在锂资源需求快速攀升的背景下,锂供给的短缺激发了全球提锂技术的研发热潮。在自然界中,锂可以以固体矿物资源状态和液体矿床资源状态存在,其中固体锂多存在于锂辉石和锂云母中,而液体锂矿则主要分布于盐湖卤水中。就储量而言,盐湖卤水资源占全球已探明锂资源总量的近六成,占据数量优势,但在实际的提锂供给中仅占四成,究其原因,是盐湖锂资源多分布于偏远的高寒高原生态脆弱区,基础设施薄弱,受环境影响与技术条件的限制,和矿石提锂相比开发程度较低,产量不够稳定且产线不易复制,因此目前盐湖锂盐生产尚未快速扩张,未来全球的锂原料生产应仍以固体锂矿为主。

我国拥有丰富的锂矿资源储备,但多为提取难度大的盐湖锂,因此锂产能有限,对进口依赖度非常高。近年来,在云南玉溪发现了全球最大的锂黏土矿,该锂矿氧化锂含量高达489万吨,且地质连续性好,开采难度较低,已引起广泛关注。黏土型锂矿蕴含巨大的锂资源储备,如果能够将该类锂矿进行有效的开发利用,可在很大程度上解决我国锂产业发展长期面临的资源紧缺、高度依赖进口的问题,甚至影响全球的锂资源格局。

在传统的矿石提锂工艺中,较为主流的方法包括硫酸盐法和硫酸法。硫酸盐法需采用硫酸盐在高温下焙烧,将锂转化为易溶解的硫酸锂,之后采用水浸的方法回收其中的锂资源。硫酸盐法几乎能分解所有的含锂矿石,通用性高,但如需保证锂的浸出率,需要消耗较多的硫酸钾,产品也常被钾污染,能耗比较高,矿渣量大且难以利用,并且高温焙烧过程会有较多的氟和硫化物废气挥发,环境污染比较重。硫酸法则可细分为硫酸焙烧浸渍法和硫酸浸出法。硫酸焙烧浸渍法焙烧温度要求高,需要消耗大量的硫酸及热能,成本较高,浸出杂质较多,除杂困难,且对设备的耐高温和耐腐蚀性能有较高的要求,已逐渐被淘汰。硫酸浸出法相对焙烧法无需高温焙烧,能耗低,反应温度低,废渣量小,但浸出过程中会溶出大量的铝,在除去铝的过程中,会造成锂的较大损失;反应完成后残留较多的硫酸需要消耗大量的碱进行中和。

由此可见,目前采用的主流提锂工艺各有其优势及缺陷,但短期内都无法解决提锂能耗大、成本高、环境影响大和夹带损失高等问题。

科创板上市企业唯赛勃多年来一直致力于膜法特种分离领域,深耕锂资源开发利用技术的研究,针对目前矿石提锂工艺的一系列问题进行专项攻关,已成功开发了一套多级耐酸反渗透系统和多级耐酸纳滤提锂系统。将矿石粉加酸、水及催化剂,无需高温煅烧即可直接浸出,经过压滤机压除提锂尾渣的滤清液通过耐酸膜系统处理后,酸和水均可得到重复利用,由于酸性条件下不造成铝的沉淀,铝、锰、钙经耐酸纳滤系统处理后即可直接回收,不对锂造成污染,因此大大提高了锂的收率。与传统的提锂工艺相比,耐酸膜系统由于不需要高温煅烧,大幅降低了能耗,降低了生产成本,避免了高温下酸性的矿粉和硫酸对系统的腐蚀问题,因此降低了设备的耐高温、耐腐蚀的要求,降低了系统的投资和运维成本;由于不需要添加硫酸盐进行煅烧,减少了原材料的使用成本和提锂尾渣的产出,降低了固废排出。同时,由于工艺流程简单,生产安全系数高,容易自动化规模生产,产线也可大量复制应用。

该系列耐酸反渗透膜和耐酸纳滤膜均已申请专利,且在多套系统中已进行测试,效果理想,目前和国内行业领先的提锂企业也已签订中试合同,有望实现在项目中的实际应用。

在当前的锂供给背景下,未来锂资源的需求增速将大于供给增速,供需关系将面临供需缺口收紧甚至是供不应求的局面。此次的技术创新将进一步推动膜分离技术在锂电新能源产业的产业化应用,促进锂黏土矿的开发,有助于在我国形成世界级的锂资源基地,带动我国对锂矿的科研和提取技术实现飞跃。

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