鉅大LARGE | 點擊量：298次 | 2023年10月14日
鋰材料提取技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進展
十一月二日，我國電動汽車百人會召開了"動力鋰電池材料及材料綜合利用"研討會，來自高校、科研院所、公司的60余名嘉賓就此主題進行了深入探討。以下是青海鋰產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長段東平在研討會上的發(fā)言整理：
鋰資源以及戰(zhàn)略概念
全球鋰資源分布比較廣，但儲量有限，目前來看重要集中在南美、我國以及非洲的一些地方。我國鋰資源分布集中在鹽湖和礦石當中，目前已探明儲量中，大概70%以上集中在青海的鹽湖里，還有一部分分散在礦山里。這兩種資源由于天生的稟賦不同，所以在后期的開采、提取、生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品質(zhì)量上都有差別。
就國內(nèi)的鹽湖資源來看，重要分布在西部的五個省份，但是有鋰資源的鹽湖只集中在青藏高原，這其中集中在青海的更多一些。西藏不允許建任何工業(yè)，因此，2013年青海和西藏經(jīng)過中央?yún)f(xié)調(diào)，在青海的格爾木市建立了藏青工業(yè)園，所以西藏以資源開發(fā)為主的工業(yè)體系現(xiàn)在都在青海，也就是現(xiàn)在和未來能夠建立鹽湖鋰資源提取開發(fā)的產(chǎn)業(yè)，都集中在青海。
根據(jù)美國地調(diào)局公布的一些數(shù)據(jù)，鋰資源的儲量每年都有新的調(diào)查數(shù)據(jù)，最近兩年依然在變化，這些數(shù)據(jù)還有待核實。根據(jù)2013年核實公布的數(shù)據(jù)，我國鋰資源總儲量占全球總量的20%左右。
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全球的鋰資源重要集中在鹽湖，從目前來看，技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)建設(shè)方面的基礎(chǔ)集中在對鹽湖資源的開發(fā)和有效利用上，因為鹽湖資源開發(fā)對環(huán)境的破壞目前來說是最小的，而對礦山的開發(fā)和開采破壞環(huán)境是及其嚴重的。我們可以分析一下國內(nèi)外鹽湖的情況，國外的一些鹽湖，本身成分上講，含量高一點的比如像阿卡塔瑪大概是0.15克升的量，其它地方只在幾十到幾百個ppm這樣的范圍，低一點在幾個ppm這樣的范圍，其中儲量最大或者品質(zhì)最好的還在開發(fā)過程中，現(xiàn)在開發(fā)最多的是玻利維亞的烏尤尼和阿根廷的里肯。
目前我國能夠開發(fā)的鹽湖都集中在青海，現(xiàn)在青海非常重要的幾個含鋰的大型鹽湖區(qū)一個是察爾汗鹽湖區(qū)域，另外是東臺、西臺和一里坪。從礦的稟賦來看，我們在鹽化工當中特別強調(diào)鎂鋰比例的問題，這使得難度和成本都大大提高。
今年八月份習近平總書記專門到了青海視察，特別指示了對鹽湖資源的綜合開發(fā)利用，其中最重要的就是鉀和鋰。有關(guān)鋰的問題，直接涉及到我們國家對外的依賴程度，同時涉及到我們國內(nèi)一直在開發(fā)的，比如像我國科學院正在研發(fā)的第四代核能系統(tǒng)等，其中所用到的一些高純度的鋰7原料，都要從鹽湖資源來獲得，因此我們把鹽湖資源的開發(fā)以及提鋰提到了重要的議事日程上來。
國內(nèi)鹽湖鋰資源開發(fā)現(xiàn)狀
目前，無論是礦石提鋰還是鹽湖提鋰都歸到五個方面：吸附法、焙燒法、萃取法、沉淀法、電滲析法。這五個方法在鹽湖資源的開發(fā)當中都有應用，有四個是集中在青海的鹽湖，其中沉淀法是在西藏的扎布耶鹽湖。
電滲析法是通過膜和電場的驅(qū)動，讓最小的離子通過膜，剩下的都流到膜的另一邊。其中，通過沉淀、電場的辦法有效消除掉鎂離子是技術(shù)的難點，所以解決這一問題是電滲析法的核心。由于要把鎂進行隔離，實現(xiàn)鎂離子在膜上面的吸附、粘結(jié)等效果，使得整個生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期都受到了一些影響。
萃取法在最近一兩年間發(fā)展迅速，我國在50年代末開始籌備研發(fā)第一顆氫彈的時候就提出了用萃取法來先提取高純的氯化鋰，然后再提純鋰同位素。但由于當時的設(shè)備、材料、萃取劑等幾個方面都沒有達到理想的狀態(tài)，所以一直沒有實現(xiàn)。這個方法在經(jīng)過幾十年進步之后，最近兩年開始全方位推進，其核心問題是通過新研發(fā)的萃取劑，以及現(xiàn)在在萃取機和耐腐蝕材料方面的進步，滿足萃取法的要求。通過萃取、反萃液先得到高純的氯化鋰，再進行碳化，可以最終得到碳酸鋰。實際上，這個方法和技術(shù)方面和其它技術(shù)有很大的不同就是，在電池材料逐漸使用的過程中，已經(jīng)不僅僅限于對碳酸鋰的需求，同時對氫氧化鋰、甚至未來的氯化鋰，都可以逐漸作為材料來使用。因此，這種方法可以進行多種原料的制備，而且純度完全可以滿足目前最高級別水平的電池級碳酸鋰的需求。
從化學基本原理上講，最常規(guī)或者是最簡單的方法就是沉淀法。沉淀法有兩個問題，一個是通過濃縮結(jié)晶，再一個是通過碳化來沉淀，產(chǎn)品的純度要差一些，當然后續(xù)進行提純加工以及一些輔助廠商或者二級廠商進行加工，所以還能夠滿足電池材料的需求。
現(xiàn)在技術(shù)難度一直沒有完全突破的是吸附法，由于它的吸附特性，所以目前重要把它應用于鋰含量濃度最低的一些鹽湖，例如察爾汗鹽湖，它的鎂鋰比高達1800倍，在原鹵當中的鋰離子濃度只有30左右的ppm。使用吸附法進行提碳酸鋰，到去年年底共生產(chǎn)1500噸左右，是全世界最大的吸附法的生產(chǎn)量力。比亞迪也正是和吸附法的廠商藍科鋰業(yè)開展了新一輪的合作，十月二十九日，年產(chǎn)3萬噸電池級碳酸鋰的生產(chǎn)線破土動工。
焙燒法是由中信國安這個公司在開展，這個工藝從化學原理上講沒有問題，但是在生產(chǎn)實際當中出現(xiàn)嚴重的環(huán)境污染問題，這個技術(shù)目前僅有一條線正在青海進行生產(chǎn)，產(chǎn)量大概1萬噸，實際生產(chǎn)量應該不超過3000噸。
從國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)情況看，礦石法提鋰和用鹽湖資源提鋰的優(yōu)劣勢差別很大，尤其在對環(huán)保進行明確的要求下，礦石法未來生存的壓力會非常巨大。一方面，它本身的生產(chǎn)成本較高，原料需大量進口。另一方面對環(huán)境污染嚴重，在礦石法過程中，因為有高溫，火法、濕法聯(lián)合作業(yè)，所以它的氣、液、固廢三種物體的排放都比較嚴重。用鹽湖資源提鋰，現(xiàn)有的幾種工藝成本控制起來都比礦石提鋰的成本低。同時，剛剛提到的五種方法各有不同，準確的數(shù)字沒有任何一家公布出來，大約在1-2萬這個范圍的生產(chǎn)成本。從環(huán)保的角度來講，因為提鋰是在數(shù)萬平方公里之內(nèi)荒蕪人煙、寸草不生的鹽堿或者鹽湖區(qū)域，假如把提鋰之后的老鹵堆存或者排放到另外一個固定地點，對環(huán)境來說沒有直接的影響，不存在大氣污染和固體廢棄物的污染，老鹵的堆放只是把里邊的鋰和鉀提取之后換一個地方堆存，有可能影響的就是未來的地下水。所以從環(huán)保角度講，鹽湖資源提鋰要比礦石法優(yōu)越很多。
鋰鹽產(chǎn)品的上升態(tài)勢
在鋰鹽產(chǎn)品消耗上我們做了大量的統(tǒng)計，其中電池需求量占總需求量50%左右，需求量增速最大的也是電池。
目前，從原料開始一直到后續(xù)各種工序的加工，技術(shù)上都逐漸完善，形成了一系列的產(chǎn)品，后續(xù)將針對產(chǎn)品需求進行進一步的開發(fā)。鹽湖資源的開發(fā)也建立了一系列完整的研發(fā)體系和產(chǎn)品體系。
青海已經(jīng)明確要打造"十三五"一千億元的鋰電材料產(chǎn)業(yè)以及打造一千億元的鋰產(chǎn)業(yè)，鋰鹽產(chǎn)業(yè)"十三五"發(fā)展目標是實現(xiàn)碳酸鋰20萬噸產(chǎn)量、氯化鋰3萬噸、氫氧化鋰1萬噸、金屬鋰1萬噸。前三種都是和鋰電相關(guān)的，新型的材料像金屬鋰未來可能也會用到鋰電上來。
原標題:段東平：鋰材料提取技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進展
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