中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：11月2日，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)召開了“動(dòng)力電池材料及材料綜合利用 ”研討會(huì)，來(lái)自高校、科研院所、企業(yè)的60余名嘉賓就此主題進(jìn)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(zhǎng)段東平在研討會(huì)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(chǔ)量有限，目前來(lái)看主要集中在南美、中國(guó)以及非洲的一些地方。我國(guó)鋰資源分布集中在鹽湖和礦石當(dāng)中，目前已探明儲(chǔ)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(guó)內(nèi)的鹽湖資源來(lái)看，主要分布在西部的五個(gè)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(lái)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(guó)地調(diào)局公布的一些數(shù)據(jù)，鋰資源的儲(chǔ)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(shí)。根據(jù)2013年核實(shí)公布的數(shù)據(jù)，我國(guó)鋰資源總儲(chǔ)量占全球總量的20%左右。
全球的鋰資源主要集中在鹽湖，從目前來(lái)看，技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)建設(shè)方面的基礎(chǔ)集中在對(duì)鹽湖資源的開發(fā)和有效利用上，因?yàn)辂}湖資源開發(fā)對(duì)環(huán)境的破壞目前來(lái)說(shuō)是最小的，而對(duì)礦山的開發(fā)和開采破壞環(huán)境是及其嚴(yán)重的。我們可以分析一下國(guó)內(nèi)外鹽湖的情況，國(guó)外的一些鹽湖，本身成分上講，含量高一點(diǎn)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(gè)ppm這樣的范圍，低一點(diǎn)在幾個(gè)ppm這樣的范圍，其中儲(chǔ)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(guó)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(gè)含鋰的大型鹽湖區(qū)一個(gè)是察爾汗鹽湖區(qū)域，另外是東臺(tái)、西臺(tái)和一里坪。從礦的稟賦來(lái)看，我們?cè)邴}化工當(dāng)中特別強(qiáng)調(diào)鎂鋰比例的問題，這使得難度和成本都大大提高。
今年8月份習(xí)近平總書記專門到了青海視察，特別指示了對(duì)鹽湖資源的綜合開發(fā)利用，其中最重要的就是鉀和鋰。對(duì)于鋰的問題，直接涉及到我們國(guó)家對(duì)外的依賴程度，同時(shí)涉及到我們國(guó)內(nèi)一直在開發(fā)的，比如像中國(guó)科學(xué)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，都需要從鹽湖資源來(lái)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(lái)。
國(guó)內(nèi)鹽湖鋰資源開發(fā)現(xiàn)狀
目前，無(wú)論是礦石提鋰還是鹽湖提鋰都?xì)w到五個(gè)方面：吸附法、焙燒法、萃取法、沉淀法、電滲析法。這五個(gè)方法在鹽湖資源的開發(fā)當(dāng)中都有應(yīng)用，有四個(gè)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(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，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(chǎng)的辦法有效消除掉鎂離子是技術(shù)的難點(diǎn)，所以解決這一問題是電滲析法的核心。由于要把鎂進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)鎂離子在膜上面的吸附、粘結(jié)等效果，使得整個(gè)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(guó)在50年代末開始籌備研發(fā)第一顆氫彈的時(shí)候就提出了用萃取法來(lái)先提取高純的氯化鋰，然后再提純鋰同位素。但由于當(dāng)時(shí)的設(shè)備、材料、萃取劑等幾個(gè)方面都沒有達(dá)到理想的狀態(tài)，所以一直沒有實(shí)現(xiàn)。這個(gè)方法在經(jīng)過幾十年進(jìn)步之后，最近兩年開始全方位推進(jìn)，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(jī)和耐腐蝕材料方面的進(jìn)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(jìn)行碳化，可以最終得到碳酸鋰。實(shí)際上，這個(gè)方法和技術(shù)方面與其它技術(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(duì)碳酸鋰的需求，同時(shí)對(duì)氫氧化鋰、甚至未來(lái)的氯化鋰，都可以逐漸作為材料來(lái)使用。因此，這種方法可以進(jìn)行多種原料的制備，而且純度完全可以滿足目前最高級(jí)別水平的電池級(jí)碳酸鋰的需求。
從化學(xué)基本原理上講，最常規(guī)或者是最簡(jiǎn)單的方法就是沉淀法。沉淀法有兩個(gè)問題，一個(gè)是通過濃縮結(jié)晶，再一個(gè)是通過碳化來(lái)沉淀，產(chǎn)品的純度要差一些，當(dāng)然后續(xù)進(jìn)行提純加工以及一些輔助廠家或者二級(jí)廠家進(jìn)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，所以目前主要把它應(yīng)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(dá)1800倍，在原鹵當(dāng)中的鋰離子濃度只有30左右的ppm。使用吸附法進(jìn)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)能力。比亞迪也正是和吸附法的廠家藍(lán)科鋰業(yè)開展了新一輪的合作，10月29日，年產(chǎn)3萬(wàn)噸電池級(jí)碳酸鋰的生產(chǎn)線破土動(dòng)工。
焙燒法是由中信國(guó)安這個(gè)公司在開展，這個(gè)工藝從化學(xué)原理上講沒有問題，但是在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，這個(gè)技術(shù)目前僅有一條線正在青海進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)能大概1萬(wàn)噸，實(shí)際生產(chǎn)量應(yīng)該不超過3000噸。
從國(guó)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(shì)差別很大，尤其在對(duì)環(huán)保進(jìn)行明確的要求下，礦石法未來(lái)生存的壓力會(huì)非常巨大。一方面，它本身的生產(chǎn)成本較高，原料需大量進(jìn)口。另一方面對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，在礦石法過程中，因?yàn)橛懈邷兀鸱?、濕法?lián)合作業(yè)，所以它的氣、液、固廢三種物體的排放都比較嚴(yán)重。用鹽湖資源提鋰，現(xiàn)有的幾種工藝成本控制起來(lái)都比礦石提鋰的成本低。同時(shí)，剛剛提到的五種方法各有不同，準(zhǔn)確的數(shù)字沒有任何一家公布出來(lái)，大約在1-2萬(wàn)這個(gè)范圍的生產(chǎn)成本。從環(huán)保的角度來(lái)講，因?yàn)樘徜囀窃跀?shù)萬(wàn)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，如果把提鋰之后的老鹵堆存或者排放到另外一個(gè)固定地點(diǎn)，對(duì)環(huán)境來(lái)說(shuō)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(gè)地方堆存，有可能影響的就是未來(lái)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)品的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)
在鋰鹽產(chǎn)品消耗上我們做了大量的統(tǒng)計(jì)，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(duì)產(chǎn)品需求進(jìn)行進(jìn)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(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳酸鋰20萬(wàn)噸產(chǎn)能、氯化鋰3萬(wàn)噸、氫氧化鋰1萬(wàn)噸、金屬鋰1萬(wàn)噸。前三種都是和鋰電相關(guān)的，新型的材料像金屬鋰未來(lái)可能也會(huì)用到鋰電上來(lái)。
原標(biāo)題:段東平：鋰材料提取技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
