锂行业专题报告：盐湖提锂_技术革命_成本下行_放量可期.docx

锂行业专题报告：盐湖提锂_技术革命_成本下行_放量可期1 前言：锂需求快速增长，盐湖提锂开发势在必行全球锂资源中 62.6%为卤水锂，贡献了 20 年全球约 45%的锂产量。全球目前可利用的锂资源主 要有两类：卤水锂和矿石锂， 全球锂资源量（以金属锂计）约为 5195.6 万吨，卤水锂占 62.6%达 3253.8 万吨，矿石锂占比 37.4% 达 1941.8 万吨。玻利维亚、阿根廷和智利“锂三角”集中了 70%以上的卤水锂资源，锂资源总量 位列全球前三，在全球占比合计达 47.7%。我国锂资源总量位列全球第五位，占比达 10.4%。而产 量位居全球第一的澳大利亚锂资源量占比仅为 3%，位列第十。矿山锂开发程度远高于盐湖，澳大利亚尽管锂资源占比仅为 3%，但贡献了 2020 年全球近 50%的 锂资源供应量。澳大利亚的锂资源几乎均为矿石锂，尽管资源量规模小于卤水，但矿石提锂工艺较 为成熟，易于开发，因此资源利用程度较高。而我国虽然锂资源量并不稀缺，但多为卤水型盐湖锂 （卤水型仅为盐湖的一种，后文“盐湖”即指“卤水型盐湖”），占我国锂资源量约 72%。由于盐 湖提锂工艺发展较晚，尤其是我国盐湖相对于“锂三角”的盐湖资源禀赋更差，提锂流程和工艺更 为复杂，因此锂资源利用程度远低于澳大利亚。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。本文将对盐湖锂资源 的特点、生产工艺、及开发现状进行论述，以期对盐湖提锂的发展前景进行判断。2 盐湖画像：南美多用沉淀法，我国吸附法和膜法已进入产业化阶段2.1 全球盐湖分布及特征：集中在南美“锂三角”和我国青藏高原卤水主要在温带和热带干旱区、海拔较高的区位形成。卤水型盐湖的形成分布特征与地质构造和气 候带类型有着密切的关联，一般形成在干旱少雨气候下的封闭汇水盆地内，并且周围新生代火山活 动频繁，可为盐湖锂资源形成提供主要的物质来源。这样的形成条件也决定了全球盐湖主要分布在 北纬30-40度的温带干旱气候区，以及南纬的20-30度热带干旱区，并且所处海拔一般较高。按国家 来看，主要分布在南美“锂三角”（玻利维亚、智利和阿根廷）和我国青藏高原。卤水锂资源一般锂含量较低。不同于矿石型较高的锂含量（锂含量在0.3-2.4%），盐湖锂含量较低， 一般为0.09-0.32%。南美地区主要的盐湖锂含量介于321-1500mg/L，阿塔卡马为锂含量最高的盐 湖。我国盐湖锂含量显著低于南美地区，仅西藏扎布耶盐湖锂含量与南美地区较为接近，为632mg/L， 其余均不高于300mg/L。卤水化学成分复杂，镁锂比的高低对提锂工艺的难易起重要作用，我国盐湖镁锂比较南美存在明 显劣势。不同地域的盐湖卤水成分相差较大，按化学成分可分为碳酸盐型、硫酸盐型（硫酸钠亚型、 硫酸镁亚型）和氯化物三类，南美“锂三角”和青藏高原地区均以硫酸盐型为主，西藏扎布耶是为数不多的碳酸盐型富锂盐湖，氯化物型盐湖则更为稀少。卤水不同的化学成分决定了后续提锂工艺 的选择，其中镁与锂的化学性质较为相似，是较难分离的元素，碳酸盐型卤水镁锂比一般最低，氯 化物型镁锂比一般较高，硫酸盐型盐湖的镁锂比差别较大。除了规模和锂含量，我国盐湖在镁锂比 上较南美盐湖也存在显著劣势，这对提锂工艺提出了更大的挑战，也是导致我国盐湖提锂起步较晚 的主要原因之一。2.2 盐湖提锂工艺：中低镁锂比用沉淀法，高镁锂比主要采用吸附和膜分离法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。总体来看，盐湖提锂目前已形成了低镁锂比太阳池沉淀法、中低镁锂比分步沉淀法、高镁锂比吸附 /膜分离法的工艺选择趋势。（1）中低镁锂比盐湖：分步沉淀法分步沉淀法适用于中低镁锂比卤水，工艺较为成熟，生产成本低，但建设周期长，锂资源利用率低。 分步沉淀法即抽取卤水通过盐田多段浓缩后化学沉淀分离锂产品，在盐田蒸发过程中，氯化钠和氯 化钾会先后析出，大部分锂被保留在浓缩液中，之后在对浓缩液添加化学试剂脱掉其他杂质，并加 入碳酸钠沉淀得到碳酸锂。该方法优点在于工艺成熟可靠、达产后生产成本较低，但盐田建设周期较长、资本开支较大、产出对恶劣天气敏感，并且盐田分级次数越多，锂夹带损失越大。根据South Lithium公司披露，该工艺锂回收率一般约为40%。分步沉淀法是南美盐湖的主流工艺，因其仅适用 于镁锂比较低的盐湖，对于镁锂比较高的盐湖直接采用沉淀法会导致回收率更低。目前南美大型在产盐湖如雅宝的Atacama、Siver Peak，SQM的Atacama，Orocobre的Olaroz盐湖 均采用分步沉淀法，在建项目如银河资源的Vida、赣锋锂业和美洲锂业合资的Cauchari-Olaroz也 均是采用该工艺。南美在产盐湖中目前仅Livent因地理环境限制，未完全采用分步沉淀法。这主要由于其开采的 Hombre Muerto（翁布雷穆尔托）盐湖位于山谷地带，不具备大规模建设盐田的条件，因此通过引入吸附法，使得建设的盐田规模更小、日晒周期更短。吸附工艺也是我国高镁锂比盐湖采取的工艺 之一，在后文将阐述。（2）低镁锂比盐湖：太阳池沉淀法国内西藏控股的扎布耶盐湖太阳池沉淀法可以看作分步沉淀法的延伸，由于镁锂比极低，且为碳 酸根型，为全球唯一采用该工艺的盐湖。经盐田池冷凝蒸发后得到富锂卤水，在灌入太阳池，太阳池效应会使池温 升高，逐渐使碳酸锂结晶析出。相比于南美的沉淀法，扎布耶盐湖所需的盐田建设和晒卤周期要求 降低，并且由于该盐湖本身富含碳酸根，部分省略了化学沉淀锂的步骤。扎布耶资源禀赋虽好，但 当地较高的海拔（4500米以上）、山峦起伏、能源成本较高等经营因素限制了产能的大幅扩张，后 端产品转化目前也是运到距离超过2000公里的甘肃白银进行二次加工生产碳酸锂。（3）高镁锂比盐湖：吸附/膜分离法除扎布耶盐湖外，我国大部分盐湖均为高镁锂比盐湖，相对于南美盐湖，在盐田浓缩、化学沉锂基 础上还要额外增加镁锂的分离工艺，因此理论上成本比南美盐湖更高。目前我国已探索出多种针对 高镁锂比盐湖的提锂工艺，包括吸附交换、膜分离、萃取法、煅烧法等，以及多种富集分离方法耦 合的工艺路线，其中已部分产业化或半产业化。上述工艺中萃取法和煅烧法产业化程度较低，未来我国高镁锂比盐湖或以吸附/膜分离法为主。根 据蓝科锂业披露，萃取法中萃取剂容易腐蚀设备，煅烧法由于能耗高且产生盐酸腐蚀设备趋于淘汰，从综合考虑了技术可行性和经济效益、能够产业化的技术路线，目前仍是吸附-膜法技术。如 下图所示采用吸附法、膜分离法或吸附+膜分离法提锂的盐湖，20年贡献了我国盐湖锂至少93% 的产量，已成为我国高镁锂比盐湖主流选择。吸附法相对于膜分离法，对卤水的锂含量和镁锂比要求均较低。察尔汗盐湖即使老卤的锂含量仍较低，镁锂比高达512，远高于一里坪、台吉乃尔盐湖，不适用于膜分离法。2.3 未来发展方向：原卤提锂是降低盐田资本开支、缩短晒卤周期的主要探索方向盐湖工艺的选择是project-driven，尽管技术推广的有限性阻碍了盐湖锂资源的开发进展，但我国 已实现了从0-1的突破，后续工艺优化和产能扩张障碍或明显降低。通过对盐湖工艺路线和发展趋 势的分析，可以看出盐湖工艺选择主要由资源禀赋主导，但即使是同一盐湖矿床，不同区位的化学 组成、周围基础设施和自然条件也会影响工艺的选择，工艺的选择更多是“project driven”。技术 推广的有限性毫无疑问会对我国盐湖锂资源的开发提出巨大挑战，但值得庆幸的是我国盐湖提锂 工艺已经过了从0-1的探索，不少盐湖提锂项目一期经过多年的探索、试验、改造已达成设计目标， 并着手开始二期建设。对于这些项目而言，未来的问题更多是从工艺优化的角度，找到锂资源回收 率和生产成本之间的最优平衡点。从资源优化的角度，提锂工艺应尽量靠近前端，“原卤提锂”（DLE，direct lithium extraction） 成为海内外盐湖主要探索方向。我国盐湖提锂目前主要从老卤中提取，这会带来两个问题，一个是 锂盐规模必然受制于钾盐的生产规模，二是日晒过程中锂的夹带损失和生产周期会随着盐田分级 层数的增加而增加。要解决这一问题，就需要将提锂工艺前置，甚至做到“原卤提锂”。但锂资源 利用效率提升的同时，也意味着处理的液体锂浓度会降低，处理量需要增加，相应的工程设计规模 和物料消耗必然会增多，并且原卤中钠盐和钾盐的经济价值未能充分挖掘。但在新能源转型的趋势 下，锂资源价值量未来会逐渐放大，提锂工艺前置也必然是未来主要的工艺流程优化方向之一。原卤提锂或将以“月”计量的生产周期缩短至“小时”，锂资源利用率或翻倍。我国五矿盐湖的“盐 湖原卤高效提锂技术研究”于今年5月获得专家组评审通过，该技术采用新型锂吸附树脂通过连续 离交式设备，实现了锂元素与钾、钠、镁、硼等元素的先一步分离，省去了盐湖原始卤水的盐田浓 缩过程，直接从原始卤水直接实现钠、镁、钾与锂的同时分离及浓缩脱硼提锂，大大提高了锂离子 的总收率。在工艺上主要省去分离浓缩时间长、收率低的盐田摊晒工序，将原来2年的生产周期缩 短到20天。加拿大上市公司South Lithium计划投资310万美元建设原卤提锂试验工厂，预计2023年 底建成运行，相较于传统沉淀法40%的回收率，其项目预计能实现80%的回收率。3 盐湖提锂开发特点：高 Capex，低 Opex，规模效应显著3.1 资本开支大：盐湖项目投资密度约为矿山项目的 3 倍盐湖项目资本开支密度明显大于锂矿项目。国内外主要的盐湖和锂矿项目产能和单吨投资 额所示，统计的锂矿项目单吨投资额平均约4300美元/吨，而统计的盐湖项目单吨投资额平均约1.3 万美元/吨，约为锂矿山的3倍。即使考虑锂矿项目同时配套碳酸锂加工厂的建设，投资强度仍低于盐湖项目。盐湖项目资本开支 一般包括工业级/电池级碳酸锂工艺的建设，而锂矿项目的产品为锂精矿，并非直接转化成碳酸锂 或氢氧化锂。目前全球碳酸锂加工产能主要集中在国内，统计的天齐锂业、赣锋锂业、雅化在国内 单吨碳酸锂加工厂项目的单吨投资平均约为6000美元/吨，考虑锂矿+国内碳酸锂加工厂的项目投 资组合，碳酸锂单吨投资额平均约为1万美元/吨，仍明显低于盐湖单吨投资额，况且短期内我国碳 酸锂加工产能处于过剩状态，对碳酸锂加工产能的建设并不如资源端迫切。般锂含量越低，盐湖项目的单吨投资额越高。根据3Q Lithium公司统计，盐田的建设投资一般占 据投资总额的一半，锂浓度越低代表所需盐田的面积越大，单吨LCE投资额越高。3.2 产能爬坡慢：盐湖项目一般需要 1-3 年满产，矿山一般仅需1 年盐湖项目从开工到满产较锂矿山更为漫长。锂矿如Greenbushes扩产项目，Altura二期项目，一般建设期1-2年，投产后一般一年内即可实现满产。而盐湖给大部分投 资者留下了开发周期较长的印象，但实际上盐湖的建设周期并不长，一般也是1-2年，但由于卤水 晾晒客观所需的时间较长，产能爬坡相较锂矿山明显更慢，如：SQM：Atacama2.2万吨扩产项目18年建成，20年满产，产能爬坡期近24个月；Livent：由于采用吸附法，盐田晾晒周期更短，一期1万吨扩产项目预计一年满产；Orocobre：Olaroz盐湖14年初建成，17年产量开始稳定，产能爬坡近36个月。国内盐湖过去开发周期较南美更慢，其中工艺开发、优化占据了相当长的时间，如：蓝科锂业：察尔汗盐湖一期项目07年开始建设，08年建成，但由于产能利用始终未达设计目标，并 受资金紧张的影响，17年才技改完成，18年实现设计目标，从项目启动到满产时间跨度长达10余 年；西藏矿业：扎布耶盐湖06年即完成一期建设，但未能实现设计产能于2010年启动技改工程，13年 才达设计产能，从建成到满产时间跨度约7年。尽管盐湖建设周期由于资源禀赋的客观原因，导致其相对锂矿山产能释放较慢，但在我国盐湖开 发工艺已实现0-1的新时期下，国内盐湖开发周期或快速缩短。如藏格控股的察尔汗盐湖提锂项目 17年开工，仅用不到两年时间建成，21年预计可实现满产；蓝科锂业2万吨碳酸锂二期项目18年开 工，20年开始试生产，目前正在产能爬坡。并且随着未来提锂工艺的前置以及原卤提锂法的成熟， 卤水晾晒周期或缩短，并加快盐湖资源的开发。3.2 现金成本低：直接生产成本明显低于矿山项目盐湖锂浓度越高，一般现金成本越低。阿塔卡马由于优异的资源禀赋，与经营相关的单吨直接成本 位列盐湖成本曲线最左端，根据ALB和SQM的锂业务经营情况，其2020年单吨碳酸锂直接生产成 本（不考虑资源税）分别约为1692、2401$/t，由于SQM锂业务部分产品为氢氧化锂，其单吨成本 较ALB略高也具有合理性。东台吉乃尔盐湖是我国青海锂浓度含量最高的盐湖（扎布耶为我国锂浓 度最高的盐湖，但由于产能过小，后续对比分析中未列），略低于阿根廷的Rincon盐湖和玻利维亚 的Uyuni，预计为我国盐湖中单吨成本最低的盐湖，根据西部矿业披露青海锂业从东台吉乃尔盐湖 卤水生产碳酸锂的全成本在2016年5-12月约为1.86万元/吨，若剔除折摊费用，考虑一定采卤成本， 其现金成本或约为1.3万元/吨。智利高昂的资源税显著削弱了阿塔卡马盐湖的竞争力。智利政府机构CORFO对碳酸锂和氢氧化锂 采取了阶梯累计税率，当碳酸锂价格上涨至10000美元/吨时，超出部分对应的税率高达50%。SQM 财报中披露了其支付给CORFO的权利金，18-20年其单吨锂产品销量所支付的资源税分别约为 4057、3190、1152美元/吨，导致其单吨成本提升至6089、5783、3730美元/吨。ALB单吨成本也 同样显著提升，18-20年考虑资源税后单吨成本提升至5219、5243、3012美元/吨。当碳酸锂价格跌至7000美元/吨时，阿卡塔玛考虑资源税后的现金成本几乎与东台吉乃尔相当，高 于7000美元/吨时，成本领先地位或让位于东台吉乃尔。盐湖提锂生产碳酸锂的现金成本整体低于矿山-碳酸锂加工厂产线。生产成本曲线一般随行业所处 周期会发生变化，如矿山会以更高价格销售锂精矿，从而抬高以矿石为原料的碳酸锂成本，而南美 盐湖受资源税影响，其在成本曲线的位置对行业景气程度更是高度敏感。从衡量个体经营风险的角 度，行业周期低点时的生产成本曲线或更具指引意义，假设行业低谷时碳酸锂价格跌至7000美元/ 吨，南美盐湖的资源税较18-19年将显著降低；锂矿方面假设向国内锂盐厂的精矿销售价格也降低 至成本价出售，并假设锂盐厂平均现金加工成本为1.4万元/吨。该情形下，行业成本曲线的最左端 几乎均被盐湖占领，大型锂矿中仅泰利森的Greenbush成本与盐湖的平均水平相当，若考虑矿端一 定水平的利润率，盐湖制碳酸锂现金成本将更加明显。即使是制成氢氧化锂，盐湖制碳酸锂再苛化成氢氧化锂产线相较锂矿-氢氧化锂产线也并不逊色。 假设碳酸锂价格同上7000美元/吨，碳酸锂苛化成氢氧化锂现金成本约1470美元/吨（折合人民币1 万元/吨），锂精矿加工厂氢氧化锂现金成本约3000美元/吨的情形下，盐湖、锂矿为原料的氢氧化 锂现金成本差距整体有所缩小，但成本曲线最左端仍以盐湖为主。盐湖资本开支较大，若以债务形式为主，财务费用将提升全成本（All-in cost），成本优势或受影 响。由于盐湖提锂项目资本开支较大，较高的折旧摊销尽管不影响后续的现金流，但若建设资金来 源债务融资比例较高，财务负担较锂矿山也更重，因此盐湖项目的融资方式也是未来影响资源之间 抗风险能力的变量之一。报告链接：锂行业专题报告：盐湖提锂，技术革命，成本下行，放量可期