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盐湖提锂,政飞低压大电流电源助力腾飞

发布日期: 2021-12-03
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A股“提锂就涨”,这背后是锂资源行业的高景气度支撑。政策的支持,下游强劲需求带来的供需缺口不断扩大,伴随着价格一路上涨,成本因规模渐显以及工艺进步有望进一步下探,无一不表现出锂资源行业一片向好的景象。


盐湖提锂兼具资源和成本优势,资源量占比高,成本低 锂资源总量在 3190-5190 万吨之间,分布在卤水和矿石中,其中卤水锂资源占比 62.60%。以矿石为原料生产锂盐相比,以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低,综合成本可以节省 30%到 50%。卤水锂资源主要分布在南美“锂三角”智利、阿根廷、玻利维亚地区,占据全球份额接近 80%;和我国青藏高原地区,份额为 12%。国内盐湖普遍镁锂比偏高,因地制宜孕育多种提锂技术;南美盐湖低镁锂比,沉淀法为主;一湖一策,不同湖区结合不同情况选择不同路线 我国除了西藏地区的扎布耶盐湖以外,盐湖的镁锂比普遍较高,需要使用离子交换吸附、膜分离等选择性提取方法来更好地实现镁锂分离以及锂离子的富集。目前国内盐湖提锂主要采用离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、煅烧浸取法、太阳池法、电化学法这几类技术路线。离子交换吸附法、膜分离法的环保成本更低,且利用吸附剂、纳滤膜或电渗析膜可以更有选择性地富集锂离子,相比更优,但也存在着吸附剂、纳滤膜性能提升遇到瓶颈,电渗析膜通电能耗高且拆洗膜维护成本高的问题,未来发展方向主要是高性能吸附分离材料的研发及工艺流程的简化。南美盐湖低镁锂比的禀赋优势决定了基本以沉淀法为主的工艺流程。


锂资源是锂电池的重要原材料,是一种具有战略意义的“能源金属”。全球锂资源总量在 3190-5190 万吨之间,分布在卤水和矿石中,其中卤水锂资源占比 62.60%。以矿石为原料生产锂盐相比,以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低,综合成本可以节省 30%到 50%。

卤水锂资源主要分布在南美“锂三角”地区(智利、阿根廷、玻利维亚)和我国青藏高原地区,南美“锂三角”地区卤水锂资源占据全球份额接近 80%,我国份额为12%。南美盐湖锂资源总量丰富,锂浓度高,镁锂比低,靠近港口,有成本优势和区位优势,拥有开采权的企业包括 SQM、Livent、我国赣锋锂业的子公司 Minera Exar等。我国盐湖主要分布在青海、西藏地区,相比起南美盐湖锂资源量和锂浓度更低,镁锂比不一。



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我国除了西藏地区的扎布耶盐湖以外,盐湖的镁锂比普遍较高,需要使用离子交换吸附、膜分离等选择性提取方法来更好地实现镁锂分离以及锂离子的富集。目前国内盐湖提锂主要采用离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、煅烧浸取法、太阳池法、电化学法这几类技术路线。其中离子交换吸附法、膜分离法的环保成本更,而且利用吸附剂、纳滤膜或电渗析膜可以更有选择性地富集锂离子,相对而言是更优的选择,但是也存在着吸附剂、纳滤膜性能提升遇到瓶颈,电渗析膜通电能耗高且拆洗膜维护成本高的问题,未来的发展方向主要是高性能吸附分离材料的研发以及工艺流程的简化。

盐湖提锂资源和成本优势兼备


锂资源是新能源锂电池材料中锂盐的重要供应,在传统陶瓷玻璃工业中也有广泛的应用,是一种具备战略意义的“能源金属”。全球锂资源储量丰富,总量在 3190到 5190 万吨之间,主要分布在卤水和矿石中,卤水锂资源占比为 62.60%,矿石锂资源占比 37.40%。

卤水锂资源相比矿石锂资源不仅占比更高,提锂成本也更低。和以矿石为原料生产锂盐相比,以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低,综合成本可以节省 30%到50%,因此盐湖提锂是经济性更优的一种锂资源获取路径。

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卤水锂资源主要分布在南美“锂三角”地区(智利、阿根廷、玻利维亚)和我国青藏高原地区,南美“锂三角”地区卤水锂资源占据全球份额接近 80%,我国份额为 12%。2019 年南美“锂三角”卤水锂资源占比合计达到 76%,其中玻利维亚是全球卤水锂资源最多的国家,全球份额达到 31%,阿根廷、智利分别为 25%和 20%,我国卤水锂资源占比仅次于上述三国,达到 12%,少数的卤水锂资源也分布在美国、阿富汗、加拿大和蒙古。

主要的提锂工艺介绍


吸附法:吸附剂性能提升是关键

离子交换吸附法目前主要是蓝科锂业在青海察尔汗盐湖使用。该方法的原理是采用选择性吸附剂吸附 Li+,再用洗脱液将 Li+洗脱后使用纳滤膜在酸性条件下除镁,经过反渗透浓缩、盐田自然蒸发浓缩后得到高锂合格液,最后沉淀、过滤得到Li2CO3产品。

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萃取法:环保成本高,产能规模较小


盐湖卤水中的锂离子还可以用溶剂萃取法进行提取,其原理是相似相溶,将与卤水不互溶且密度不小于水的有机溶剂混合接触,在物理溶解、分离或化学反应(络合物、螯合物)作用下将卤水中所需组分萃取转移到有机相中,再通过反萃取将所需组分从有机溶剂中萃取水相。目前常见的 Li+萃取体系包括中性TBP/FeCl3/MIBK 萃取体系、冠醚类化合物、β-双酮类、离子液体等。

萃取法适用于高镁锂比盐湖提锂,但是有机溶剂有毒有害的问题导致环保成本上升,所以萃取法提锂并没有得到大规模的使用,产能也较小,目前该方法主要是青海柴达木兴华锂盐有限公司在大柴旦盐湖使用,公司已拥有盐湖提锂萃取技术优势,该萃取体系包括离子液体、共萃剂和稀释剂,其中离子液体为含萃锂功能性基团的吡咯类六氟磷酸盐离子液体,稀释剂为溶剂汽油、磺化煤油、石油醚,该萃取体系可避免使用协萃剂三氯化铁,因而无需调卤水的 pH,每生产一吨氯化锂,至少可节约 5 吨工业盐酸及 2 吨氢氧化钠,大大降低了生产成本,工艺方面减少了皂化工序、洗酸工序及除铁工序,因而更易于工业化大规模生产。


 

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膜法:膜的选择性可实现镁锂分离,但维护成本高


盐湖提锂的膜法技术路线包括电渗析膜、纳滤膜两种方法。电渗析膜技术最早用于海水淡化,21 世纪初开始用于盐湖卤水中的镁锂分离,其技术原理是,使用交替放置的阳离子和阴离子交换膜,阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜,而阴离子通过阴离子交换膜迁移到电极上,单价阳离子(例如 Li+、Na+、K+)通过单价选择性阳离子交换膜迁移到浓缩室,而二价阳离子(例如 Ca+、Mg+)被阻挡,留在脱盐室,从而达到镁锂分离的目的。


 目前国内电渗析膜技术主要是青海锂业有限公司在东台吉乃尔盐湖使用,实际生产中发现电场作用下会产生 H2和 OH-,从而产生的 Mg(OH)2沉淀会覆盖离子交换膜,影响电渗析效率,因此需要经常拆洗膜,维护成本较高。


 

纳滤膜法的原理是使用纳滤膜截留二价及以上的金属阳离子,一价的 Li+和 Na+可以通过,就可以将提钾老卤中的 Li+和 Mg2+分离。纳滤膜法适用于镁锂比低于 30的盐湖卤水,在镁锂比大于或等于 30 的盐湖中需要将纳滤膜法与吸附法或电渗析技术相结合。目前青海恒信融锂业使用纳滤膜法生产电池级Li2CO3

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煅烧法:最早实现产业化,能耗较高


煅烧浸取法提锂的原理是含锂氧化镁和tan suan li镁不溶于水,用水浸取氧化镁可以达到锂镁分离的目的。将盐田老卤经过酸化制取硼酸后浓缩得到四水氯化镁,经过喷雾干燥后得脱水得到二水氯化镁,进入回转窑在 700-900℃高温下煅烧脱水得到无水含锂氧化镁等混合物,此时加入高纯水可浸取锂,再通过加入 Ca(OH)2 和Na2CO3除去钙、镁等杂质离子。煅烧浸取法是最早实现产业化的技术路线之一,但是能源消耗大且产生有毒有害气体,造成的环境污染严重,曾由青海中信国安科技发展有限公司使用。


 

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太阳池法:适用于低镁锂比盐湖

位于西藏的扎布耶盐湖是国内为数不多的低镁锂比盐湖,目前采用*的盐梯度太阳池法进行Li2CO3的沉淀。

盐梯度太阳池由上、中、下三层构成,分别是上对流层(UCZ)、非对流层(NCZ)和下对流层(LCZ),上对流层的成分是淡水,温度与环境温度接近,对下层起到保护作用;下对流层的成分是饱和盐溶液,具有吸热和储热的功能;中间的非对流层的盐浓度随池深度而增加,利用淡水与卤水折射率的不同,可以使热量储存在池底卤水中。进一步地,由于扎布耶盐湖的碳酸盐型卤水中除Li2CO3以外的其他盐类溶解度随温度升高而增大,Li2CO3溶解度则随温度升高而降低,当下对流层温度升高时Li2CO3就会在池底沉淀富集,而其他盐类难以析出。

盐梯度太阳池对于热量的储存方式较为灵活,中间非对流层的存在使得下层储存的热量不容易散发,因此盐梯度太阳池还能够在冬天保持一定温度,实现全年连续生产。

 

 

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政飞的电源产品特点

政飞提供了低压大电流电源产品,用在电渗析和膜法结合的方案里,该产品具有能效高、耐盐雾、可靠性高等特点.


 

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型号: RD-03100H 尺寸:430*225*550mm DC3V1000A3KW)

产品主体功能:

采用 19 英寸标准化尺寸,可组合放置于各种工作台面及机架;

输出指示:高精度电压电流显示,4 位液晶屏显示;

电压电流预置:自带面板预置按键,可预先设定电压电流值;

输出开关功能:可在不关闭电源情况下,关闭及开启电源输出;

恒压恒流:输出恒压恒流自动切换,电压电流值连续线性调节;

保护功能:过压保护、过流保护、过温保护;

短路特性:本机工作状态下长时间短路;

通信功能:标配 RS232/RS485 接口,与电脑或其他设备连接进行数据控制;

 

 

 

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