锂辉石是一种硬石矿。一般含有1%左右的氧化锂。只有澳大利亚西澳Greenbushes的矿是特例,氧化锂含量4%左右。所以目前只有Greenbushes的锂辉石矿在开采,其

  锂辉石是一种硬石矿。一般含有1%左右的氧化锂。只有澳大利亚西澳Greenbushes的矿是特例,氧化锂含量4%左右。所以目前只有Greenbushes的锂辉石矿在开采,其它矿成本较高或尚未开发或停产。最近几个月,碳酸锂价格猛涨,含氧化锂1%的锂辉石矿也开始变得有开采价值了。这些矿主要在澳大利亚的西澳州和加拿大的魁北克省。中国也有几个矿。

柴达木盆地的盐湖

  盐湖卤水一般锂含量在0.6%到0.8%之间,都在大陆盐湖中。海水中的锂含量太低,没有开采价值。锂盐湖主要分布在智利、阿根廷和玻利维亚交界处的一个三角地带(也叫锂三角),以及中国的青海和西藏。

  四、如何从矿石中提取锂

  盐湖卤水的锂已经在卤水里面,但浓度还是太低,需要浓缩才能提取。好在卤水一般都在干燥多风的高原。可以把卤水抽进盐池里,靠太阳晒,大风吹来浓缩。锂一般浓缩到2%左右就可以加工。通常的办法就是加入苏打(碳酸钠),和浓缩过卤水中的氯化锂反应就形成了碳酸锂和食盐。碳酸锂溶解度很低,就成了固体,这个过程叫作沉锂。沉出来的粗碳酸锂就可以进一步加工提纯成电池级的碳酸锂或者氢氧化锂了。

  锂辉石矿在矿脉中,需要爆破开采,就像采石头是一个样。但原矿含量不高,需要破碎后提取精矿。通常的做法是重选和浮选。重选就是弄一种液体,比如比重是2.8,把破碎了的矿石放进去,比2.8轻的就上浮,种的下沉。含锂的锂辉石比较重,就下沉。石英等比较轻的就上漂,于是就分开来了。重选适合于粗颗粒。有些锂辉石矿晶粒很小,需要磨得更细才能跟杂质分开。这样的颗粒不能重选,要浮选。浮选的原理很简单,就像家里煮肉,上面漂浮的血杂质就是粘在气泡上漂上来的。选矿一样,就是加了药剂,使得有用的东西容易粘在气泡上,杂质留在水里。或者反之。这样把细矿放进水中,往里吹气泡就把矿石浮选上来。选好的精矿,一般含氧化锂5%到6%。

  锂辉石中的锂在晶格里面,锂辉石是顽石,酸碱不侵。可是把锂辉石放到窑炉里加热到1000多度,锂辉石就会改变晶体结构,体积膨胀而松散,就像爆米花一样。烧过的料加了硫酸加热到250度就跟晶体中的锂就形成硫酸锂。硫酸锂溶于水,把烧过的酸化了的料放入水中,硫酸锂就溶入水,而其它杂质就会留在固渣里。进行过滤,就可得到硫酸锂溶液。就像泡茶水是一个道理。把苏打加入硫酸锂溶液反应,就可成为碳酸锂和硫酸钠。碳酸锂溶解度很低,沉出固体,硫酸钠则留在溶液里。

  盐湖锂卤水储量丰富,又加上在晒盐的时候可以提取钾肥,总算下来比较便宜。但盐湖在边远地区,建厂和运行都十分困难。而且卤水中的杂质比较多,特别是镁含量很高,技术上比较困难。南美盐湖提锂的几大公司,靠着价格优势,几十年来技术没有进步,生产出来的碳酸锂不够电池级的水平。而中国的盐湖则含镁过高,分离困难。生产很不容易,产量和质量都存在着许多问题。新的卤水项目初投资大,时间厂。而且盐湖卤水提锂靠天吃饭,一场大雨就可把盐池稀释而影响产量。这就给矿石提锂留下了空间。目前世界上绝大多数的高端正极材料都是用锂辉石矿中提取的碳酸锂和氢氧化锂来制造的。

  五、锂的供应取决于投资、技术资源和时间

  绕了一大圈,我们言归正传,回来看看特斯拉的Gigafactory。50GW.h的产量,有35GW.h自产,还有15GW.h只是组装。不论是自产还是组装,原材料都需要锂。我估算了一下,要生产50GW.h电池,锂的耗量大约三万两千五百吨碳酸锂当量。相当于两个目前最大的电池级生产线。

特斯拉超级电池工厂Gigafactory

  特斯拉的美梦是通过大规模生产降低电池的生产成本。要是特斯拉的美梦成真,再加上其它汽车公司和电池公司的需求,锂材料的需求增量翻倍不是问题。问题是哪来这么高质量又便宜的锂材料。我相信特斯拉也意识到了这一点,他们在积极跟各大生产商进行接触寻求货源。但特斯拉不会有精力直接进行原材料生产投资。

  碳酸锂和氢氧化锂的生产不便宜。过去几年来,电池级锂材料生产厂商的利润非常薄,再要求降价以降低电池价格已经没有了空间。好在锂材料在整个电池链中的成本份额不高,特斯拉电池的降价只能靠规模化和降低其它原材料的进价。

  即使高价格可以接受,原材料的供应也不是那么容易满足。问题不是锂的资源。从目前探明的锂储量来看,完全可以支持锂需求的大规模增长。问题在于投资、技术资源和时间。

  首先看看投资。自2010年以来,在锂原材料的投资大约15亿美元。除了中国之外,世界上有数家公司进行可行性研究,至今大多还处在讲故事阶段。只有三个项目进入了实施阶段:澳大利亚西澳银河锂业的江苏碳酸锂项目(现在天齐锂业拥有)和加拿大魁北克省的魁北克锂业(后来为RB Energy)都是锂辉石提锂。第三个是盐湖提锂,也就是澳大利亚布里斯班的Orocobre在阿根廷的Juluy省的盐湖项目。三个项目中,只有银河锂业成功大批量生产了电池级产品。RB Energy魁北克锂业2014年六月开始出产品到同年九月停产倒闭,只生产了100来吨产品,无一达到电池级指标。Orocobre的项目从2015年四月开始生产,到2015年十月总共生产了不足1000吨产品,电池级产品寥寥。目前还在艰难地爬升阶段,生死未卜。

  除了银河资源的碳酸锂项目,这十数亿美元的投资打了水漂。这严重的影响了电池原材料方面的投资热情。这就造成了目前碳酸锂和氢氧化锂的涨价。涨价为生产厂商增加了利润,也增加了进一步投资的动力。

[责任编辑:陈语]

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