要:介绍了国内外萃取法在含锂溶液,尤其在卤水中提取锂的部分研究进展情况,重点对各种萃取体系的机理和特点进行了说明,并对今后我国盐湖卤水萃取法提锂研究的方向进行了总结。关键词:锂;萃取;卤水 中图分类号:T Q131.11文献标识码:A 文章编号:1008-858X (200501-0042-07 0前言 近年来,由于金属锂具有比重最轻,化学活性强等特性,金属锂及某些锂的化合物在电池、致冷剂、润滑剂、受控核聚变反应等多方面的应用越来越广泛,对锂的需求量越来越大。另外,由于从溶液中生产锂的工艺简单、相对固体矿成本较低,所以盐湖卤水、海水、地下水逐渐成为国内外提取锂的研究焦点,其中以盐湖卤水等原料提取锂盐的份额逐年增加。 我国盐湖资源非常丰富,目前已探明的锂资源工业储量占世界第二,仅次于玻利维亚,其中青海和西藏盐湖卤水锂的远景储量与世界其他国家已探明的总储量相当[1]。然而,与国外许多盐湖卤水相比我国盐湖卤水镁锂的比值普遍偏高,从500到1800不等[2]。只有有效的将卤水中的镁锂分开,才可以达到提锂的目的,这也一直是困扰国内外研究者的技术难题。
溶剂萃取法作为当前国内外非常热门的盐湖提锂新技术,是利用有机溶剂对锂的特殊萃取性能达到提锂目的。该方法可以有效地分离碱金属和碱土金属,是一种比较有研究前途的提取锂的方法。萃取法提取锂早在20世纪30年代就被注意过,直到60年代才发展起来,其 研究的关键是寻找价格合适、对锂具有高选择性的萃取剂。到目前为止,对于溶液或盐湖卤水中提取锂的萃取剂及萃取体系的研究,大致 集中在以下几个方面:醇、酮及β-双酮类、有机磷类、季胺盐-偶氮类离子螯合-缔合类、冠醚类、肽菁类等,下面做具体介绍。 1醇、酮及β-双酮类萃取体系 醇类和酮类中被应用过的物质包括丙醇、异丙醇、戊醇、异戊醇、2-乙基己醇、丙酮、环己酮、甲基异丁基甲酮等。该类物质是最早用于萃取锂的萃取剂,其中2-乙基己醇和甲基异丁基甲酮在一些工厂中还被应用过。 曾经有人用戊醇从碱金属和碱土金属氯化物中分离氯化锂,共使用了20种有机溶剂,从用氯化钠溶液加压提取β-锂辉石中的锂而得的溶液中(含LiCl 、K Cl 、CaCl 2、MgCl 2、Fe 2O 3等萃取锂,结果得出,100%纯的正丁醇是最好的萃取剂,后者可萃取90%的LiCl ,且纯度可达99%。1937年Bardet 等从北大西洋的含锂200 微克/升的海水中,用戊醇从NaCl 中萃取分离锂[3]。E pstein 等用AlCl 3加石灰乳沉淀死海卤水中锂为铝酸锂,用盐酸溶解铝酸锂后,再依据 收稿日期:2004-08-03 作者简介:张金才(1975-,男,山东茌平人,在读硕士研究生,主要研究方向:盐湖硼资源的提取分离研究. 第13卷第1期2005年3月盐湖研究JOURNA L OF S A LT LAKE RESE ARCH
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
国外卤水锂资源及开发现状 盐湖卤水提锂发展至今已有20年左右的历史。由于盐湖卤水提锂工艺简单、能耗低、成本低,如此显著的优势,使盐湖锂资源的开发倍受青睐。国外利用盐湖卤水进行锂盐开发利用的有:美国的西尔斯(Searles)湖、银峰(SilverPeak)地下卤水、阿根廷的翁布雷穆尔托(HombreMuerto)盐沼和智利阿塔卡玛(Atacama)盐湖等。锂储量大但尚未生产的有:美国的大盐湖(The Great SaltLake)、前苏联的卡拉博加斯海湾、以色列和约旦的死海(Dead Sea)及玻利维亚的乌尤尼(Uyuni)盐沼等。 我国是一个锂资源大国,已探明的锂资源工业储量仅次于玻利维亚,约占世界的盐湖锂资源的1/3。我国锂资源主要赋存于盐湖卤水中,卤水锂占79%,仅青海和西藏盐湖卤水锂的远景储量能与世界其他国家已探明的总储量相当,是全球重要的锂资源之一。主要分布于青海柴达木盆地的大柴旦湖、一里坪湖、东台吉乃尔湖、达布逊湖、察尔汗盐湖等多个盐湖及西藏扎布耶湖、扎仓茶卡湖等15个盐湖,各盐湖卤水成分见表]所示。 表中国主要盐湖卤水化学成分 东台吉乃尔盐湖位于青海柴达木盆地的西北部,海拔2700m,气候干燥、降水量小(30. 24mm/a)、蒸发量大(2649. 6mm/a)、风速高、风期长、平均气压低。该盐湖属于硫酸镁亚型盐湖,卤水中锂、硼离子的含量较高,但卤水中镁的含量较高,提锂技术相对较复杂。中国科学院青海盐湖研究所的盐湖工作者已进行了多年的探索和攻关,在卤水提锂技术方面取得了突破性的进展,继2000年“东台盐湖锂矿年产50t碳酸锂试验”后, 2001年又完成了100t碳酸锂工业性试验,使中国典型的高镁锂比盐湖卤水提锂技术难题获得突破,其提锂工艺流程简单、合理,经专家论证,中国卤水提锂技术经济指标属于世界先进水平。在此为基础的“青海盐湖提锂及资源综合利用”的产业化示范生产项目正在建设之中,该项目建成之后,将形成年产能力为碳酸锂3000t、硫酸钾2. 5万t和硼酸2500t。 对我国盐湖锂资源开发的建议 (1)坚持以锂为主,兼顾其它的盐湖资源综合开发原则,提高其综合利用程度。国外盐湖开发的经验说明,盐湖资源的有效开发必须走综合利用之路,单一的开发
第４４卷第１３期２０１６年７月 广 州 化 工 ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．１３ Ｊｕｌｙ． ２０１６我国锂资源开发的生产工艺现状* 冉敬文１，２，刘 鑫１，裴 军２，尹文旭２ （１中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室，中国科学院青海盐湖研究所， 青海 西宁 ８１０００８；２黄冈师范学院，湖北 黄冈 ４３８０００） 摘 要：介绍了我国锂资源的概况，开发现状；根据我国锂资源开发的特点，详细阐述了生产碳酸锂的生产工艺，重点讨论了目前卤水提锂试运行的四种工艺，比较了其优缺点，提出了改进方向；探讨了工业化发展中存在的问题，提出了今后研究开发的方向，尖晶石型锰系列吸附剂因具有吸附容量大，吸附解析快，运行成本低，操作方便，适合所有体系等优点是优先发展方向。 关键词：锂资源；生产工艺；优缺点；发展方向 中图分类号：Ｏ６－１ 文献标志码：Ａ文章编号：１００１－９６７７（２０１６）０１３－０００４－０３ *基金项目：中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室开放基金（Ｎｏ：２０１５０００５１１）。 第一作者：冉敬文（１９７３－），男，特聘教授，主要从事功能材料合成和无机盐的分离提取研究。 ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＬｉｔｈｉｕｍＲｅｓｏｕｒｃｅｉｎＣｈｉｎａ* ＲＡＮＪｉｎｇ－ｗｅｎ１，２，ＬＩＵＸｉｎ１，ＰＥＩＪｕｎ２，ＹＩＮＷｅｎ－ｘｕ２ （１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎｄＨｉｇｈｌｙＥｆｆｉｃｉｅｎｔＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＳａｌｔＬａｋｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓ， ＱｉｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳａｌｔＬａｋｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＱｉｎｇｈａｉＸｉｎｉｎｇ８１０００８； ２ＨｕａｎｇｇａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｕｂｅｉＨｕａｎｇｇａｎｇ４３８０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｌｉｔｈｉｕｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｉｔｈｉｕｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｃａｒｂｏｎａｔｅｌｉｔｈｉｕｍｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｌｉｔｈｉｕｍｆｒｏｍｂｒｉｎｅａｔｐｒｅｓｅｎｔｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｓｐｉｎｅｌｔｙｐｅｍａｎｇａｎｅｓｅｓｅｒｉｅｓａｄｓｏｒｂｅｎｔｗａｓａｐｒｉｏｒｉｔｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｉｔｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌａｒｇｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ，ｆａｓｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｌｏｗｒｕｎｎｉｎｇｃｏｓｔ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒａｌｌｓｙｓｔｅｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｔｈｉｕｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ；ｍｅｒｉｔｓａｎｄｆａｕｌｔｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ 锂及其盐类是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略 物资，而我国锂盐产品的生产还远远不能满足国内需求，相当 一部分依赖进口，受制于人。另外，原油燃料在使用过程中排 放大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物，既浪费资源又污染 环境，已对人类生存提出了严峻挑战。因此，改变储能方式， 开发新的能源已迫在眉睫。其中，发展新能源环保汽车及其高 性能、大容量动力电池，已逐步成为全球范围的共识，我国现 有的碳酸锂产能在３．３万吨，其中电池级碳酸锂产能占１／３。 国内碳酸锂的供应量为１．２万吨，市场需求量为１．９万吨。在 此基础上如果每增加１０万辆新能源汽车，将拉动５０００～８０００吨 电池级碳酸锂的需求。预计２０２０年达到１５．５万吨［１］。这也为 锂盐的开发提供了绝好机遇。 １ 锂资源的现状 锂及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域，国际市场 上的需求量平均每年以７％～１１％的速度增加，２０１２年中国锂 离子电池产业规模达５５６．８亿元，十二五末增长到了１２５１．５亿 元，复合增长率达３０％以上［２］。我国锂资源相对丰富，从固态 矿来看，江西省宜春市有着丰富的锂矿资源，现探明可用的氧 化锂储量达到２５０万吨，占全国锂矿资源可用储量的５０％以 上，约占全世界的２０％［３］。尽管如此，锂矿石资源存在品位 低，开发成本高等特点，部分矿石需要进口，如江苏银河锂业 年产１７０００万吨碳酸锂完全从奥大利亚进口。而盐湖卤水中蕴 藏丰富的锂资源，占世界锂储量的６６％［４］，目前世界上有智 利、阿根廷、美国、澳大利亚和中国等１０余个国家正从事锂资 源的提取和开发工作，其中智利因其卤水丰富、成分单一、锂 离子含量高、分离提取技术相对简单而占有相当优势，产量逐 年上升，效益可观。我国盐湖卤水中锂资源占总储量的 ８７％［５］，主要分布在青海、西藏、新疆等盐湖卤水中，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８３７万吨和５０万 吨［６］。尽管储量丰富，但由于我国盐湖卤水镁锂比高、开采技 术难度大、成本高，难得有经济效益。因此，盐湖卤水提取锂