一、锂需求快速增长,盐湖提锂开发势在必行
在需求爆发的背景下,锂资源供给在 2020 年出清后呈现较高的供给集中度,加上疫情显著拉长了海外资源国从投融资高峰、资本投入高峰、转向产能高峰的时间周期,以及全球供应链加大备货力度的“长尾效应”,导致即期的供给弹性受限、供需显著错配,拉动电池级碳酸锂价格连创历史新高,在 22Q1 一度达到 50 万元/吨。自 2022 年开始,锂行业将进入供需双旺的新阶段。
2021 年全球锂需求总量为 58 万吨 LCE、同比增长 59%,我们预计 2022 年为 71万吨、同比增长 22%,2025 年预计将达到 165 万吨,2030 年将有望大幅增长至 409 万吨LCE,2022~2030 年 CAGR 为 25%。
锂已蜕变为一个较纯粹的“电池金属”,动力需求已占据主体!
2022 年调整后需求有望达 71 万吨 LCE、2025 年和 2030 年或进一步增长至 165 万吨 LCE 和 409 万吨 LCE。
资料来源:各公司公告,五矿证券研究所预测
全球锂资源中 62.6%为卤水锂,贡献了 20 年全球约 45%的锂产量。
我国盐湖锂资源量占比超过80%,开发潜力巨大。我国锂资源量约为 714 万吨(金属当量)其中 81.6%赋存于盐湖中,10.9%为锂辉石形态,7.5%以锂云母的形式存在。分地区来看,青海省锂资源量最为丰富,占全国比例超过40%,其次是西藏和四川,分别占比 31.1%和 10.6%。
根据锂矿资源在自然界存储形态的不同特点,目前主流的提锂技术分为矿石提锂和盐湖卤水提锂。
两种方法在工艺流程、成本效益等方面具有一定的差异。盐湖提锂无需经历精矿加工环节,成本因此相对较低。
盐湖提锂利用盐湖卤水提取 钾盐后形成的含锂卤水,进行深度除镁、碳化除杂和络合除钙后便能得到碳酸锂。
主要工艺包括沉淀法、萃取法、煅烧法、吸附法、膜法等。
相较于矿石提锂,盐湖提锂流程更简单,因此成本更为低廉,一般在 2-4 万元/LCE 吨间,
资源禀赋优异的 海外盐湖提锂成本甚至在 2 万元以下。
依托丰富的盐湖资源,智利、阿根廷等南美 国家目前主要采取盐湖提锂。
随着新能源汽车的快速发展,锂资源需求日渐增长,而中澳关系紧张以西澳锂矿山的高集中度日益提升的背景下,锂资源自给的重要性愈发凸显。如何能发挥盐湖锂的规模优势,尤其是我国赋存的盐湖锂资源的开发,对我国未来新能源汽车和储能产业的发展至关重要。
二、未来主流工艺:吸附+膜
盐湖提锂工艺包括前端卤水开采、中端富集分离,后端产品转化三个环节,工艺的差别主要体现在中端富集分离环节。盐湖前端和后端工艺差别不大,而在中端环节,卤水锂含量低、化学成分复杂的特点决定了卤水提锂工艺的难点就在中端环节——富集分离锂,下文提锂工艺即指中端富集分离环节所涉及的工艺。
盐湖提锂的工艺设计需要因湖而异、因地制宜。
下表为几种提锂工艺的对比:
结合上两周参加的盐湖提锂行业交流会,我个人总结如下:
膜法:适合浓度至少2-3g/L。
萃取:适合浓度1-2g/L效率最高、成本最经济。
吸附法:适用面比较广,尤其对于低含量卤水,吸附后加膜可以镁锂分离。
煅烧:能耗高、环境上感官上非常不好,碳中和背景下最不看好,生存几率低。
电渗析:对锂含量要求高,跟纳滤膜,青海西藏盐湖能达到高锂含量的盐湖较少。
萃取:有机物,水里指标COD不能过关。
电脱嵌:金圆股份做了一个2000吨中试,具体效率有多高,不好说,电脱嵌从磷酸铁锂、磷酸锰铁锂材料演变,看起来挺好,目前效率比较低。
吸附法原理在于可通过对被交换物质的离子交换和吸附,达到物质的分离、提纯、浓缩、富集等功能,因此可以适用于诸多固体-液体分离工艺,潜在应用领域广泛。盐湖提锂中的吸附树脂、锂吸附剂的壁垒较高。目前已实现商业化、适用卤水类型最广(氯化物型、硫酸镁亚型等)的吸附剂主要是铝系分子筛吸附剂,而下一代的锰系离子筛吸附剂、钛系离子筛吸附剂也有望在特定的盐湖卤水中实现商业化。其中铝系分子筛吸附剂作为当前唯一产业化且成熟的吸附材料。
吸附材料可通过锂源形成的插层和水将锂离子吸附和洗脱:
吸附法、纳滤膜、反渗透膜,这几种吸附加膜的组合使用范围比较广,低锂盐田,100到300mg/L吸附可以把它分离出来。如果遇到卤水含量比较高的,不可以直接从原卤直接吸附,加纳滤膜、渗透膜,再镁锂分离。
未来在国内青海、西藏绝大部分氯化物和硫酸镁亚型盐湖,吸附加膜会占主流。碳酸型盐湖,碳酸锂直接以碳酸形式沉淀出来了,膜这一块,就不好用。因为青海西藏绝大部分为氯化物盐湖和磷酸镁亚型盐湖占据绝大部分,碳酸型盐湖在中国相对较少,所以吸附+膜法预计在中国会占据大部分市场。
水刚开始,是盐湖天然卤水,后期是人工置换的水,是从地表水注入进去,然后把土壤、盐湖中锂溶出来以后,品味会下降。因此5-10年后,还是需要吸附来解决。
南美SQM,镁锂比低,用沉淀法即可。近几年在南美开发的,镁锂比、钙镁比、铜锂比高。如果做电池级碳酸锂,铜锂比也相当影响产品品质。这两年出海的企业,都面临资源成分比较复杂,虽然比青海西藏资源禀赋好一点。
所以即使在出海,从工艺、环保等角度看,吸附+膜还是最有前景的。例如西藏珠峰在南美也是用吸附+膜法,例如竞争开发玻利维亚三大盐湖的六家公司都是吸附+膜法。
吸附+膜工艺流程:首先做初步分离,再纳滤膜,然后镁锂分离,再反渗透膜,再做浓缩。
如果没有出现颠覆性技术,吸附+膜应该占据主体。
目前这个方法落地效果的规模效应比较好,未来成本会越来越低,形成明星效应后,估计会占比60、70%。
三、盐湖提锂工艺服务商对比
围绕盐湖提锂的产能建设,主要的技术服务环节包括:工艺包设计、提锂材料开发(吸附剂、膜、萃取剂等)、专用装置的供应、工程设计/建设/运营等。
其中,关键工艺包的设计、提锂材料的开发无疑最具含金量,提供“材料+装置”的综合解决方案可进一步夯实壁垒、提高竞争优势。
蓝晓科技:专业的吸附材料+设备形成一体化解决方案提供商,兼具技术与经验的积累蓝晓科技是国内吸附分离材料领域的头部企业,具备自主知识产权的吸附法盐湖提锂技术,专业提供盐湖提锂特种吸附分离材料、以及吸附分离材料为核心的配套系统装置和整体解决方案,尤其铝系分子筛吸附剂行业领先。截止 2022 年 6 月,公司建成及在建工业化吸附单元与整线 9 条、约合锂盐产能 7.3 万吨,客观展现出公司在锂行业内的认可度。
蓝晓科技在吸附提锂工艺中,拥有国内最多的合作合同,案例经验丰富:
久吾高科是国内陶瓷膜领域的头部企业,主攻以陶瓷膜为主的膜材料及膜分离技术研发应用,并向工业过程分离与特种水处理领域提供膜集成方案。公司陶瓷膜具备 3.8 万平/年产能,在盐湖提锂领域,公司基于在膜材料、膜组件领域的优势,进一步向高效吸附材料领域延伸,产品包括钠锂、镁锂分离铝系吸附剂及钛系吸附剂。公司在 2022 年 5 月还与矿业巨头——紫金矿业签署了战略合作协议、携手构建盐湖锂资源开发相关体系,久吾将为紫金拟收购、已收购的锂盐湖资源项目提供锂吸附材料开发、提锂工艺开发等技术支持,并为紫金的锂资源深加工项目提供技术咨询、钠吸附材料开发、金属锂电解和双极膜电解技术开发等技术支持。
蓝晓科技、久吾高科业务上比较重合。它们有自己的吸附剂、纳滤膜、反渗透膜,做一个集成。
启迪控股,业务聚焦膜分离技术,以清华大学新材料学院、环境学院、化工学院等为技术依托,专注在盐湖提锂、海水淡化、物料分离浓缩、市政工程、工业水处理等领域的应用开发。公司团队深耕青海,在 2016 年以来先后参与了蓝科锂业 1+2 万吨碳酸锂产线的膜法镁锂分离+浓缩项目等、藏格锂业 1 万吨碳酸锂的氯化锂分离浓缩装置提供、青海中信国安锂业 2000吨碳酸锂膜法中试项目,2022 年 3 月,启迪清源(上海)联合宋都锂科与西藏珠峰签订了阿根廷 SDLA 盐湖 5 万吨碳酸锂项目的整线 BOT 合作协议,为项目提供提锂设备、运营及技术服务。
公司整体还是主要做膜,纳滤膜+反渗透膜市场做得比蓝晓科技、久吾高科大一些。目前还没有涉及到吸附这一块。
膜角度,产品差异不大,这几家公司都不自己生产膜,都是从国外进口膜或找膜厂家拿货。主要做工程和运营,这部分谁整合能力强,谁成本就低。
纳滤膜国内主要从美国、日本进口,差异不大。从技术角度说,规模做得大的,拿膜成本低些,差别就在这里。国内还没有公司能做到美国和日本水平,要突破差一个时机。如果一旦出现极端情况,国外不允许引进膜,将是国内膜产业发展的时机。中化国际,宁波生产基地有做,但是在通量和耐受力有问题,使用寿命会造成影响。中化国际一直想切入,但是还没有找到合适的矿。渗透膜的差距则不是很大,主要用国外的品牌,比如LG、陶氏、东丽等。国内也能做,有些是国外品牌,有些是国外技术,国产替代市场很大。
工程层面,蓝晓科技2021年中标金海锂业1万吨LCE的EPC,4.5亿。这个价格兜不住成本,最后项目没有上。这一块至少需要5-6亿。在五矿、藏格都有业绩。目前是做市场的阶段,随着应用面广,成熟度逐步提高,通过前几年不挣钱,把市场打开再挣回来。