鹽湖提鋰勢在必行,「吸附+膜」未來可期

2022年10月01日18:22:27 財經 1462

一、鋰需求快速增長,鹽湖提鋰開發勢在必行

在需求爆發的背景下,鋰資源供給在 2020 年出清後呈現較高的供給集中度,加上疫情顯著拉長了海外資源國從投融資高峰、資本投入高峰、轉向產能高峰的時間周期,以及全球供應鏈加大備貨力度的「長尾效應」,導致即期的供給彈性受限、供需顯著錯配,拉動電池級碳酸鋰價格連創歷史新高,在 22Q1 一度達到 50 萬元/噸。自 2022 年開始,鋰行業將進入供需雙旺的新階段。


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2021 年全球鋰需求總量為 58 萬噸 LCE、同比增長 59%,我們預計 2022 年為 71萬噸、同比增長 22%,2025 年預計將達到 165 萬噸,2030 年將有望大幅增長至 409 萬噸LCE,2022~2030 年 CAGR 為 25%。

鋰已蛻變為一個較純粹的「電池金屬」,動力需求已佔據主體!

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2022 年調整後需求有望達 71 萬噸 LCE、2025 年和 2030 年或進一步增長至 165 萬噸 LCE 和 409 萬噸 LCE。

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資料來源:各公司公告,五礦證券研究所預測



全球鋰資源中 62.6%為滷水鋰,貢獻了 20 年全球約 45%的鋰產量。


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我國鹽湖鋰資源量佔比超過80%,開發潛力巨大。我國鋰資源量約為 714 萬噸(金屬當量)其中 81.6%賦存於鹽湖中,10.9%為鋰輝石形態,7.5%以鋰雲母的形式存在。分地區來看,青海省鋰資源量最為豐富,佔全國比例超過40%,其次是西藏和四川,分別佔比 31.1%和 10.6%。

根據鋰礦資源在自然界存儲形態的不同特點,目前主流的提鋰技術分為礦石提鋰和鹽湖滷水提鋰

兩種方法在工藝流程、成本效益等方面具有一定的差異。鹽湖提鋰無需經歷精礦加工環節,成本因此相對較低。

鹽湖提鋰利用鹽湖滷水提取 鉀鹽後形成的含鋰滷水,進行深度除鎂、碳化除雜和絡合除鈣後便能得到碳酸鋰。

主要工藝包括沉澱法、萃取法、煅燒法、吸附法、膜法等。

較於礦石提鋰,鹽湖提鋰流程更簡單,因此成本更為低廉,一般在 2-4 萬元/LCE 噸間,

資源稟賦優異的 海外鹽湖提鋰成本甚至在 2 萬元以下。

依託豐富的鹽湖資源,智利阿根廷等南美 國家目前主要採取鹽湖提鋰。


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隨着新能源汽車的快速發展,鋰資源需求日漸增長,而中澳關係緊張以西澳鋰礦山的高集中度日益提升的背景下,鋰資源自給的重要性愈發凸顯。如何能發揮鹽湖鋰的規模優勢,尤其是我國賦存的鹽湖鋰資源的開發,對我國未來新能源汽車和儲能產業的發展至關重要。


二、未來主流工藝:吸附+膜

鹽湖提鋰工藝包括前端滷水開採、中端富集分離,後端產品轉化三個環節,工藝的差別主要體現在中端富集分離環節。鹽湖前端和後端工藝差別不大,而在中端環節,滷水鋰含量低、化學成分複雜的特點決定了滷水提鋰工藝的難點就在中端環節——富集分離鋰,下文提鋰工藝即指中端富集分離環節所涉及的工藝。


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鹽湖提鋰的工藝設計需要因湖而異、因地制宜。

下表為幾種提鋰工藝的對比:

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結合上兩周參加的鹽湖提鋰行業交流會,我個人總結如下:

膜法:適合濃度至少2-3g/L。

萃取:適合濃度1-2g/L效率最高、成本最經濟。

吸附法:適用面比較廣,尤其對於低含量滷水,吸附後加膜可以鎂鋰分離。

煅燒:能耗高、環境上感官上非常不好,碳中和背景下最不看好,生存幾率低。

電滲析:對鋰含量要求高,跟納濾膜,青海西藏鹽湖能達到高鋰含量的鹽湖較少。

萃取:有機物,水裡指標COD不能過關。

電脫嵌:金圓股份做了一個2000噸中試,具體效率有多高,不好說,電脫嵌從磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰材料演變,看起來挺好,目前效率比較低。

吸附法原理在於可通過對被交換物質的離子交換和吸附,達到物質的分離、提純、濃縮、富集等功能,因此可以適用於諸多固體-液體分離工藝,潛在應用領域廣泛。鹽湖提鋰中的吸附樹脂、鋰吸附劑的壁壘較高。目前已實現商業化、適用滷水類型最廣(氯化物型、硫酸鎂亞型等)的吸附劑主要是鋁系分子篩吸附劑,而下一代的錳系離子篩吸附劑、鈦系離子篩吸附劑也有望在特定的鹽湖滷水中實現商業化。其中鋁系分子篩吸附劑作為當前唯一產業化且成熟的吸附材料。

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吸附材料可通過鋰源形成的插層和水將鋰離子吸附和洗脫:

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吸附法、納濾膜、反滲透膜,這幾種吸附加膜的組合使用範圍比較廣,低鋰鹽田,100到300mg/L吸附可以把它分離出來。如果遇到滷水含量比較高的,不可以直接從原鹵直接吸附,加納濾膜、滲透膜,再鎂鋰分離。

未來在國內青海、西藏絕大部分氯化物和硫酸鎂亞型鹽湖,吸附加膜會佔主流。碳酸型鹽湖,碳酸鋰直接以碳酸形式沉澱出來了,膜這一塊,就不好用。因為青海西藏絕大部分為氯化物鹽湖和磷酸鎂亞型鹽湖佔據絕大部分,碳酸型鹽湖在中國相對較少,所以吸附+膜法預計在中國會佔據大部分市場。

水剛開始,是鹽湖天然滷水,後期是人工置換的水,是從地表水注入進去,然後把土壤、鹽湖中鋰溶出來以後,品味會下降。因此5-10年後,還是需要吸附來解決。

南美SQM,鎂鋰比低,用沉澱法即可。近幾年在南美開發的,鎂鋰比、鈣鎂比、銅鋰比高。如果做電池級碳酸鋰,銅鋰比也相當影響產品品質。這兩年出海的企業,都面臨資源成分比較複雜,雖然比青海西藏資源稟賦好一點。

所以即使在出海,從工藝、環保等角度看,吸附+膜還是最有前景的。例如西藏珠峰在南美也是用吸附+膜法,例如競爭開發玻利維亞三大鹽湖的六家公司都是吸附+膜法。

吸附+膜工藝流程:首先做初步分離,再納濾膜,然後鎂鋰分離,再反滲透膜,再做濃縮。

如果沒有出現顛覆性技術,吸附+膜應該佔據主體。

目前這個方法落地效果的規模效應比較好,未來成本會越來越低,形成明星效應後,估計會佔比60、70%。


三、鹽湖提鋰工藝服務商對比

圍繞鹽湖提鋰的產能建設,主要的技術服務環節包括:工藝包設計、提鋰材料開發(吸附劑、膜、萃取劑等)、專用裝置的供應、工程設計/建設/運營等。

其中,關鍵工藝包的設計、提鋰材料的開發無疑最具含金量,提供「材料+裝置」的綜合解決方案可進一步夯實壁壘、提高競爭優勢。

藍曉科技:專業的吸附材料+設備形成一體化解決方案提供商,兼具技術與經驗的積累藍曉科技是國內吸附分離材料領域的頭部企業,具備自主知識產權的吸附法鹽湖提鋰技術,專業提供鹽湖提鋰特種吸附分離材料、以及吸附分離材料為核心的配套系統裝置和整體解決方案,尤其鋁系分子篩吸附劑行業領先。截止 2022 年 6 月,公司建成及在建工業化吸附單元與整線 9 條、約合鋰鹽產能 7.3 萬噸,客觀展現出公司在鋰行業內的認可度。

藍曉科技在吸附提鋰工藝中,擁有國內最多的合作合同,案例經驗豐富:

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久吾高科是國內陶瓷膜領域的頭部企業,主攻以陶瓷膜為主的膜材料及膜分離技術研發應用,並向工業過程分離與特種水處理領域提供膜集成方案。公司陶瓷膜具備 3.8 萬平/年產能,在鹽湖提鋰領域,公司基於在膜材料、膜組件領域的優勢,進一步向高效吸附材料領域延伸,產品包括鈉鋰、鎂鋰分離鋁系吸附劑及鈦系吸附劑。公司在 2022 年 5 月還與礦業巨頭——紫金礦業簽署了戰略合作協議、攜手構建鹽湖鋰資源開發相關體系,久吾將為紫金擬收購、已收購的鋰鹽湖資源項目提供鋰吸附材料開發、提鋰工藝開發等技術支持,並為紫金的鋰資源深加工項目提供技術諮詢、鈉吸附材料開發、金屬鋰電解和雙極膜電解技術開發等技術支持。

藍曉科技、久吾高科業務上比較重合。它們有自己的吸附劑、納濾膜、反滲透膜,做一個集成。

啟迪控股,業務聚焦膜分離技術,以清華大學新材料學院、環境學院、化工學院等為技術依託,專註在鹽湖提鋰、海水淡化、物料分離濃縮、市政工程、工業水處理等領域的應用開發。公司團隊深耕青海,在 2016 年以來先後參與了藍科鋰業 1+2 萬噸碳酸鋰產線的膜法鎂鋰分離+濃縮項目等、藏格鋰業 1 萬噸碳酸鋰的氯化鋰分離濃縮裝置提供、青海中信國安鋰業 2000噸碳酸鋰膜法中試項目,2022 年 3 月,啟迪清源(上海)聯合宋都鋰科與西藏珠峰簽訂了阿根廷 SDLA 鹽湖 5 萬噸碳酸鋰項目的整線 BOT 合作協議,為項目提供提鋰設備、運營及技術服務。

公司整體還是主要做膜,納濾膜+反滲透膜市場做得比藍曉科技、久吾高科大一些。目前還沒有涉及到吸附這一塊。

膜角度,產品差異不大,這幾家公司都不自己生產膜,都是從國外進口膜或找膜廠家拿貨。主要做工程和運營,這部分誰整合能力強,誰成本就低。

納濾膜國內主要從美國、日本進口,差異不大。從技術角度說,規模做得大的,拿膜成本低些,差別就在這裡。國內還沒有公司能做到美國和日本水平,要突破差一個時機。如果一旦出現極端情況,國外不允許引進膜,將是國內膜產業發展的時機。中化國際寧波生產基地有做,但是在通量和耐受力有問題,使用壽命會造成影響。中化國際一直想切入,但是還沒有找到合適的礦。滲透膜的差距則不是很大,主要用國外的品牌,比如LG、陶氏東麗等。國內也能做,有些是國外品牌,有些是國外技術,國產替代市場很大。

工程層面,藍曉科技2021年中標金海鋰業1萬噸LCE的EPC,4.5億。這個價格兜不住成本,最後項目沒有上。這一塊至少需要5-6億。在五礦、藏格都有業績。目前是做市場的階段,隨着應用面廣,成熟度逐步提高,通過前幾年不掙錢,把市場打開再掙回來。

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