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郑绵平:未来锂资源的远景及其综合利用

2017-11-16 14:21:45来源:新能源汽车网作者:综合报道

  11月16日,“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”在北京启幕。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网共同主办,天津力神电池股份有限公司联合主办;中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会承办,无锡先导智能装备股份有限公司联合承办。参加此次峰会人数超600人。


  中国工程院院士郑绵平作主题演讲,对我国中国锂盐湖远景及锂的回收利用进行了详细分析。


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  以下为郑绵平院士演讲内容:


  女士们,先生们,早上好!各位专家,各位领导,早上好!我这个题目跟那个题目不太一样,我增加了一些东西,关于电池回收利用的问题。刚才杨裕生院士做了很精彩的报告,我很赞成。我下面这个题目叫做中国锂盐湖远景与锂的回收利用。


  我们知道锂和它的化合物已经成为国民经济安全的重要战略资源,资源主要包括地下卤水型的跟页岩型的,还有其他类型在不断发现。我重点讲一讲关于锂盐湖,我搞了六十几年,重点是搞这个。全球碳酸锂需求量是17万吨以上,中国就有一半多,虽然现在已经到九万了。全球的锂产品价格居高不下,需求量不断的增加。现在我们国家对外依存度达到70%,这是最近我收集的资料。2014年锂73600吨,到2016年已经到9万吨了,所以刚才的数据是挡不住,最近的数据是这么一个数据。这里头在全球来看,70%以上是盐湖锂,但是很有意思,我们国家主要靠页岩,在国外叫锂辉石,现在我们真正国家的产量大概一万多吨是盐湖卤水,其他大部分是靠进口的锂辉石来生产的。怎么样来大力开发高效绿色低成本的卤水型的锂资源是迫在眉睫。


  我们现在进口的矿石不断的提价,2014年进口的锂辉石大概380美元一吨,到了现在已经达到了锂辉石在450到500美元一吨,年增长跟2014年相比,是增加了2.5倍,这个价格是非常惊人。我下面讲一下中国锂资源的分布,这是我六十几年做的这个图,说的就是锂盐湖,从南到北,第一是氯化物,第二是硫酸镁亚型,第三是硫酸南亚型,这个规律是很清楚的。这个盐湖里头有很多锂,比如说西藏盐湖来说,西藏盐湖包括这几种类型,南边碳酸盐为主,中间硫酸钠、硫酸镁,关键是什么问题?南部的镁锂比比较低,北部镁锂比比较高,是这么一个规律。


  中国盐湖资源特点,我想说的几条,一条就是这种富锂卤水分三个大个类型,碳酸盐、硫酸盐、氯化物,但是硫酸盐可以分成两类,一个硫酸钠,一个硫酸镁。因为组分的不同,但是总的来说,它伴生的元素比较多,除了硼、钾还有硫,这种叫特种盐湖。第二个是碳酸盐型盐湖,主要分布在藏北为主,这个卤水特点,第一是镁锂比,中国的锂资源盐湖还是很多的。特别要提出来,柴达木盆地主要是硫酸镁亚型和氯化物,它的镁锂比高。但是西藏是每种类型都有,有种镁锂比高的,有种镁锂比低的,下面从扎布耶往下,这两个类型就是碳酸盐型号德国,下面是硫酸钠亚型,镁锂比比较低,3、4左右。硫酸镁亚型也有,它是8以上的,我们利用它,我们柴达木到现在为什么经过了四个五年计划没有解决,有点进步,原因就在于镁锂比太高。碳酸盐类型有没有问题?也有问题,分散,所以我们经过了一二十年的工作给解决了,碳酸盐类型比较好提取,这是一个情况。


  要说一个概念,盐湖型的最重要是它的这些项,镁锂比在8以下的,可以开发,技术上已经解决了,8以上,我叫它高镁锂比的,比较难解决。8以下的,像国外的有些已经开发了,镁锂比低,是硫酸钠亚型的,8以下。8以上的国外也没有解决,中国正在面临突破的前夜。


  这是青海盐湖的情况,青海盐湖有氯化锂约为1982万吨,西藏已经查明的储量1740余万吨,西藏不止这个数,因为工作程度比较低,所以是这么一个概念。给出的数只是代表已经查明的数。


  与硬岩锂资源比较,有什么特点呢?硬岩很多品位偏低,储量比较大,这是优点,卤水型品位比较高,类型大小不一。在西藏有大型的,在生产当中硬岩主要是消耗能源、污染环境,而且成本高。现在的情况看,中国有没有硬岩呢?有,特别在川西,因为各方面的原因,现在开不出来。不是中国没有,比较起来,还是盐湖从储量规模都要大的多得多,大概百分之六七十,但是硬岩部分在川西阿坝还是大量可以开采,但是由于各方面的因素,现在还没有开出来。


  我下面讲一下盐湖卤水的提锂技术,盐湖提锂技术包括沉淀法,蒸发沉淀的办法,这个我可以告诉大家,这是主流,成本比较低。像扎布耶就是这样的情况,我们经过二十多年的工作把这个解决了,我们做过很多研究,萃取法等等,最后找到这么一个办法,就是沉淀,聚集到一定程度以后,集中到池里头来,上面铺一层淡水,产生三层效应。上面这一层是淡水,下面是沿梯度浓度不断增加,到底下就是卤水,红外到了底下,底下是热的,上端是冷的,我们用这种办法把碳酸锂提取出来,蒸发的很小,几乎不蒸发,底下集中的就是碳酸锂叫做沉淀的正温度效应,温度高沉降,温度低溶解,跟别的盐不一样,利用它的特点把碳酸锂沉淀下来,别的沉淀的很少。我这个成本有关方面统计,是9000多块钱到一万块钱,就可以把这个提出来了,沉淀出来加工,大概是这么一个技术。我要说一下,沉淀法如果在镁锂比情况下,只要有热的条件就可以使它沉淀下来。


  刚才说的是一个办法,另外是阿塔卡玛采用的也是沉淀法,他早期镁锂比比较高,比我们要高,但是比一般的要低,它是5、6左右,用石灰来沉淀,然后再用碳酸钠还是把它沉淀下来,它成本也比较低。现在水平说,它是一万多块钱就可以。沉淀法还可以分几种模式,不展开了。再一个办法就是离子交换吸附法,高温锂的办法,已经接近产业化了,这个吸附法还可以分几种。还有萃取法,TBP的方法,现在做了很长时间,现在接近工业化了,但这个很艰难,做了很长时间。主要的问题,设备选型,大量的酸溶解,最后设备选型的问题。


  再一个是煅烧法,中信国安做的,价格高的情况下,还是在生产,生产不太多,这里现在有另外一个办法,膜的办法,在西海初步搞成功了,最近我去参加那个剪彩,上海一家公司用膜的办法基本把它解决了,现在可以生产。但是这个问题在哪?今天我跟大家说,我们这个膜虽然还是美国跟咱们合作做的东西,问题就在这个地方。


  兑卤法,西藏某地区可以用这个办法,现在真正在做的,因为这里有碳酸盐型的,最近还是用的沉降法更好一点。我们现在面临的是这种情况,碳酸盐型,其他类型,镁锂比高的情况下,这是全世界的难题。为什么国外镁锂比高都不生产,都是这个问题,分离有一点困难。现在我举出来使用的办法,列举了这些办法。这些办法现在不同程度都在进展,尽管过去从上世纪晚期到现在都在说,实际上我们还是在试工业生产阶段。产量在一万多吨,看今年能不能突破一万多吨,去年是11000多吨,如果加上西藏多一点,也不会超过2万吨。其他大部分的大概五六万,我们在国内生产总共九万吨,还有六七万是靠国外进口的锂辉石来生产,我们现在的背景就是这样。


  碳酸盐类型,西藏的盐湖难点就是刚才说的,镁锂比有高的,这部分我们还没有完成解决。但是碳酸盐的办法把它解决了,在2006年我们开始生产,这是前面第四个问题。


  第五关于锂的回收利用问题。大家都知道废旧锂动力电池要大量的出来,3-5年,特别5年以后,大量的锂电池要出来,要利用,如果不利用就有环境的问题,很严重的问题。现在看起来,新能源汽车动力电池的问题要形成一个新的产业。咱们可以算一下,假如说按照电池是11.8G,那就可以回收镍、锰、钴,除了锂以外,还有铅、铜这些资源,有这么多的数量。我就不展开了,比如锂,这个数字是一个匡算,应该比这个还多。像锂可以达到2万吨,我们国家也开始有这方面的,像深圳的格林镁开始在做了。


  废锂电池有一个趋利避害的问题。如果我们回收利用,还是很有价值的,但是如果不回收,污染环境,土壤问题就比较多,如果利用起来,它的效果各方面都比较好。回收技术有下面这些技术,从高温到湿法冶金,比较赞成的还是用湿法比较多,这个在座的有很多同仁都是内行,我不展开了。


  关于湿法冶金比较受推崇,还有物理测试的办法,现在看起来,特别是锂和钴潜在价值比较高。但是这个回收的工作,我想是一个系统工程,包括回收利用要专门的立法,合理的管理办法、标准,从生产动力电池到回收利用,包括可测试的设计,外观的标志等等,它不是一个简单的,要从生产开始就应该有一个系统的标准要求。


  第二个就是要建立一个有效的全国性的网络跟回收模式,这个不是小作坊在做,应该有一个大的企业给它衔接好,有一个好的办法。形成一个完整的循环系统,能够避免资源浪费,对环境污染。


  第三个,要加强宣传教育,提高消费者对废旧动力电池的认识,促进公众积极参与到回收利用的工作。


  还有就是要加强动力电池回收利用的技术研究,要做科学研究,怎么样能够有利于回收,有效益,而且能够达到最好的最佳状态,能够进行循环经济,需要构建中国特色的废旧动力电池回收利用的体系。


  后面这个问题我也是学习,班门弄斧,下面有几点认识和建议。第一,中国有多种类型的锂资源,已经查明的锂资源是很丰富的。从全球现有查明的锂资源,这是USGS、Mineral Commodity Summaries公开的数据,我们中国要是按照锂资源量算,我们排第四位。如果按照已经查明的资源,资源量和储量不是一个概念,资源量没有完全控制的,储量拿到手可以开发了,我们的储量在全世界占第二位。中国锂资源还有很大的前景,进一步摸清家底,可以大幅度的扩大锂资源的储量研究。从经济环境友好角度,我们建议应该重点开展卤水型的。我讲的卤水型不单是盐湖,还有地下卤水,在哪几个地方呢?除了柴达木西部,四川、西部都有地下卤水,锂都比较高,很多地方锂都比较高。我现在给的数据就是刚刚发表的2017年的,美国USGS、Mineral Commodity Summaries提的数据,个别也是改动,根据别的资料有些改动,基本数据是这样的。


  第二,就是从经济和建设效率出发,我想应该优先发展卤水型的镁锂比低的锂资源,这个包括硫酸钠型,这种类型可以采用蒸发沉淀的办法,这种办法成本是最低的,而且环境是友好的。因为盐湖它跟环境是友好的,在国外它成本也就1.2-1.9元每吨,我们做了一两万吨,这是碳酸锂生产的盐湖卤水型的主流的方法。还有在国内,这种成本也是很低的,应该作为我们这种类型的主攻方向。与此同时,应该加强技术攻关,解决镁锂比高的资源产业化问题。柴达木搞了四个“五年计划”了,有进展,但不是那么简单的,是全世界的难题。国外为什么不碰它呢?哪个先赚钱,哪个先干,很简单的道理。我们应该加强攻关,但是我们要注意降低成本,比如膜我们大部分靠进口,一个是美国跟他合作,一个是从日本进口,说我们成功,还不完全是这样。我们自己研究一下,现在我就主张我们搞膜的人要注重研究这个事,我们也在组织人在做。


  第三,盐湖卤水锂资源是综合性的宝贵资源,假如我们在完善提锂工艺的同时,切实落实综合利用共生资源的举措,尤其是卤水型的钾、硼、镁和溴、锶、铷、铯等资源是大量的,既可以大幅度提高经济效益,又是合理利用资源。像阿塔卡玛生产的碳酸锂很多,他综合利用,这个锂的生产它的价值比过去还高,但是它占7%、8%,90%多是综合利用。比如他生产复合肥料,就占到70%的利润,这个都有公报的。综合利用在盐湖里头它是必须的,因为盐湖是综合性的矿产,不是单一的,锂的含量比较少,无非价格高,但是你要综合利用,效益就大不一样了。我们要加强做创新驱动发展的工作,综合利用是可以做的,而且我们也做了一些,我们国内很多做了。


  第四,东西部联手,打造我们锂的产业战略联盟。西部有资源,但是人才、财力物力、技术都要差一些,所以这个方向还要继续研究。上海有些企业家都到柴达木去做,有成效,还要继续鼓励。发挥我们国家西部资源的优势跟东部资金、市场加工技术力量的优势,强强联合,打造中国锂业强国。


  最后一个就是废旧动力电池具有显着的资源性,有效的回收利用既有经济意义也有环境意义。相对原材料的矿山生产、金属回收利用要好得多,在节能减排上也有很大的优势,所以动力电池的回收关系到构建低碳经济和环境友好的问题,所以大力推动动力电池回收利用是势在必行。谢谢大家!


  (根据发言整理,未经本人审阅)

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