全球盐湖提锂技术的现状与趋势空间电源所.ppt

1、全球盐湖提锂技术的现状与趋势汤卫平上海空间电源研究所内 容1.锂资源开发背景2.青海盐湖提锂发展现状3.西藏盐湖提锂发展现状4.国外盐湖提锂现状5.总结和展望3C电子电动自行车电动工具通信储能电力储能航天航空轨道交通 电池级碳酸锂需求预测1.锂资源开发背景细分领域电池正极材料种类新能源汽车钴酸锂磷酸铁锂三元磷酸铁锂磷酸铁锂磷酸铁锂磷酸铁锂磷酸铁锂磷酸铁锂2015年预测电池规模（GW）电池级碳酸锂需求（吨）2083.21.51.21.20.10.60.23616,0005,7602,5601,0808648647243214427,7762020年预测电池规模（GW）电池级碳酸锂需求（吨）362

2、7.8384.5262010.5153.328,80020,01630,4003,2401,4404,32014,400720360103,696C.Grosjean et al./Renewable and Sustainable Energy Reviews 16(2012)1735-1744 锂资源价格预测1.锂资源开发背景C.Grosjean et al./Renewable and Sustainable Energy Reviews 16(2012)1735-1744 世界锂资源分布1.锂资源开发背景Salt Brine（Nation）ReservesMillon-t LiEvap

3、orationmm/yLithium Contens(%)Mg%(Mg/Li)SO4%(SO4/Li)B%(B/Li)K%(K/Li)Salars de Atacama(Chile SQM)2.1003,2000.150.96(6.4)1.65(11.0)0.05(0.33)2.36(15.7)Salars de Atacama(Chile Chemetall)0.7203,2000.161.02(6.4)1.76(11.0)0.05(0.31)1.97(12.3)Salars del Hombre Muerto(Argentina FMC)0.18-0.362,4000.0690.097(1

4、4)0.952(13.8)0.034(0.50)0.61(8.84)SilverPeak(America Chemetall)0.120760-1,2000.0160.028(1.4)0.494(30.9)0.008(0.5)0.53(33.1)Rincon(Argentina Admiralty)0.4001,500-2,1000.040.344(8.6)1.228(30.7)0.12(3.0)0.75(18.8)Uyuni(Bolivia)5.5001,200-2,2000.0350.651(18.6)0.854(24.4)0.08(2.3)1.60(45.7)West Taijnar(

5、Qinghai CITIC Guoan Technology Co.,Ltd)0.43-0.482,600-3,1000.0251.538(61.5)3.45(138.0)0.038(1.52)0.84(33.6)East Taijnar(Qinghai Lithium Co.,Ltd)0.0902,600-3,1000.051.87(37.4)2.2(44.0)0.022(0.44)0.38(7.6)Zabuye(Tibet Mineral Development Co.,Ltd)0.40-1.002,3000.130.03(0.23)2.228(17.14)Tibet Damxung(Ch

6、ina Sterling)0.1672,3000.0350.008(0.22)0.571(16.3)Source：Roskill et al.世界主要盐湖锂矿品位：Mg/Li比1.锂资源开发背景Paul W.,et al.,J.Industrial Ecology,15(2011),760-775.世界主要盐湖锂矿品位：锂浓度（智利）（智利）（阿根廷）（中国西藏）（玻利维亚）（阿根廷）（中国西藏）（阿根廷）（中国青海）（美国）（美国）影响盐湖锂矿品位指标锂浓度Mg/Li比1.锂资源开发背景 我国主要锂矿资源分布青海锂业（西台吉尔乃盐湖）中信国安（东台吉尔乃盐湖）西藏城投（龙木错、茶卡、色卡执盐

7、湖）蓝科锂业（察尔汉盐湖）众和股份（四川马尔康当坝锂辉石矿）西藏矿业（扎布耶盐湖）天齐锂业（四川措拉锂辉石）江特电机（宜春新坊钽铌矿、丰县牌楼含锂瓷石）西部资源（广昌头坡里坑锂辉石矿、广东河源锂辉石矿）赣锋锂业（爱尔兰锂矿项目、阿根廷卤水矿）路翔股份（四川康定甲基卡134号脉）注：黄色区域为盐湖锂资源，红色区域为矿石锂资源1.锂资源开发背景我国锂资源分布:Li储量（万吨）占比（%）盐湖 373.1 71 矿石 152.7 29总量 525.8 100 Li储量（万吨）占比（%）青海+202.1 54 西藏+171.1 46总量 373.2 100我国盐湖锂资源分布:我国主要锂资源储量和分布1.

8、锂资源开发背景Paul W.,et al.,J.Industrial Ecology,15(2011),760-775.我国锂资源分布和主要开发盐湖l察尔汗盐湖（青海）l扎布耶盐湖（西藏）l当雄错（西藏）l东西台吉尔乃盐湖（青海）l一里坪盐湖（青海）1.锂资源开发背景 我国主要盐湖的品位总结1.锂资源开发背景 盐湖和矿石提锂工艺比较矿石（占30%）盐湖（占70%）资源：美国北卡罗莱纳矿石 刚果（金）Manono矿山 澳大利亚Greenbushes矿山资源：玻利维亚的乌龙尼盐湖 智利的阿塔卡玛盐湖 中国西藏扎布耶盐湖锂资源提取方法：l 硫酸法l 硫酸盐法l 石灰法l 氯化焙烧法生产国（地）：集中

9、在中国提取方法：l 太阳池（沉淀）法l 吸附法l 离子交换膜法生产国（地）：集中在智利、阿根廷1.锂资源开发背景 盐湖种类和提取技术盐湖lSQM,lChemetall,lFMCp 太阳池（沉淀）法提取、产业技术成熟p 太阳池（沉淀）法提取，中试l青海锂业（西部矿业）l青海中信国安l蓝科锂业（盐湖集团）l西藏矿业,lChina Sterling低Mg/Li比,lSalars de Atacama(智利)lSilverPeak(美国)高Mg/Li 比l东、西台(中国、青海)l乌龙尼(玻利维亚)l察尔汗(中国、青海)碳酸型l扎布耶(中国、西藏)l当雄错(中国、西藏)p 选择性提取、无成熟工艺 中试生

10、产1.锂资源开发背景 小结l锂需求量的增加取决于电动汽车和储能的发展。今后一段时期内，随着电动汽车的增加，对锂需求的增加趋势和价格合理上扬趋势不会动摇。l全球有较为丰富的锂资源，而且这些资源比较集中，容易进行规模化开采，支撑全球锂电发展的储量应该是充分的。l锂资源主要分布在南美盐湖群、中国青藏盐湖群和澳洲的锂辉石矿区，资源储藏的偏在也是激化资源争夺的一个因素。完全没有锂资源的日、韩是推动全球锂资源争夺的推手。l我国有矿石和盐湖锂资源，盐湖锂资源略大于矿石锂资源。我国青海锂资源品位低，西藏盐湖锂资源品位高。1.锂资源开发背景 青海主要盐湖锂业公司以及开采盐湖盐湖股份察尔汗盐湖7171800中信国

11、安西台吉尔乃盐湖26862青海锂业东台吉尔乃盐湖24837企业名称盐湖名称储量（万吨）Mg/Li比3000吨+中试生产情况4000吨+2015年产量五矿集团一里坪盐湖-2.青海盐湖提锂发展现状 青海盐湖锂资源提取的主要问题2.青海盐湖提锂发展现状(1)青海盐湖首先通过盐田晒盐提取钾肥，在存下的老卤中提取锂。在晒盐过程中锂约损失一半。(2)老卤的Mg/Li比非常高，通常在几百，目前缺乏从这么高的Mg/Li比中提取锂的技术。现有技术回收率不足50%。中信国安的提锂工艺(综合利用)喷淋干燥老卤酸化除硼镁盐池含锂水氯镁石饱和溶液煅烧H3BO3蒸发浓缩沉淀二次除镁浸取吸收HCl 气体工业级Li2CO3产

12、品水Na2CO3 Ca(OH)2干燥MgO产品工业HCl含锂氧化镁含锂溶液水氯镁石锂钾混盐沉淀2.青海盐湖提锂发展现状 蓝科锂业的提锂工艺(选择性提取)老卤河水稀释吸附排出卤水吸附剂离心过滤Na2CO3沉淀锂太阳能蒸发浓缩反渗透初浓缩Mg树脂深度除Mg淋洗锂淋洗水(快速淋洗)水合格淋洗液贫洗涤液沉淀母液LI2CO3 产品转化为LiCl稀释卤水贫吸附剂LiCl2Al(OH)3nH2O2.青海盐湖提锂发展现状 青海锂业的提锂工艺(选择性提取)卤水稀释电辅助离子交换膜法 过滤沉淀Li2CO3浓缩Li2CO3 产品2.青海盐湖提锂发展现状 我国青海柴达木盆地盐湖的提锂工艺比较u青海柴达木盆地盐湖群面临

13、提取工艺困难的问题.区域工艺方法简介利缺点实用状况 青海 离子交换膜法采用锂离子交换膜进行锂离子分离工艺简单,能耗高。回收效率低，膜依赖进口。青海锂业(生产)锻烧法煅烧卤水分解生成MgO,HCl,LiCl等综合利用盐湖资源。回收效率低、能耗高，HCl污染青海中信国安(停产)铝酸盐 吸附法利用无定型铝盐同锂盐形成LiCl 2Al(OH)3nH2O沉淀选择性提取锂的工艺。回收效率低、工艺不成熟。阿根廷FMC、蓝科锂业（中试）西藏梯度太阳池利用Li2CO3浓缩沉淀直接获取碳酸锂。回收效率低、运输困难。西藏矿业（中试）u西藏扎布耶盐湖面临运输困难的问题.2.青海盐湖提锂发展现状1.水合氧化铝吸附法 我

14、国青海盐湖提锂工艺问题2.离子交换离膜不规则形态吸附位点、立体效应相对较弱、化学作用弱Al(OH)3nH2OLiClH2O层状结构LiCl 2Al(OH)3nH2OMg2+Li+Mg2+Li+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Li+Li+Mg2+Mg2+原液侧分离侧（碱性）H+H+Mg盐（酸性）Li+有机高分子不规则形态吸附位点、水合效应、弱立体和化学作用离子Li+Mg2+半径/nm0.0730.071水合能/kJ mol-1-517-1906选择性分离效果不佳5.总结和展望 小 结l青海盐湖锂资源尚属丰富，但是锂资源品位比较差，各盐湖的成分也有差别，开发技术难度也不同；l目前，青海有4家企业开

15、展提锂研发和产业，其中，只有青海锂业和蓝科锂业处于生产状态；l青海盐湖的锂产能在近期难有大的增加；l限制青海锂业产能扩展的因素，一是资源，老卤供应量依赖气候条件。二是技术，从高Mg/Li比卤水中的分离技术还没有过关；l目前青海锂回收企业锂回收率低，资源流失严重；l国有企业对盐湖资源的把控也是限制锂产业发展的一个因素。2.青海盐湖提锂发展现状 我国主要盐湖锂业公司以及开采盐湖西藏矿业扎布耶盐湖8080.2西藏城投龙木错盐湖189-茶卡盐湖189-企业名称盐湖名称储量（万吨）Mg/Li比1000吨-生产情况-3.西藏盐湖提锂发展现状 扎布盐湖的提锂工艺(太阳池沉淀)干燥晒池浓缩预晒池卤水LI2CO

16、3 Product太阳池结晶淡水檫洗Li2CO3 湿精矿钾混盐老卤富锂成卤化工厂处理2Li+CO32-=Li2CO3溶解度：1.33 g in 100 ml water(20 oC)0.85 g in 100 ml water(80 oC)元素 南湖 北湖LiMgCO31413432647152762020709mg/l3.西藏盐湖提锂发展现状3.西藏盐湖提锂发展现状 小 结l西藏地区拥有高锂浓度，低Mg/Li比的优质盐湖；l地理条件（海拔高）和基础工业条件差（道路、运输、电力等）是制约西藏盐湖提锂产业发展的一个重要因素；l政府对锂资源的控制也成为制约发展的一个因素。(1)SQM：“锂及其衍生

17、物”3.87万吨,下滑2%，均价5762美元4.国外盐湖提锂现状2015年进展(2)ALB（Albemarle)：Atacama盐湖的赢家 2015年3万吨，7月完成2万吨电池级碳酸锂新厂房达5万吨(3)FMC：增量有限，保持2.2万吨(4)ORE:潜在低成本生产碳酸锂企业中国矿业，Vol.21,No.12,pp.30(2012)主要提锂企业4.国外盐湖提锂现状 主要提锂企业4.国外盐湖提锂现状 低Mg/Li比盐湖盐湖的提锂工艺（智利SQM和Chemetall）Pump BrineS:200 pitsC:20 pitsLi concen.：0.2%Solar pondSolar pondAdd

18、 Na2SO4K2SO4(Fertilizer)Preciptate muriateKCl 70%NaCl 30%）KNO2(Fertilizer)Solar pond areaS:10,000,000m2Evaporation amountS:3.3m3/m2 yearLi concen.:0.9%Concentrated to 6%Li solar pondS:8 monthsC:12-15 monthsLi concen.:6%Transport vehicle22 m3/vehicleSQM:S (Li:sideline production)Chemetall:C(Li:main o

19、ccupation)Li2CO3 production H3BO3MOP SOPNa 6.01 8.10K 2.97 1.49Li 0.3 0.11 Mg 1.53 0.82SO4 2-0.88 2.19MOPMuriate of Potash processRead frame:SQM processSOPSulfate of Potash processNOPNitrate of Potash process4.国外盐湖提锂现状4.国外盐湖提锂现状 小 结l南美是锂业的主要供应地，这种情况还会继续。目前，日本丰田等企业已参与南美小盐湖的锂业开发；l今后南美的锂产能会出现稳定增长趋势；l玻利

20、维亚乌龙尼盐湖一旦开发，对锂业会有一定冲击。但是，乌龙尼盐湖的提锂技术还需要实践验证；选择性分离锂的方法阿塔卡玛(盐湖)智利 1543.24 2204.62当雄错、扎布耶(盐湖)西藏 2204.62 2645.55台吉尔乃(盐湖)中国 2425.08 2866.01？Silver Peak(盐湖)美国 2425.08 2866.01Rincon(盐湖)阿根廷 2645.55 3306.93Greenbushes 澳大利亚 2645.55 3306.93Uyuni(盐湖)玻利维亚 2866.01 3968.32Masvingo(Bikita)津巴布伟 2866.01 3968.32Brazil(

21、盐湖)巴西 3306.94 4409.25Separation Rapids 加拿大 3963.32 4409.25甲基卡 中国 4188.78 5070.63海水 NA 5432.36 22046.23盐湖国别成本范围Yaksic(2008)级别14327658 盐湖提锂提锂的成本范围估算5.总结和展望制定盐湖Li2CO3电池级标准牌 号Li2CO3-05GC*Grade国内客户Li2CO3-45ES*GradeLi2CO3-04化学成分Li2CO3,%不小于99.99999.999599.99999.99599.99599.99杂质含量不大于 10-4%Pb0.050.510.51.51C

22、u0.050.110.50.51Co0.01-0.11Ni0.05-11Fe0.0511113Al0.051.511.51.53Mn0.01-1-1Zn0.05-0.5-3Cd0.01-1-5Cr0.05-0.5-1Mg2-5-5Ba2-Ca31381010Sr2-Na315-5210K3510Rb1-Cs1-Si-1018F-1050注：*加拿大Limtech公司标准powder Diameter 220mChinese standard for lithium battery YS/T582-2006Industrial standard(2007)NaK CaMgSiFeCuPbNiMn

23、ZnAlCl-SO42-0.025 0.001 0.005 0.01 0.005 0.002 0.001 0.001 0.003 0.001 0.001 0.005 0.005 0.08Li2CO3 99.55.总结和展望LiMnOxin brineSelective adsorptionLi+Li+B+B+C+C+in acidin acidLiMnOx+H+(Acid)HMnOx+Li+(Acid)Desorption ReactionHMnOx+Li+(Brine)LiMnOx+H+(Brine)Adsorption ReactionLiMnOxHMnOxin brine特点：对锂离子选

24、择性吸附能力高、高效率、对环境友好Sea Water Li：0.17 ppm 新型锂离子筛分离机理5.总结和展望Morphology of the adsorbent（1）High adsorption capacity(about 3 Li%)；（2）High recovery efficiency(95%)；（3）High adsorption rate；（4）High stability(100 cycles)；（5）Low acid adsorption performance；Characteristics of the adsorbent 锂离子筛吸附剂优势5.总结和展望Contr

25、ollerDegassequipmentAdsorptiontankTemp.recorderFlow-volumerecorder123123PumpSeawater(15 dm3/min)(2.5 kg)No.cycles1234567Lithium uptake(mg/g)11.511.311.010.710.410.310.2Lithium desorption%86858686848584Ads.28 d,des:0.5 M HCl,1 d海水总量:4,233 m3锂回收效率:27%Li2CO3(纯度 99%):750 gLi2CO3最终回收率:20%Verify the feasibility of extracting lithium from sea water 从海水分离锂离子的小型设备5.总结和展望