盐湖提锂行业市场分析

盐湖提锂行业市场分析一、资源禀赋缺陷催生中国设备法盐湖提锂工艺脱颖而出随着新能源汽车、电子器件和储能技术的迅速发展，锂在新型能源材料领域的应用受到高度关注，被誉为“21世纪的能源金属”、“白色石油”。全球锂资源主要存在于盐湖卤水和矿石中；目前已探明的锂资源中，盐湖卤水占58%，锂精矿占26%。根据USGS，截至2021年，全球已探明的锂资源储量约为8900万吨，主要集中在玻利维亚、阿根廷、智利、美国、澳大利亚和中国。中国已探明的锂资源（金属当量）储量约为534万吨，占全球储量的6%，主要分布在青海、西藏、湖北和四川等。盐湖资源约占全国总储量的82%，矿石资源约占18%。含锂盐湖主要分布在青海、西藏和湖北；锂辉石和锂云母则主要分布在四川、江西和湖南。随着新能源汽车行业快速发展，对锂资源的需求量日益增大，但受制于环保、交通、技术等因素，国内矿石锂和盐湖提锂难以满足市场需求，2020年我国锂原料自给率仅32%。新能源汽车发展迅猛，拉动上游动力电池及金属锂需求。需求端来看，金属锂在新能源产业、传统工业、3C电子数码消费品和储能电池领域广泛应用，其中新能源汽车和储能电池增速较为可观。2021全年中国市场新能源汽车销量为352.1万辆，根据主流汽车品牌的销量与在建产线预测，2025年中国新能源汽车销量有望达到1168万辆，2021-2025年CAGR为35%。在全球市场，2021年全球新能源汽车销量为650万辆，根据EVTank等机构预测，2025年全球新能源汽车销量可达1800万辆，2021-2025年CAGR为29%。参考一辆纯电动车带电量约60KWh，现阶段电池度电耗锂量0.8kg/KWh，则2021年中国新能源汽车碳酸锂需求量为16.9万吨，全球需求量为31.2万吨；2025年中国新能源汽车碳酸锂需求量将达到56.1万吨，全球需求量86.4万吨。尽管中国80%以上的锂资源来自于盐湖，但与南美锂三角相比，中国盐湖资源锂含量低，杂质较多，尤其是镁、锂因化学性质类似而难以分离；加之我国盐湖分布的地方自然环境较为恶劣，交通运输不便，因而扩产难度大，国内扩产速度较缓慢。截至2021年，青海地区盐湖年产能仅11.7万吨/年，产量5.9万吨，产能利用率50.4%；西藏地区仅扎布耶盐湖实现工业化生产，设计产能0.5万吨/年。青海基础设施相对完善，是国内最早实施盐湖提锂项目开发的地区。青海省盐湖锂资源储量占比约占全国的50%，主要集中于察尔汗盐湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖和大柴旦盐湖。与国外盐湖相比，青海盐湖卤水具有锂含量低、镁锂比高等特点（镁锂比普遍高于60，锂含量0.02-0.085%），且卤水中伴生硼、钾、镁、钠等众多元素，成分更为复杂，卤水锂的分离难度更大。因此尽管资源丰富且具有较好的晾晒条件，但难以直接运用传统太阳池法，需要更先进的技术解决锂离子浓缩、杂质分离等问题。2018年，中国首个万吨级吸附+膜法项目，蓝科锂业察尔汗盐湖1万吨高纯优质碳酸锂项目达标达产，标志着中国盐湖提锂技术规模化生产正式打通，青海地区由此开启盐湖提锂的发展步伐。西藏地区盐湖主要分布在藏西北地区，整体多为碳酸型盐湖，卤水锂、硼含量较高，含镁量低，锂资源平均品位较高。但由于西藏盐湖大多位于偏远、艰苦的高寒高海拔地区，受限于严格的环保要求和基础设施缺乏，目前整体开发程度较低，项目进展缓慢；只有扎布耶盐湖实现5000吨的工业化开发，结则茶卡和捌千错盐湖有少量的碳酸锂试验性产能。中国盐湖开发难度更大，催生多种提锂工艺。青海、西藏严格的环保要求限制了传统太阳池法的应用，各盐湖间巨大的品位差异也使得盐湖提锂工艺难以像矿石提锂具有通用性。为“量体裁衣”开发出适合中国盐湖的工艺，国内多所科研院校和盐湖企业在盐湖提锂领域投入多年，已摸索开发出吸附法、膜法、萃取法、电化学法等多种路线，通过技术革新弥补中国盐湖自然禀赋的缺陷。目前，国内盐湖提锂领域已形成一湖一策、多工艺并行的局面。供需失衡推动碳酸锂暴涨，短平快设备法盐湖提锂更具优势。伴随下游需求的快速增长，锂资源的供需失衡推动锂价暴涨。截至12月25日，碳酸锂价格为56.5万元/吨，氢氧化锂价格为56.8万元/吨。参考百川盈孚，56.5万元/吨的碳酸锂价格下，盐湖提锂（吸附法）毛利率为83.4%、矿石提锂（硫酸法）毛利率为21.0%。由于卤水价格相对平稳，高锂价为采取盐湖提锂工艺的上游锂企带来丰厚利润。目前，各大锂企已纷纷披露碳酸锂扩产计划，对业主而言，如何在高锂价下更快开发在手锂资源成为当务之急。由于锂精矿的开发周期为3-5年，传统太阳池法修建盐田+原卤晾晒也需要至少4年时间；对比之下，1-2年建设期的设备法盐湖提锂工艺无疑成为最短平快的提锂选择。我们认为，沉淀多年的技术攻关持续打磨中国盐湖提锂行业设备、技术供应商；伴随行业扩产浪潮，中国企业凭借更具性价比的工艺、技术服务，具有充分的潜力脱颖而出，立足行业前沿。二、太阳池法：适用于低镁锂比碳酸型盐湖的传统工艺太阳池法是盐湖提锂领域最传统、最成熟的工艺，在南美盐湖提锂项目中广泛使用。太阳池法基于碳酸锂溶解度的负温度效应，将盐湖卤水在多级盐田中分级滩晒浓缩，制得达到要求的高锂成卤后，在盐梯度太阳池中加热该卤水，使其中的锂以碳酸锂形式结晶析出，再经过苛化法或碳化法等加工，即可获得工业级或电池级碳酸锂产品。太阳池法提锂工艺的核心在于盐梯度太阳池，其从上往下由3层组成：1）上层为上对流层（淡水层），由淡水组成，其温度与环境温度相近，主要起形成和保护中部盐梯度层的作用；2）中部为非对流层（盐梯度层），其盐浓度随深度增加不断增加，一方面阻止热量散失于池面，还利用淡水与卤水折射率的不同，使热能蓄存于池底卤水中。由于盐梯度层的存在，下对流层卤水蒸发缓慢，其他盐类难以析出，易于碳酸锂在池底大量沉淀，提高品味。3）下层为下对流层（储能区），由饱和盐溶液组成，温度较上对流层高很多，主要达到收集、储存太阳能、提高卤水温度的功能。盐梯度太阳池可以跨季节储存热量，即便在冬季，池底仍可维持一定的温度，叠加冬季卤水中的锂浓度较高，碳酸锂依然可以在盐梯度太阳池中沉淀析出，实现全年连续生产。太阳池法的优点在于工艺操作简单、成本低；但缺点在于只适用于镁锂比极低的碳酸盐型盐湖卤水提锂，且易受制于气候条件，淡水消耗偏高，并不适用于中国的盐湖。而南美锂盐湖资源镁锂比低，且盐湖滩晒条件优越，因此多太阳池法为主，技术路线由3个阶段组成：盐田蒸发、锂与其他离子分离、纯化沉淀。目前太阳池法在国内的唯一应用即在西藏扎布耶盐湖。扎布耶盐湖卤水类型为碳酸盐型，质量浓度为100mg/L，已接近碳酸锂的饱和点，因此一期0.5万吨产能采用了盐梯度太阳池法（SGSP法）。此外，扎布耶盐湖地处高原，无电力、无矿物能源，且交通运输不便，缺乏燃料能源供给；该工艺路线充分利用青藏高原太阳能丰富、具备修建盐田的地理条件等显著优势，不添加任何化学试剂，可在当地提取出品位在50%~80%的碳酸锂精矿产品，经过提纯后碳酸锂纯度达99.5%以上。但出于环保角度考虑，国内太阳池法有破坏自然生态的潜在威胁，未来新项目建设规划极少采用该方法。三、吸附耦合膜法：应用广泛的设备法盐湖提锂工艺吸附耦合膜法是当前国内盐湖提锂领域应用最主流、产业化程度最完善的工艺之一，在青海地区广泛应用。该工艺分为吸附段和膜段，吸附段利用吸附剂的锂离子选择性吸附提取卤水中的锂离子，再洗脱实现锂离子的浓缩，以及与其他离子（主要是镁离子）的分离；膜段通过一系列有机膜梯度耦合进一步浓缩、纯化卤水：超滤膜（UF）主要用于过滤合格液中的悬浮物颗粒降低对后续纳滤膜的污染和损耗、纳滤膜（NF）主要用于实现一二价离子的分离、反渗透膜（RO）主要用于工艺后端对锂溶液的浓缩。吸附+膜法主要优势在于对低锂离子浓度+高镁锂比盐湖的锂提取。相比全球其他地区盐湖，低锂离子浓度+高镁锂比是中国盐湖的最显著特征。由于锂、镁具有相似的性质及水合半径，因此卤水中的镁锂比越高，提锂难度越大，成本越高；该工艺的诞生则有效解决了高镁锂比盐湖提锂的难题。（一）吸附工段吸附段是将原卤/老卤作为提锂原料，首先利用对锂有选择性的吸附剂将卤水中的锂离子吸附，再用淡水/酸将吸附剂中的锂离子洗脱，实现锂离子与其他杂质离子的分离，核心在于镁锂元素的分离。吸附段所使用的吸附剂主要分为无机吸附剂和有机吸附剂。有机吸附剂一般为离子交换树脂型，其选择性较差，且难洗脱；无机吸附剂主要有铝系吸附剂、锰系和钛系尖晶石型氧化物吸附剂等，其对锂具有高选择性、吸附量大、洗脱率也高，是盐湖卤水提锂应用较多的吸附材料。铝系吸附剂是目前较为成熟、且唯一得到产业化应用的吸附剂。铝系吸附剂属于层状双氢氧化物（LDHs），由带正电荷的层板（带正电荷的铝氧八面体和空穴中的Li+）和层间阴离子有序组装叠层形成，吸附剂整体结构为电中性。淡水淋洗后，Li+被脱除而在对应位置形成空穴；这些空穴只能容纳与Li+大致相当的阳离子。对于镁锂比高的卤水，虽然Mg2+的半径（0.065nm）与Li+（0.060nm）接近，但是Mg2+的标准水合自由能远大于Li+，进入空穴需要更大的能量，因此铝系吸附剂对盐湖中的其他阳离子具有很好的分离性，有效解决高镁锂比卤水提锂困难的问题。基于铝系吸附剂对锂离子的选择性较高，制备工艺简单，通过水洗即可实现无溶损脱锂的优点，产品现已在青海盐湖实现工业化应用。但铝系吸附剂主要问题在于吸附容量小，且更适用于氯化物型和硫酸镁亚型的中性盐湖，碱性或酸性环境会破坏铝系吸附剂的结构。针对铝系吸附剂的缺陷，国内外又进行了新型吸附剂的研究；其中更具产业化应用前景优势的是离子筛型钛系、锰系吸附剂。钛系、锰系离子筛是将锂源与二氧化钛、锰氧化物等钛源、锰源混合，反应生成离子筛前驱体，采用酸将其中的Li+洗脱出去可获得离子筛，将离子筛放置于含锂卤水中吸附可再次形成锂钛、锂锰复合氧化物。钛系离子筛对Li+的理论吸附容量可达39.8mg/g，造粒后容量为3~5mg/g，与铝系相当，具有溶损率较低、锂洗脱率高、性能稳定的优点，且弥补了锰系溶损率高的问题。锰系离子筛在脱锂剂的作用下可将结构中的锂离子几乎全部脱除，因此具有更高的吸附容量，对Li+的最大理论吸附容量最高可达82.3mg/g。此外，铝系吸附剂通常更适用于中性卤水（不耐酸不耐碱），锰系吸附剂适用于中性偏酸性卤水（最高7.5-8，耐酸不耐碱），钛系吸附剂适用于碳酸盐型盐湖卤水及强碱性液态矿产（耐酸碱）。尽管钛系、锰系吸附剂在实验过程中展现出更优异的吸附性能，但在产业化过程中仍有诸多难以克服的问题：1）实际吸附容量与理论吸附容量之间存在巨大差距，主要系吸附剂前体洗脱过程中Li+脱附不完全以及循环过程中吸附通道被堵塞，导致有效空位数减少。2）在洗脱过程中，粉末吸附剂的核心骨架在溶液中溶损、破裂、塌陷；尤其是锰系吸附剂，循环过程中3、4价锰离子容易发生歧化反应溶损，导致离子筛部分框架溶解，严重影响离子筛的循环性能，对其工业化应用造成较大限制。3）工业生产中造粒、成膜、发泡、成纤维、磁化等工序，容易导致吸附剂吸附位点被堵塞和覆盖，降低工业吸附剂的吸附容量。4）钛系、锰系离子筛均需采用酸性洗脱剂来洗脱Li+，产业化应用易造成环保问题。在重点公司分析1、蓝晓科技：中国高端吸附分离材料领导者蓝晓科技2001年成立于陕西西安，是一家专业从事吸附分离材料的研发、生产和销售的企业，提供以特种吸附分离材料为核心的配套系统装置和整体解决方案。公司生产的吸附分离材料包括30多个系列，涵盖100多个品种，广泛用于食品、制药、植物提取、离子膜烧碱、环保、化工催化、湿法冶金、水处理等领域，是行业内产线品类最全的公司之一。公司吸附分离材料产能4.75万吨/年，产能集中于特种树脂工厂（7500吨/年）、高陵新材料产业园（2.5万吨/年）和蒲城蓝晓产业园（1.5万吨/年），是规模性与技术性并行发展的中国高端吸附分离材料领导者。公司在盐湖提锂领域深耕多年，自主开发的吸附+膜法提锂整体解决方案具有诸多优势：在吸附材料方面，公司自主研发的铝系吸附剂提锂性能优异，能实现贫矿卤水的经济性提锂，通过吸附法富集处理，大幅提高锂浓度，降低镁锂比；此外公司产品有效解决盐湖提锂的杂质问题，具有深度除杂能力，除硼-鳌合树脂还可进一步实现深度除杂。在工艺服务方面，公司可为客户量身打造“材料+工艺+装置+整线建设运行”的一体化解决方案，提供锂吸附剂、完整工艺技术、系统装备；该整体解决方案已在多个规模化项目中成功运用。在技术层面，公司已在涉锂产业链中形成独特的“技术极”。公司拥有10余项专利，成熟锂吸附剂升级+新品吸附剂开发，可针对中、高、低不同品位的卤水提供不同方案，技术辐射精制、回收、除硼、矿石锂除杂等多个维度。在市场层面，公司广泛开展海内外盐湖卤水提锂技术的市场拓展，采集不同国家地区的卤水进行小试，针对南美、欧洲、北美等的盐湖，提供定制化的中试设备以及技术可行性方案等。2、蓝科锂业：国内吸附+膜法开创者，立足察尔汗盐湖的老牌企业青海盐湖蓝科锂业股份有限公司系科达制造与盐湖股份的子公司，是国内最早使用“吸附+膜法”工艺进行盐湖提锂的企业。蓝科锂业作为盐湖股份的子公司，主要实施对青海察尔汗盐湖的开发；其技术起源于俄罗斯，经过十余年完善与打磨，察尔汗盐湖3万吨提锂产能已实现满产。蓝科锂业是国内盐湖提锂行业的先行者，率先布局察尔汗盐湖1万吨提锂项目。2007年，盐湖股份与核工业北京冶金研究所合资成立蓝科锂业前身青海盐湖蓝科锂业有限公司，其中盐湖股份持股51%、核工业北京冶金研究所持股45%。2007-2009年，公司投资5.05亿元规划建设年产1万吨高纯优质碳酸锂项目，在青海察尔汗盐湖尝试实施盐湖提锂；但工艺关键环节吸附剂制造成本和破碎率过高，项目遭遇瓶颈。2010年，公司通过青海佛照锂与青海威力引入俄罗斯院士团队的吸附剂技术，成功实现卤水提锂技术的突破；作为技术专利提供方的青海佛照锂和青海威力分别以技术入股和后续增资获得蓝科锂业16.91%和10.78%股权。2012年，公司1万吨项目开始稳定生产，日生产能力突破5万吨，品位达到99.5%。2017年，科达制造出资受让青海佛照锂、青海威力等持有的蓝科锂业股权，合计持有公司43.58%股份，投票权为48.48%。2018年，公司1万吨装置正式实现达标达产，碳酸锂纯度可达99.2%。3、久吾高科：颇具潜力的钛系吸附剂开发者久吾高科成立于1997年，是国内最早从事陶瓷膜等膜材料和膜分离技术研发和应用的企业之一，面向工业过程分离与特种水处理领域提供系统化的膜集成技术整体解决方案。经过二十多年的发展，公司已具备了较强的陶瓷膜材料研发和生产、有机膜材料研发及产业化、各类膜组件和成套设备研发和生产、膜工艺开发以及膜分离系统集成能力，能够面向不同应用领域提供系列化膜集成技术整体解决方案。公司现已被认定为“中国膜行业陶瓷膜领域龙头企业”，陶瓷滤膜产品及成套装备被国家工信部认定为第六批制造业单项冠军产品。公司核心产品陶瓷膜是以氧化铝、氧化锆和氧化钛等粉体原料经过高温烧结制成的具有多孔结构的无机精密陶瓷过滤材料。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内的膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到料液不同成分的分离、浓缩和纯化；过滤精度涵盖微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）。公司膜材料可应用在生物医药、化工、新能源等工业过程分离领域及工业污水、市政污水、水环境治理等环保水处理领域。不同于盐湖提锂项目膜工段中纳滤、反渗透、电渗析等环节采用的有机膜材料，陶瓷膜作为无机膜材料通常仅用于前端预处理工段。4、蓝深科技：CMR一步提锂技术塑造核心竞争力西安蓝深新材料科技有限公司（蓝深科技）成立于2014年，是一家专注于高分子功能分离材料研发、制造、应用的高新技术企业。公司在陕西省渭南市蒲城高新区生产基地拥有5000立方米特种树脂、3000立方米锂吸附材料产能。公司专注于高难废水、废气深度处理高分子功能材料研发及应用，为用户提供工业废水、废气深度处理完整解决方案；产品已广泛应用于工业废水处理、化工、制药、食品、冶金等领域。在盐湖提锂领域，公司CMR一步提锂技术可实现盐湖原始含锂卤水中锂与镁、钾、钠、钙、铁、硅、硼等元素的分离，不受钾肥生产影响；提锂过程不添加化学药剂，提锂之后卤水其它成份不变，可直接回注盐湖。目前公司已在中国青海、西藏，阿根廷、智利、玻利维亚等数十个盐湖开展提锂相关技术研究和产业化技术开发。公司在五矿盐湖、中信国安锂业的原卤吸附提锂项目运行稳定，获得客户认可。2019年，蓝深科技与五矿盐湖在一里坪盐湖启动合作研发“盐湖原卤高效提锂技术研究”项目，蓝深负责研发生产分离锂与钾、钠、镁的吸附剂，并共同完成连续离交吸附装置的工艺研究验证。2021年4月，近千吨级的工业生产线投料运行；同年5月，五矿项目通过青海省科技厅的专家评审。2022年7月，公司与中信国安西台吉乃尔盐湖2000吨/年吸附法原卤提锂项目达产并验收，其中蓝深负责吸附段整体工艺包、核心吸附材料及全套设备集成；CMR一步法技术成功应用于硫酸亚镁型盐湖中。5、Eramet：吸附剂性能强劲的海外企业法国Eramet（埃赫曼）公司是全球最大的铁合金生产商之一，在锰、镍铁合金及高品质冶炼领域具有行业领导地位。2019年，Eramet通过其子公司Eramine全资获得位于阿根廷西北萨尔塔省、海拔3800米Centenario-Ratones盐湖的永久性采矿权。该盐湖总面积约500平方公里，目前已探明碳酸锂资源量989万吨LCE、储量110万吨LCE，锂的平均品位为366g/L。Eramet自2010年即开始投资进行盐湖卤水提取电池级碳酸锂的技术研究并取得多项专利。公司2017年开始实施Centenario-Ratones盐湖提锂项目的可行性研究，2020年初建设中试工厂，直接提锂收率达到90%，加工周期约为一周，生产碳酸锂的现金成本预计仅3500美元/吨；较传统自然蒸发18个月周期、50%收率显著提升。但受疫情影响，项目随后被迫中断。2021年11月，Eramet与中国青山集团签署合作协议，于22年初再次启动2.4万吨碳酸锂项目建设。根据协议条款，青山集团出资3.75亿美元收购项目49.9%股权，Eramet前期投资1.85亿美元+新注资0.25亿美元，保留50.1%股权和经营权，项目投产后将按照股权比例包销。6、新疆泰利信：锰钛系吸附剂领域的后起新秀新疆泰利信成立于2018年，由成都理工大学特聘教授、中科院盐湖研究所特聘研究员杨建元与成都理工大学安莲英教授创立。公司TMS-M系列锰系和TMS-T系列钛系吸附剂具有自主知识产权，适用于含锂浓度50mg/L以上，PH值5-14的含锂溶液，包括氯化物型、硫酸盐型、碳酸型盐湖卤水及各种液态矿产资源（例如含锂地热水、油气田水等）。TMS系列吸附剂材料均具有稳定的晶体结构和三维离子交换通道，对锂的选择性好，极少吸附其他阳离子。具有吸附容量高（锰系理论容量6-15mg/g，钛系理论容量6-30mg/g）、吸附效率高、吸附解吸时间短（1小时内）、溶损小、使用寿命长等性能。2022年5月，新疆泰利信参股的万锂资源与青海柴达木地矿公司签署电池级碳酸锂生产线合作协议，拟共同出资5000万元成立盐湖提锂项目公司，使用新疆泰利信新一代“锰钛系”盐湖提锂技术，建设千吨级以上电池级碳酸锂批量生产线，开发青海柴达木地矿公司盐湖老卤水及水氯镁石夹带锂资源，这是公司首个千吨级盐湖提锂合作项目。其中万锂资源出资2550万元，持股51%，青海柴达木地矿公司出资2450万元，持股49%。2022年11月，万锂资源控股子公司格尔木万锂新能源拟投资2亿元建设年产5000吨电池级碳酸锂产线。该项目将以青海地矿集团老卤水为原料，依托新疆泰利信吸附法提锂技术建设吸附法提锂生产线。总体项目规模产能5000吨/年，一期工程拟投资0.8亿元，8个月时间建成年产2000吨碳酸锂生产线，设计产品为2000吨99.5%纯度电池级碳酸锂；投产后即启动二期项目建设。目前一期项目正全力推进中，前段吸附解吸及浓缩车间选址确定，后段除杂沉锂已选定格尔木藏青工业园厂房；同时，已锁定年供应量100万立方米以上的卤水，整体项目力争在2023年6月底投产。（二）膜工段膜分离技术是一种基于选择透过功能的薄层物质，即分离膜材料，在一定浓度、压力、电场等驱动力场下实现物质分离的过程，起到浓缩和分离纯化的作用，是一种纯物理手段。常用的膜分离方法主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。近年许多膜材料被开发应用于盐湖提锂，其优点主要在于高选择性、低能耗和良好的循环性能，有效解决了离子筛吸附法的造粒问题，目前已实现规模化运行及自动化控制。传统膜分离法卤水提锂典型工艺流程包括沉降过滤等预处理、纳滤系统除镁离子和反渗透系统富集锂离子。1）纳滤纳滤是一种压力驱动的膜分离过程，是卤水镁锂分离和杂质去除最关键的一步。特殊的纳米级孔径和膜表面的荷电性，使其对二价、多价离子和其他有机物截留率较高（Mg2+、SO42-等），但对单价离子（Li+、Na+、K+等）截留率较低（通常低于30%）。基于以上特点，纳滤膜分离技术特别适合中国高镁锂比盐湖卤水在低锂浓度下的镁锂分离需求。纳滤的特点在于分离效率高、能量消耗低、操作过程简捷、设备集成化高。但由于在纳滤过程中，截留侧二价及二价以上离子浓度逐渐增加，而膜两侧一价离子浓度接近，因此纳滤膜两侧化学势相差较大，需要增加操作压力才可保证膜的产水量。但伴随更大的操作压力，纳滤膜对二价及二价以上离子的截留效率下降，因此实际操作中，纳滤膜并不能完全分离镁和锂，只能显著降低卤水中的镁锂比。这一缺陷使得纳滤膜更适宜于镁锂比低于30的卤水；或需要在纳滤分离前稀释高镁锂比卤水。此外，卤水成分复杂，直接处理会导致膜表面污染结构、膜组件堵塞等问题。因此，纳滤膜很少被单独应用在盐湖提锂的工程化项目中，而是与反渗透、电渗析、吸附等技术结合形成耦合提锂技术。纳滤膜的成膜材料与反渗透膜基本一致。商品化纳滤膜材料包括：醋酸纤维素（CA）、磺化聚砜（SPS）、磺化聚醚砜（SPES）和聚乙烯醇（PVA）等。纳滤膜组件大多为卷式组件，也有采用管式和中空纤维式的纳滤膜组件。2）电渗析电渗析是一种电位驱动的膜分离过程，在外加直流电场作用下，将卤水通过交替放置的阳离子、阴离子选择性交换膜；Li+、Na+、K+等一价阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜定向迁移至浓缩室，Mg2+、SO42-、H2BO3-等其他溶质则被阻挡在外留在脱盐室；该交替循环过程可实现锂的浓缩，再加入纯碱即可沉淀碳酸锂，且产生的母液可循环利用。目前国内电渗析法卤水提锂技术已经实现了产业化，其核心膜元件是一二价选择性离子交换膜材料。电渗析法由中国科学院青海盐湖研究所自主研发，由青海锂业有限公司产业化验证推广；成功应用于中国青海东台吉乃尔盐湖卤水提锂，结合均相膜法、电渗析法和沉淀法，获得产品纯度在99.5%以上的电池级碳酸锂，还可同步生产硫酸钾、氯化钾、硼酸和氢氧化镁等产品，在一定程度上做到了盐湖资源综合利用。3）双极膜电渗析双极膜电渗析原理为在普通电渗析系统中引入双极膜，以促进水在电场下解离成H+和OH-的过程，在直流电场驱动下，OH-与从含锂原料液迁移进入碱室的Li+结合，形成LiOH。该方法在由含锂溶液制备氢氧化锂方面具有应用前景，其电解过程产生的HCl也可应用于锰系、钛系吸附过程中洗脱工段，在不添加额外化学试剂的情况下构成项目内的酸循环。双极膜电渗析法主要缺陷在于高镁锂卤水比下的性能劣势：电解产生的OH-容易与Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀，覆盖离子交换膜；并且随着质量浓度的升高，浓差极化现象加剧，离子迁移阻力增大，影响电渗析效率，因此需要经常拆洗膜，维护成本较高。4）多膜集成耦合尽管盐湖提锂工业化领域已有多种膜材料的应用案例，但并未有一种膜材料可完全克服工业生产中的所有问题，因此膜材料的工业化使用多采用纳滤、反渗透、电渗析、双极膜电渗析等多膜集成耦合。在应用实例中，青海柴达木盆地东台吉乃尔盐湖采用“电渗析法+纳滤法”的多级膜分离技术。该工艺源于盐湖所的离子膜交换技术，在电渗析法的基础上使用纳滤膜，靠阴阳电极分离锂离子和氯离子得到氯化锂溶液，后段通过除杂浓缩、沉淀最终得到高纯度碳酸锂产品。该方法优点在于产品质量高、经济性好，但对工艺条件控制和前端卤水成分组成要求严格，难以复刻在其他盐湖中，且具有较高的膜材料维护成本。青海一里坪盐湖五矿盐湖采用“梯度耦合膜分离技术”，并结合前端吸附法。该技术来自中科院盐湖所，以一里坪盐湖析钾后低锂浓度卤水为原料，充分利用纳滤膜、电渗析膜等不同膜分离过程的特点，采用纯物理过程，进行卤水预处理、镁锂高效分离和富锂液浓缩，成功突破了“梯度耦合膜分离技术”工程化应用的技术瓶颈，具有收率高、能耗低、无污染等特点，对原料卤水要求更低。重点公司分析1、启迪清源：盐湖提锂膜法领军者启迪清源（北京）科技有限公司是教育部直属、启迪控股旗下的环保能源新材料公司。启迪控股成立于2000年7月，前身是1994年8月成立的清华科技园发展中心，是依托清华大学设立的综合性大型清华控股企业，清华科技园开发建设与运营管理单位；公司控参股上市及非上市企业800多家，总资产超过2000亿元。启迪清源作为启迪控股在节能环保、锂电新材料领域的科技创新先锋企业，专业以工业过滤、净化、分离、提纯、浓缩为核心技术，进行产品研发、制造、工艺过程应用开发、提供系统解决方案，是国内外膜法盐湖提锂的典范和技术引领者。公司核心竞争力来自强大的研发能力。启迪清源技术依托于清华大学新材料学院、环境学院、化工学院等，在北京和上海拥有强大研发团队和完善科研中心，开展膜分离技术在盐湖提锂、海水淡化、物料分离浓缩、市政工程、中水回用、零排放工艺、工业水处理等领域的应用开发。此外，公司投资6亿元在芜湖建设了现代化的微滤、超滤、纳滤膜等膜产品生产基地，为客户提供高品质膜产品。从0到1，与盐湖股份的合作助力启迪清源奠定膜法提锂行业龙头地位。盐湖提锂工业化项目中，公司最早的项目起源于2016年与青海盐湖合作的“1万吨碳酸锂一期膜法镁锂分离项目”，该项目于当年11月投产，是国内盐湖提锂碳酸锂产量最多，运行时间最长的项目。随后公司开展了与盐湖股份更紧密的合作，并于2017年共同成立青海盐湖启迪新材料科技开发有限公司。2018年4月，青海盐湖佛照蓝科锂业2万吨/年电池级碳酸锂项目开工建设；该项目启迪清源采用BOT模式投资建设，主要对蓝科锂业吸附单元合格卤水洗脱液为原料进行镁锂分离、浓缩、精制除硼，处理能力为2000m3/h；2022年7月，该项目正式全线贯通。2、唯赛勃：专注上游膜材料与配套设备公司是一家拥有高性能卷式分离膜及相关专业配套装备原创技术、自主核心知识产权、核心产品研发制造能力的高新技术企业，主要产品包括反渗透膜及纳滤膜系列产品、膜元件压力容器、复合材料压力罐等，是国内极少数同时开展三大类产品研发及规模化生产的企业。公司处于膜产业上游膜材料及配套设备板块，为下游各类型膜分离技术应用领域提供核心部件，产品下游可广泛应用于人居水处理、市政供水、污水处理、海水淡化、超纯水制备以及浓缩分离等民用、商用、市政、工业领域。公司三大类产品功能来看，反渗透膜或纳滤膜元件、膜元件压力容器一般组合成膜组件，在反渗透或纳滤环节中，实现脱盐功能，在家用、商用、工业领域均有使用。复合材料压力罐可用于家用及商用领域中的净水和软水设备，其内部装载活性炭、离子交换树脂等滤料，以实现水体的净化和软化；在市政及工业领域则内置石英砂、活性炭等滤料，对原水进行初步过滤。2022年9月，公司工程队正式抵达西藏结则茶卡盐湖，实施唯赛勃-结则茶卡-低温预处理中试项目施工。该项目采用公司低温预处理纳滤膜，可实现原卤直接提锂，无需经过晾晒得到老卤；产品还具有两大优势：1）产品使用特殊聚酰胺涂层，突破了传统纳滤膜对水温变化敏感的特性，在西藏等温度低、昼夜变化大的情况下仍能保持良好的通水量和截留率，克服了低温环境状况下的不稳定因素。2）经过特殊设计的膜元件结构，使容易造成污堵的成分容易从污水侧排除，避免高盐卤水经预处理后出现纳滤膜浓水侧结垢的现象。系列产品有效解决了传统纳滤膜低温工作失效和高盐卤水结垢污堵的两大难题。3、三达膜：连续移动床打开公司提锂业务优势三达膜是中国膜技术开发与应用领域的开拓者，20世纪90年代即开始在国内从事过程工业先进膜分离应用工艺开发，将国外先进膜技术引入国内并进行大规模工业化应用。公司业务包括膜材料研发、膜组件生产、膜软件开发、膜设备制造、膜系统集成和膜技术应用，核心技术均为自主研发，已构建一条涵盖“膜材料-膜组件-膜设备-膜软件-膜应用”的膜产业链。公司产品主要服务特种分离与水处理两大应用领域：为传统工业生产过程升级改造提供清洁生产与绿色制造的手段与方法，为过程工业分离纯化与污废水资源化提供基于膜技术应用的创新解决方案。公司盐湖提锂业务始于2016年，先后在蓝科锂业、五矿盐湖、青海锂业、中信国安、西藏金泰、西藏国能等10余个盐湖开展中试、工业化验证，并和吸附、电化学、萃取等公司合作，开展不同工艺包的联合实验开发。公司盐湖提锂业务核心是围绕连续移动床（连续离交设备）+膜工艺包，为客户提供盐湖提锂技术解决方案和关键设备，包括原卤或老卤连续离交吸附工艺及设备、卤水分盐及锂的浓缩技术。连续移动床方面，公司连续移动床系离子交换行业第三代技术，与一、二代固定移动床、模拟移动床单台200-300个阀门装置相比，连续移动床仅需1个主阀，稳定性更高，保证项目运行开工率。膜产品方面，公司生产的陶瓷膜、超滤膜可用于盐湖提锂的预处理；纳滤膜可以实现锂离子和镁等二价以上离子的分离；反渗透膜可以实现锂的浓缩。4、倍杰特：向盐湖提锂拓展的老牌水处理系统供应商倍杰特成立于2004年，是一家专注工业水处理领域的企业，主营业务聚焦污水资源化再利用和水深度处理，为客户提供水处理解决方案、运营管理及技术服务、商品制造与销售三大板块的服务。营收占比来看，公司水处理解决方案板块收入占比70%，是最重要的业务板块；该板块主要针对大型工业与市政企业水处理需求，为客户提供方案设计、设备制造、系统集成、安装施工、调试、试运行等综合服务，根据客户的不同项目需求，实施全过程或若干阶段服务的承包。2021年起，公司开始布局盐湖提锂领域，核心竞争力在膜法+电渗析+蒸发结晶工艺段。2021年12月，公司中标西藏扎布耶盐湖万吨提锂项目纳滤膜系统标段，项目总金额2.73亿元。该项目规模年产电池级碳酸锂9600吨、工业级碳酸锂2400吨，氯化钾15.6万吨，采用纳滤+蒸发结晶的先进卤水提锂工艺；公司提供纳滤预处理系统、碳酸钠回收纳滤系统及多级纳滤系统等5个标段。在盐湖提锂项目中，公司主要提供系统装置，膜材料则以外采为主。通过创新工艺有效维护膜，公司可延长膜使用时间至3-7年，最长延长至10年以上，大大降低后期运维成本。当前公司共承接7个盐湖提锂EP订单：扎布耶盐湖提锂项目5个订单涉及的全部设备已加工完毕，并通过了厂内验收，部分设备已到项目现场，进行安装、调试。西藏拉果错盐湖提锂项目膜处理系统和盐水精制系统2个订单合同正在持续商谈，11月初已确认公司为西藏阿里拉果资源盐水精制系统项目供货单位。5、沃顿科技：专注纳滤、反渗透膜的膜材料头部供应商沃顿科技是中国中车集团旗下公司，主业包括膜材料、膜分离和棕纤维三大板块，其中核心业务为膜材料板块。公司深耕膜材料行业20余年，已规模化生产20多个系列的膜产品，拥有130余项国家专利，产品遍布130多个国家与地区，是全球知名卷式分离膜制造商和国内反渗透膜领域龙头企业。公司膜分离板块还可为客户提供全过程膜分离解决方案，在食品、医药、生物、化工、冶金、新能源和石化等行业具备多年项目实践经验。从营收构成来看，公司膜板块以提供各类膜产品（55%）为主，膜分离工程项目业务占比（6%）较低。公司处于膜行业中游产业链，为下游膜应用装备制造商、膜工程公司及工程运维企业提供膜材料和膜组件。在盐湖提锂领域，公司已有部分在手订单，产品有较为成熟的应用，但当前业务模式以提供膜材料和膜组件为主，并未参与到项目工程建设中；膜分离项目将成为公司后续重点开拓领域。（三）吸附耦合膜法总结此前，在盐湖提锂的工业化过程中，吸附法和膜法分别作为单一的提锂方案进行测试。但吸附剂存在吸附容量小、解吸液锂浓度低、杂质含量高等缺点，单独产线难以达产达标。纯膜法的局限性则在于膜使用寿命较短，维护成本高，能耗较大；高盐度、高矿化度的卤水也容易造成膜污染，频繁更换增加生产成本。蓝科锂业通过与启迪清源合作，将吸附法技术与膜法结合，开创了吸附耦合膜的系统提锂工艺路线，有效解决了单一吸附法、膜法生产过程中的问题。该方案经过蓝科锂业、蓝晓科技等公司的持续优化，目前已成为国内青海地区盐湖提锂项目的最主流方案。吸附+膜法优势：1）可以原卤直提或者从高镁锂比的盐湖卤水中提锂，降低原卤边际品位，提高锂收率的同时大幅缩减盐田面积，缩短生产周期；2）使用全程用水解吸即可，无需添加任何化学试剂。吸附+膜法缺陷总结：1）成熟运用的铝系吸附剂吸附容量通常小于5mg/g，低于理论吸附容量；2）解吸和顶液过程需要消耗大量淡水资源，在淡水资源稀缺的盐湖矿区受限；3）吸附剂存在形式为粉末状，制备和成型工艺影响较大，流动性和渗透性较差，生产过程中易造成吸附剂的流失；4）吸附剂通用性差。四、萃取法：沉锂母液回收工段的核心工艺萃取法是一种成熟的液液分离工业化技术，萃取法提锂通常采用对锂具有高选择性且对其他杂质离子基本不存在萃取作用的有机溶剂萃取剂，将锂从卤水中萃取入有机相中，实现锂与杂质的分离，再将锂反萃取；多级萃取、反萃取后，将含锂溶液浓缩、除杂，即可获得氯化锂。目前主要的锂萃取体系包括中性磷酸酯类和酰胺类萃取体系、冠醚类萃取体系、离子液体萃取体系等。其中应用最成熟、具有工业化尝试经验的是磷酸三丁酯（TBP）协同萃取体系：以TBP为萃取剂，Fe3+为共萃取离子。将TBP与FeCl3共同加入盐湖卤水中，卤水中的Cl-可与FeCl3形成FeCl4-配阴离子，配阴离子可与Li+共同被萃入有机相，大大提高锂的萃取率。萃取法具有提锂效率高、操作过程简单、连续性强、固定投资小等诸多优点；工业化应用中，大华化工下属兴华锂业利用萃取法工艺技术在大柴旦盐湖建立了年产10000t碳酸锂的生产线。但萃取法作为主工艺在实际应用中，也存在一些问题：TBP协同萃取体系中，一方面磷酸三丁酯浓度较高，对萃取设备的腐蚀性较强；另外在搅拌过程中，三氯化铁容易乳化在萃取槽中形成絮状物，从而无法充分混合萃取和反萃再生，对生产效率和回收率影响很大；而萃取法本身也存在一定环保问题，尾液中容易残留一些有机物，需要额外的工艺进行尾液除油。因此，目前采用萃取法作为盐湖提锂主工艺的仅有兴华锂业，萃取法在沉锂母液回收工段更具综合优势。沉锂工段中，碳酸锂沉锂母液为碳酸锂和硫酸钠的水溶液，其中碳酸锂为饱和状态，硫酸钠为不饱和状态，还包含少量碳酸钠。由于高盐环境下碳酸锂的平衡溶解度受到限制，因此沉锂反应的单程收率只有80%左右，还有20%左右的锂离子残留在母液中。为避免锂的损失与污水对环境危害，通常需要进行母液回收处理。常用的沉锂母液处理方法包括磷酸锂沉淀法、循环回收、太阳池蒸发法和溶剂萃取法。磷酸锂沉淀法是目前使用最广泛的母液回收方法，即利用磷酸锂与磷酸钠的溶度积系数差异实现锂钠高效分离，母液锂资源回收率90%+；但从经济性角度来说，每生产1吨磷酸锂需要约3.3吨Na3PO4·12H2O，原料成本超过10000元，而磷酸锂与碳酸锂价格相比也缺乏工业经济性优势。循环回收是将沉锂母液直接返回系统进行循环，但由于母液中含有较多钠离子、氯离子和碳酸根，长期容易造成富集，尤其是沉锂过程添加的碳酸钠中钠离子没有系统出口，易造成产品中携带大量氯化钠，影响产品浓度。太阳池蒸发法是通过蒸发母液中的水分，使其他金属阳离子沉淀，获得高浓度含锂溶液；但该工艺蒸发结晶能耗高、锂的母液夹带损失严重，且母液因CO23-的存在而涉及pH的反复调节，酸碱耗量大，成本高。萃取法作为在锂回收率和杂质元素选择性分离效果方面具有显著优势的一种方法，卤水整体回收率可达90%以上，且锂钠分离系数可达100以上。重点公司分析1、新化股份：持续精进技术、拓宽业务的萃取法提锂新秀公司前身为浙江新安江化肥厂，主业从事脂肪胺、有机溶剂、合成香料、双氧水及其他精细化工产品的生产经营，主导产品为脂肪胺系列、有机溶剂系列和合成香料系列。脂肪胺系列主要用于农业、医药等领域；有机溶剂系列是重要的化工产品和原料，用途广泛；香精香料系列主要用于各类香精的生产。公司萃取法提锂技术适用于盐湖提锂、锂矿提锂、回收锂三大领域；针对不同锂原料来源，可采用不同工艺提升提取效果，具有回收率高、初期设备投资少、生产成本低、自动化程度高等优点。公司萃取法提锂工艺尤其适用于西藏地区碱性盐湖：西藏以碱性盐湖为主，且整体气温较低；公司萃取法一方面在碳酸盐盐湖中锂回收率可达95%，另外萃取剂也可在低温下运行（最低-10℃），使得生产周期由往常的8个月提升至10个月，有效提升年生产时间。在沉锂母液回收领域，公司萃取法也克服了其他提锂技术缺陷，从沉锂母液中高效回收锂，提升锂整体回收率，提高装置产能，增加额外收益。2、中科院过程工程所：老牌萃取技术开发团队中科院过程工程所齐涛与朱兆武团队针对青海高镁锂比下的盐湖镁锂分离，首先开发出了多组分协同溶剂萃取—水反萃清洁提锂新技术，锂收率大于95%；该工艺解决了传统萃取工艺中高酸反萃，乳化严重、萃取剂降解损失大、设备腐蚀严重等缺陷，通过协同配位和氯离子浓度控制锂的萃取和反萃，并将Fe3+固定在有机相，实现水反萃过程中Li/Fe分离：萃取有机相中无余酸，不需碱再生即可循环利用，大幅减少淡水消耗和废液排放，显著降低运行成本；富锂溶液酸度低，生产碳酸锂产品步骤简单。2021年4月项目团队与兴华锂盐、上海意定新材料合作，在青海柴达木盆地大柴旦盐湖，先后利用新型萃取体系在年产碳酸锂50吨中试线和8000吨生产线上运行。截至目前，生产体系运行平稳，锂萃取收率大于95%，反萃率大于95%，反萃液中氯化锂浓度一次浓缩20倍达到200g/L以上，锂与镁等杂质分离效果优异，其中镁锂分离系数大于10000。与传统高酸反萃工艺相比，新技术的单条生产线碳酸锂实际产量大幅度提高，每吨碳酸锂的直接生产成本降低超万元。该工艺技术具有完全自主知识产权，获得授权中国发明专利2项。与传统萃取提锂工艺相比，携带铁的有机相中无余酸，不需要碱再生即可循环使用。2021年8月项目团队与西藏国能矿业、上海意定新材料合作，在西藏结则茶卡盐湖建成全球最高海拔4600米电池级碳酸锂中试生产线；该中试线于10月底完成全部试验，产品综合收率90%以上，碳酸锂产品纯度99.5%以上，生产了数吨准电池级碳酸锂产品，并打通了全部工艺流程。五、电化学脱嵌法：崭露头角的电化学提锂技术电化学脱嵌法是一种电化学提锂技术，主要利用正极材料在充放电过程中会伴随锂离子在固相电极和液相电解液之间转移的原理。当卤水通入电流后，经过处理的阴极板材料嵌入锂离子；进入下个循环阴极板变为阳极板后，电流使得锂离子从极板中脱出进入初始富锂液，富集形成富锂液；通过多次重复电极的脱锂和嵌锂过程，富锂液中锂离子浓度可达4g/L；配合后续除杂、浓缩等工序，可获得15-25g/L的浓缩富锂液。优点：电化学脱嵌法提锂适用于低品位、复杂盐湖卤水体系，对原料适应性较强、提锂装置可模块化、提锂效率高、成本低。缺点：锂交换容量较低、电极循环性能较差、电极体系能耗偏高。中南大学赵中伟教授团队持有专利技术的电化学脱嵌技术目前应用于西藏捌千错盐湖卤水提锂产业化试验，已建立年产2000t级碳酸锂生产线并完成调试，生产出合格碳酸锂产品。该盐湖计划在一期基础上进行优化设计，利用电化学脱嵌法建成年产8000-10000t碳酸锂生产装置。重点公司分析1、金圆股份：首家布局电化学脱嵌法规模化盐湖提锂金圆股份是国内首家实施电化学脱嵌法盐湖提锂的公司。2021年，公司以5.1亿元收购阿里锂源矿业51%股权，布局捌千错盐湖万吨级锂盐项目。项目分两期实施，一期拟建成2000吨/年产能，验证技术可行性；二期则在2000吨/年扩大试验装置基础上优化设计，建成8000-10000吨/年生产装置。2022年4月，公司开始建设第一条2000吨产线。2022年8月，公司年产2000吨产线全线打通，批量产出碳酸锂。2022年12月，公司首批精制碳酸锂产品成功交付客户雅化锂业科技。截至2022年12月，公司后续两个4000吨（合计8000吨）碳酸锂车间建设中，其中1个4000吨产能设备3号厂房主体结构已基本建设完成，暖气管道接近安装完毕；厂房建设完成后，公司将加快电化学