简介概要

世界锂工业发展格局的变化对中国锂工业的影响和对策

来源期刊：稀有金属2003年第1期

论文作者：张晓封国富

关键词：锂工业; 锂资源; 现状; 对策;

摘要：综述了世界锂资源结构变化导致的锂盐格局的变化. 论述了中国锂工业的现状及面临的挑战, 提出了入世后中国锂工业应采取的对策.

稀有金属 2003,(01),57-61 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.01.011

世界锂工业发展格局的变化对中国锂工业的影响和对策

张晓

新疆有色金属研究所,新疆有色金属研究所新疆乌鲁木齐830000 ,新疆乌鲁木齐830000

摘要：

综述了世界锂资源结构变化导致的锂盐格局的变化。论述了中国锂工业的现状及面临的挑战 , 提出了入世后中国锂工业应采取的对策。

关键词：

锂工业;锂资源;现状;对策;

中图分类号： F416

作者简介：张晓 (Email:wbxs880@163.com) ;

收稿日期：2002-10-25

Variation in Feature of World Lithium Industry and Its Influence on Lithium Industry in China

Abstract：

Lithium resources construction of the world and its influence on the production situation are reviewed. The present status of lithium industry in China and challenge faced are discussed. The measure, that must be adopted, is proposed.

Keyword：

lithium industry; lithium resource; present condition; counter measure;

Received： 2002-10-25

锂金属具有比重最轻、化学活性强等特性, 锂及锂化合物品种很多, 在宇航、冶金、轻工、石油化工、电子、橡胶、玻璃陶瓷、医疗等高科技及传统工业领域中得到广泛的应用, 俗称“工业味精”。随着21世纪信息产业、绿色能源、核聚变发电等高科技产业的高速发展, 锂及其化合物已成为新世纪能源和轻质合金的理想资源, 是21世纪高科技发展中关键的金属材料, 被称为“能源金属”和“推动世界前进的重要元素”。近几十年来, 世界锂资源储量和结构发生了巨大变化, 导致世界锂资源开发方向发生了历史性转变, 以卤水提锂为代表的锂工业取代了传统的锂辉石产锂工业, 从而给世界锂提炼加工行业带来了新的生机。

1 世界锂工业发展格局变化

1.1 资源结构变化

1974年世界锂资源总储量仅190万t, 1980年增加到762万t, 1985年增加到1167万t, 1997年增加到2255万t。世界锂资源储量的迅速增长, 主要表现在卤水锂资源的迅速增长。据美国矿务局的统计, 1974年世界190万t锂资源储量中, 绝大部分是伟晶岩锂资源, 卤水锂资源仅占2%左右, 由于南美洲智利的阿塔卡玛、玻利维亚的乌尤尼、阿根延的翁布雷穆埃尔托等巨大盐湖卤水锂资源的发现, 使世界卤水锂资源, 在十几年间增长了272倍之多, 而其在总锂资源储量中所占比例也由2%增长到84%。中国锂资源的情况亦与此相似, 近年来中国锂资源储量也有大幅度增长, 四川特大伟晶岩锂辉石矿床的发现, 使中国硬矿物锂资源储量进一步大幅增长, 青藏高原卤水锂资源量达783万t, 占中国锂总量的82%, 约占世界的1/5以上 ^[1,3] , 尤以西藏锂盐湖品位居全国之首。

1.2 锂生产格局变化

80年代中期以前, 世界各国主要开发伟晶岩锂资源, 以锂辉石为原料生产锂盐, 主要生产国有美国、智利、德国、原苏联和中国, 从事工业级锂精矿生产的国家主要有澳大利亚、津巴布伟、加拿大、巴西等国, 美国一直是世界最大的锂盐生产国、消费国和出口国, 在世界锂产品市场上处于垄断地位, 控制着60%左右的世界锂盐市场。

随着南美洲巨大盐湖卤水锂资源的勘探开发, 美国塞浦路斯富特公司率先到南美洲开发卤水锂资源, 于1984年在智利、阿塔卡玛盐湖成功建起了生产能力8600t的碳酸锂生产厂, 1990年又将生产能力扩大到11800 t ^[1] , 并使生产成本大幅下降, 比他的锂辉石提锂成本下降62%, 于是该公司于1986年关闭了经营多年的在金斯山的锂辉石碳酸锂生产厂。由于卤水提锂工艺流程简单和生产成本低廉, 激起了世界上一些锂生产大企业投资开发卤水提锂的极大热情。全球最大的锂盐生产企业美国FMC公司于1995年也到南美洲开发卤水锂资源, 1996年在阿根廷建立了一座由翁布雷穆埃尔托盐湖卤水提取碳酸锂的18000 t ^[2] 生产厂, 并于1997年关闭了FMC在美国贝塞城经营了几十年的锂辉石采选冶炼企业。据称: 该公司采用了比富特公司更先进的一步萃取法提锂工艺, 其卤水提锂成本比富特公司更低。智利的明塞尔公司 (MINSAL) 一改美国两大公司开发卤水锂资源的策略, 把开发的基点不放在锂上, 而是放在综合利用上, 把钾碱 (KCI) 作为卤水提取的主产品, 而把Li₂CO₃作副产品, 同时回收卤水中的硼。该公司首先从阿塔卡玛盐湖卤水中提取钾碱, 于1995年建立了年产80万t的钾碱生产厂; 然后从提取钾碱的卤水中提取Li₂CO₃, 于1996年底建立了年产能力18000 t的Li₂CO₃生产厂, 1998年进一步将产能扩大到22000 t; 使卤水提取Li₂CO₃的生产成本降到最低, 在竞争中获得了优势, 以至少低于美国30%的价格在世界市场上倾销卤水Li₂CO₃产品, 导致富特公司倒闭, 而FMC公司也宣布暂停卤水提锂生产, 这样便结束了美国长达半个世纪在世界锂工业界的垄断地位, 而智利明塞尔公司则一跃成世界第一的锂盐生产大国。

据资料分析: 80年代卤水提锂产量仅占20%, 目前除中国、澳大利亚、俄罗斯等少数国家仍以锂辉石生产锂盐外, 全球近80%的锂盐为卤水提锂。显而易见, 综合开发和利用丰富的卤水资源已成为锂工业发展的主流。

2 中国锂工业面临的挑战和现状

2.1 面临的挑战

20世纪90年代初期到中期, 国内外锂盐市场行情一直看好, 中国锂盐产品不但出口顺利, 而且在国内市场十分畅销。这种情况大大刺激了锂工业的发展, 从1991年到1997年的几年间, 在江西、湖南、四川、新疆及沿海地区, 兴建起了6座千吨级锂辉石Li₂CO₃生产厂, 同时原有的锂盐厂也进行了改造和扩产, 使中国锂盐的生产能力从1990年的6600 t迅速增长到1997年的22000 t, 7年间增长了约3倍之多。但是成本最昂的锂辉石生产Li₂CO₃怎么也无法与西方低成本的卤水Li₂CO₃相抗衡。 1997年当智利明塞尔公司低成本廉价卤水Li₂CO₃冲击亚洲和中国市场时, 这些兴建和扩建的锂盐生产厂纷纷停产关闭, 亏损加剧, 产量持续下降, 1998年产量 (以Li₂CO₃计) 仅为6700 t ^[2] 。

2.2 国内锂企业现状

近10多年来, 中国锂工业尽管有较大发展, 其工艺技术水平也有较大的进步, 但与国外同类企业相比仍存在着较大的差距, 主要表现在以下几方面:

(1) 矿山采选方面: 中国的矿山采选能力、矿石利用率、选矿回收率、劳动生产率都低于美国, 但药剂用量1 kg多。美国金斯山矿日处理能力2650 t, 劳动生产率为3000 t原矿/人·年, 药剂用量为4.7 kg, 选矿回收率90%, 矿石利用率60%; 而中国较先进的可可托海采选厂劳动生产率仅为320 t原矿/人·年, 但药剂用量高于美国, 选矿回收率80%, 矿石利用率10%, 矿山采选能力多在500 t/日以下, 全国总采选能力不足1500 t/日, 由于资源的枯竭与贫化, 著名的可可托海三号脉已于1999年底闭坑, 新疆柯鲁木特矿也于1996年关闭停产。目前锂辉石的开采主要集中在四川阿坝州、甘孜州及江西。

(2) 锂盐企业规模小, 布局不合理, 金属回收率低, 生产成本高, 设备装备及自动化程度落后。美国、智利、澳大利亚等国锂盐企业的生产规模 (以碳酸锂计) 均在5000 t/年以上, 美国FMC公司为16300 t/年。而中国除新疆锂盐厂经四次改扩建达到8000 t/年外, 其余企业均在2500~500 t/年 ^[4] 之间。并且锂盐企业均远离矿山, 能耗材耗生产成本居高不下。以碳酸锂计, 中国为1.15美元/磅, 美国为0.95美元/磅; FMC公司金属回收率为90%~93%, 中国金属回收率为85%; 劳动生产率方面, 中国为4 t/人·年, 美国47 t/人·年 ^[4] 。

(3) 产品深加工方面: 美国FMC在锂产品品种上已达到80余种, 并且有些锂化学品纯度达到超高纯级, 含锂二元合金可生产10多个品种, 用于航空、航天的锂合金已达到20多个品种规格, 而中国产品及其化工产品品种约有30多个, 不少产品尚不能形成生产规模, 产品质量在国际市场上缺乏一定的竞争力。

(4) 卤水提锂方面: 中国卤水锂资源极为丰富, 但卤水提锂研究起步晚, 尽管扩大试验已经完成, 但尚未形成产业化。特别是高镁锂比盐湖锂资源的提取是世界性的难题, 目前国内外尚无高镁锂比盐湖开发锂成功的先例。中国科学院青海盐湖研究所的青年科技工作者经过多年刻苦攻关, 继2000年“东台盐湖锂矿年产50t碳酸锂试验”后, 2001年又完成了100 t ^[5] 碳酸锂工业性试验, 使中国典型的高镁锂比盐湖卤水提锂技术难题获得突破。其提锂工艺流程简单合理、操作方便, 碳酸锂产品经国外权威机构检测, 证明质量好、纯度高, 符合国际锂盐市场要求, 产品成本达到国内外锂盐生产的最低水平。经专家论证, 中国卤水提锂技术经济指标属于世界先进水平。最近, “青海盐湖提锂及资源综合利用”项目初步设计已通过专家审查, 2003年在格尔木东台吉乃尔盐湖建设碳酸锂产业化示范生产线, 将形成年产碳酸锂3000 t、硫酸钾25000 t和硼酸2500 t ^[6] 的生产能力, 可望打破国内锂盐消费市场被国外产品垄断的局面。

3 锂行业发展预测

既然卤水提锂已成为锂工业的主流, 世界基本锂盐Li₂CO₃的生产和市场已经达到饱和。因此, 锂产品的深加工和高附加值产品的开发和生产已成为今后发展的方向, 锂产品在高新技术领域的应用将更为广泛。

3.1 金属锂的应用迅猛扩大

金属锂在受控核聚变反应堆中既作核燃料又作传热介质, 一个1000 mW的核聚变反应堆所需用的金属锂达1000 t, 现在世界上已建立了240多个受控核聚变反应装置, 中国1号受控核聚变反应堆已取得重大研究成果, 预计到2006年可望实现受控核聚变反应堆发电工业化。

铝锂合金是前景看好的航空航天材料, 当铝中含锂2%~4%, 可使合金强度提高10%, 重量减轻15%~20%; 美、英、法、加拿大、日本、俄罗斯等国都在此领域进行了大量的投入。目前, 铝锂合金产能美国约8000 t, 加拿大6000 t, 中国80年代中期开始研究, “八五”末西南铝加工厂建成了1 t级铝合金生产线, 1997年从俄罗斯引进了6 t级生产线, 现已形成3000 t/年生产能力。此外, 橡胶行业使用的丁基锂对金属锂的需求也在不断增大, 中国燕山石化、岳阳化工厂生产丁基锂, 年金属锂耗量约10多t。金属锂是锂电池常用的负极材料, 仅日本2000年锂电池金属锂耗量约170~180 t。目前世界金属锂年产能约5000 t, 其中美国为2000 t, 中国锂生产规模为480~500 t, 实际投产310~320 t, 其中工业级金属锂140~150 t, 电池级金属锂150~160 t, 最近国内规模最大的200 t金属锂生产线已在宜宾扩建成功并投产。由此可见, 金属锂的消费可望大幅增长。

3.2 锂离子电池等高科技产业发展迅速

随着信息产业的高速发展, 锂电池耗材, 如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟硼酸锂生产和消费将大为增长。 2000年全球锂电池规模达29亿美元, 锂离子电池的生产已从几乎整个日本扩展到中国大陆、台湾地区和韩国, 全球总计锂离子电池月产量为7500万只, 其中6500万只由日本生产, 其次是中国 (500万只/月) , 韩国 (300万只/月) , 北美及欧洲 (共200万只/月) 。中国政府十分重视锂离子电池的开发, 把它列为“九五”期间的重要开发项目之一, 并列为电池能源行业开发项目的重中之重。 LiCoO₂, LiNiO₂和LiMn₂等是锂离子电池的正极活性材料, 目前, 国际市场钴酸锂需求量约4000 t/年, 其中日本生产量达1700 t/年。国内从事锂离子电池生产的企业有数十家, 估计国内对钴酸锂的需求量达2400 t/年 ^[7] , 据报道日本等国已将一些锂电池生产企业移师中国, 另外, 各国对大容量动力电池的开发必将为中国锂盐深加工产业提供难得的发展机遇。国内现从事钴酸锂生产的企业已超过20家, 年生产规模约4500 t, 但品质尚逊色于国外产品, 急待提高。由于LiCoO₂价格很高, 不利于降低电池成本, 人们又致力于研制成本更低的LiNiO₂和LiMn₂O₄。 LiClO₄, LiPF₆是锂离子电池不可缺少的电解质, 中国有5, 6个单位在研制开发LiPF₆, 有的还申请了国家“863”项目和“科技型中小企业创新基金”项目, 但至今仍未实现产业化, 国内市场LiPF₆紧缺, 仍依靠进口。

光通信作为一门跨世纪发展的新兴产业, 对电光和光学信息材料提出了日益迫切的要求, 以铌酸锂、钽酸锂等氧化单晶作为非线性光学材料具有十分诱人的市场。铌酸锂的世界市场规模已逾3亿美元, 其中大部分为声表 (面波) 滤波器占领。有人预测2002年全球手机用户将超过10亿, 其LiNbO₃单晶的直接耗量约为400 t。目前中国铌酸锂产量约为3 t。日本2000年钽酸锂晶片年产量为120万片, 2002年估计将达到180万片, 这必将促进铌酸锂、钽酸锂产业的发展。

3.3 锂化合物应用领域不断扩大

锂在玻璃陶瓷工业中应用较早, 而且常胜不衰, 并不断有新进展。据资料分析, 特种玻璃陶瓷和瓷轴领域, 对低铁锂矿物的需求将以每年15%~25% ^[8] 的速度增长。 1997年底, 在玻璃及陶瓷领域对锂矿物的需求估计约为14500 t; 亦等同于17000 t Li₂CO₃的消耗量。最近日本东芝公司与东芝陶瓷公司一起开发出高效吸收、排放二氧化碳的陶瓷材料硅酸锂, 是汽车、发电厂或其它工业设施上用于吸收二氧化碳的理想新材料。冶金工业中采用氧化锂降低冶金渣粘度, 不仅有效地减少了渣中金属损失, 同时降低了残渣夹带金属对环境造成的污染。 LiOH·H₂O多年来一直用于制作锂基润滑脂, 目前先进国家锂基脂的的产量一般占润滑脂总量的60% ^[9] 以上, 欧洲仅次于美国占50%。近年发现在水泥混凝土中填加适量LiOH·H₂O可延长水泥混凝土建筑寿命, 估计美国每年混凝土LiOH·H₂O需求量达22700 t。此外, 潜水艇、宇宙飞船及其它空气净化设备CO₂吸收剂用量的增加, LiBr吸收式制冷机的迅速发展, 都带动了锂化合物的耗量。

中国锂基润滑脂的生产消费呈上升趋势, 平均每年消费7700 t, 特别是中国汽车工业的迅猛发展和汽车普及以及冶金、机械工业用锂基脂量的增加, 会促使锂基润滑脂需求量迅速增长, 从而导致LiOH·H₂O消费的增长。

4 加入WTO后, 中国锂工业应采取的对策

中国已成为世贸组织的成员, 随着过渡期内关税的逐步调整, 国内市场已成为全球开放的市场, 为防止和减少国外廉价锂盐及高科技锂材料对中国锂工业的冲击, 我们应采取必要的措施。

4.1 给予政策倾斜, 促进锂盐新材料产业发展

锂及其化合物的广泛应用、需求量的不断增大, 已成为高新技术和国民经济发展不可缺少的材料。特别是中国锂工业产品品种少、规模小、分布广、国际竞争力弱, 国家应对锂工业采用扶持发展的政策, 在课题立项、产业化发展项目等方面予以财政支持。通过政府引导和市场推动, 以应用为龙头, 在从青藏高原卤水锂资源和西部地区的锂矿资源开发利用到东部和国际市场应用的整个产业链上组织项目, 将西部的资源与东部的技术、人才和资金优化配置到产业链上, 加强高等院校、科研院所与企业之间的合作, 促进科技成果的产业化发展, 实现东西部的有机结合。

4.2 以卤水提锂开发为重点, 调整产业结构

青藏高原丰富的卤水锂资源, 储量约占中国锂储量的80%。西藏扎布耶盐湖锂资源是世界三大百万吨级盐湖之一, 锂资源量及含锂量均为国内盐湖之冠, 锂以天然碳酸锂形式存在, 镁锂比为0.03, 提锂工艺简单, 产品质量好, 成本低, 接近于国外锂盐的最低成本水平。青藏盐湖镁锂比较高, Mg/Li>40, 中科院青海盐湖研究所提出的用TBP溶剂体系从盐湖氯化镁饱和卤水中萃取氯化锂工业已取得重大突破, 盐湖卤水中含有大量的钠、钾、镁、硼等通过以钾为主、提锂为副、硼镁兼收的综合开发利用, 卤水提锂将具有更强的市场竞争力。随着3000 t卤水碳酸锂生产线的建成, 国家应以青藏卤水锂业为基地组建股份多元化的大型锂业集团, 逐步淘汰中国矿石提锂传统产业, 大幅降低锂产品成本, 参与国际市场竞争。

4.3 开展锂盐新产品开发和应用研究, 调整产品结构

从20世纪80年代到90年代, 中国一直热衷于发展初级的基本锂盐产品, 多以工业碳酸锂、工业氯化锂、工业氢氧化锂和工业金属锂的形式产出, 在相当一段时期内为主导产品。然而, 随着近年南美低成本Li₂CO₃的大量涌现, 使得中国锂盐市场受到致命的打击。究其原因与中国锂盐产品成本过高、产品单一、产品附加值过低有关。为此, 我们要在大力开发青藏高原卤水提锂的同时, 加大投入开发出低成本、多品种、多规格、高质量 (高纯度) 的系列产品。目前锂产品种类已近90种, 但国内至今还没有一支队伍开展锂及锂化合物应用的基础研究和应用开发, 应着手组织力量从事这方面的工作。把产品开发与应用开发结合起来, 建立一支专门从事锂业研究开发的专业技术队伍。要继续加强对锂矿物资源的开发利用, 特别是低铁锂辉石的生产开发, 玻璃陶瓷及瓷轴领域对锂矿物前景依然看好。在锂产品深加工研究方面, 要着重开展高纯金属锂及其锂材、铝锂合金、绿色能源配用的高纯锂化合物的开发研究, 在产品深加工生产方面, 要重点发展电池氢氧化锂、高纯碳酸锂、高纯氯化锂、高纯金属锂的规模化生产。近几年国内不少高等院校、科研企业已经成功研制出了99.999%碳酸锂、微粉碳酸锂、六氟磷酸锂、真空炼锂生产高纯金属锂等新产品、新工艺, 国家应从政策上继续予以支持, 推进高附加值锂产品的产业化发展, 从而促进锂离子高新能源、动力汽车、移动通信、光电通信等高科技产业的发展。

4.4 加强产品标准建设, 不断提高分析检测水平

中国锂盐产品的国家标准尚不完整, 只有碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂和金属锂等若干大宗产品, 随着锂及其锂化合物应用领域的扩大、高纯产品的增加, 原定的产品标准已不适应社会的发展。特别是加入WTO后, 我们将与国际市场接轨, 应抓紧制定、完善产品质量国家标准或行业标准, 研究制定分析检测方法, 统一分析方法, 加强行业管理, 促进有序竞争。