敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告 Table_Title 技术进步推动盐湖提锂，禀赋不同需因地制宜 锂资源专题报告之盐湖提锂技术路线解析 Table_IndRank 行业评级：增持 报告日期： 2021-06-27 Table_Chart 行业指数与沪深 300走势比较 Table_Author 分析师：陈晓 执业证书号： S0010520050001 邮箱： 联系人：别依田 执业证书号： S0010120080027 邮箱： Table_Report 相关报告 1. 科达制造 _公司深度 _陶机龙头开 拓非洲，蓝科锂业低成本扩张 2021- 3-15 2. 科达制造 _公司专题 _蓝科锂业盈 利敏感性分析，锂盐业务 22 年贡献利 润或达 7.2亿元 2021-4-5 3. 科达制造 _公司点评 _主业经营改 善业绩超预期，蓝科锂业低成本扩张 2021-4-28 主要观点： Table_Summary 盐湖提 锂 兼具 资源和成本优势 ，资源量占比高，成本低 全球锂资源总量在 3190-5190万吨之间，分布在卤水和矿石中，其中卤水 锂资源占比 62.60%。 以矿石为原料生产锂盐相比，以卤水为原料生产锂 盐能耗低、成本低，综合成本可以节省 30%到 50%。 卤水锂资源主要分布 在南美“锂三角” 智利、阿根廷、玻利维亚 地区 ， 占据全球份额接近 80%； 和我国青藏高原地区， 份额为 12%。 国内盐湖普遍镁锂比偏高，因地制宜孕育多种提锂技术；南美盐湖低 镁锂比沉淀法为主 ；一湖一策，不同湖区 结合 不同情况选择不同路线 我国除了西藏地区的扎布耶盐湖以外， 盐湖的镁锂比普遍较高，需要使用 离子交换吸附、膜分离等选择性提取方法来更好地实现镁锂分离以及锂 离子的富集。目前国内盐湖提锂主要采用 离子交换吸附法、溶剂萃取法、 膜分离法、煅烧浸取法、太阳池法、电化学法 这几类技术路线。离子交换 吸附法、膜分离法的环保成本更低，且利用吸附剂、纳滤膜或电渗析膜可 以更有选择性地富集锂离子，相 比 更优，但也存在着吸附剂、纳滤膜性能 提升遇到瓶颈，电渗析膜通电能耗高且拆洗膜维护成本高的问题，未来发 展方向主要是高性能吸附分离材料的研发及工艺流程的简化。南美 盐湖 低镁锂比的禀赋优势决定了基本以 沉淀法 为 主的工艺流程。 投资建议 在锂资源自主可控的大背景下， 基于盐湖提锂的成本与资源优势， 一方面 建议关注 布局盐湖资源的公司，另一方面 建议关注 能够因地制宜选择合 适的技术路线，稳定产出碳酸锂，且持续扩产同时成本下降的公司。 建议关注 科达制造 （陶机主业经营改善，参股国内盐湖提锂龙头蓝科锂业 、 稳定产出低成本扩张 ）、 盐湖股份 （钾肥业务向好，蓝科锂业母公司，拥 有察尔汗盐湖主要开采权）、 藏格控股 （依托察尔汗盐湖生产钾肥与碳酸 锂）、 赣锋锂业 （锂业龙头）、 天齐锂业 （ 优质盐湖资源布局 ）、 西藏矿业 （扎布耶盐湖开采）、 蓝晓科技 （吸附分离 技术综合服务供应商） 。 风险提示 新能源车及储能发展不及预期；疫情扩散影响盐湖开采进程；盐湖提锂 技术产业化进程不及预期。 建议关注 公司盈利预测与评级： Table_IndProfit 公 司 EPS（元） PE 评级 2021E 2022E 2023E 2019E 2020E 2021E 科达制造 * 0.43 0.65 0.80 31.49 20.83 16.93 买入 赣锋锂业 1.44 2.00 2.47 86.99 62.49 50.68 无评级 天齐锂 业 0.39 1.00 1.59 159.82 63.06 39.52 无评级 资料来源： *为华安证券研究所预测，其他均为 wind 一致预期 -10% 13% 36% 59% 82% 104% 6/20 9/20 12/20 3/21电气设备 沪深 300 Table_IndNameRptType电气设备 行业研究 /深度报告 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 2 / 32 证券研究报告 正文 目录 1 总论 . 4 2 盐湖提锂资源和成本优势兼备 . 7 3 国内盐湖因地制宜孕育多种盐湖提锂技术 . 11 3.1 吸附法：吸附剂性能提升是关键 . 12 3.2 萃取法：环保成本高，产能规模较小 . 18 3.3 膜法：膜的选择性可实现镁锂分离，但维护成本高 . 19 3.4 煅烧法：最早实现产业化，能耗较高 . 21 3.5 太阳池法：适用于低镁锂比盐湖 . 22 3.6 电化学法：尚未实现工业化，关注电极材料的选择和改性 . 24 4 南美盐湖低镁锂比，沉淀法为主 . 26 5 相关标的 . 28 5.1 科达制造 . 28 5.2 赣锋锂业 . 28 5.3 天齐锂业 . 29 5.4 盐湖股份 . 29 5.5 藏格控股 . 29 5.6 西藏矿业 . 30 5.7 蓝晓科技 . 30 风险提示： . 31 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 3 / 32 证券研究报告 图表目录 图表 1 2019年各国卤水锂资源占比 . 4 图表 2 盐湖提锂常用技术以及适用范围 . 5 图表 3 重点公司盈利预测及估值 . 6 图表 4 全球卤水和矿石锂资源分布概况 . 7 图表 5 2019年各国卤水锂资源占比 . 7 图表 6 南美主要盐湖情况 . 8 图表 7 南美主要盐湖地理位置（ SALAR DE UYUNI、 SALAR DE ATACAMA、 SALAR DE HOMBRE MUERTO） . 9 图表 8 国内主要盐湖情况 . 10 图表 9 盐湖提锂常用技术以及适用范围 . 11 图表 10 蓝科锂业吸附法提锂工艺流程 . 12 图表 11 锂吸附剂的分类 . 13 图表 12 锂离子筛吸附过程 . 13 图表 13 锰系离子筛合成及提锂过程 . 13 图表 14 溶胶 -凝胶技术制备钛系离子筛前驱体过程 . 14 图表 15 沸石的初级结构单元 . 15 图表 16 沸石初级结构单元组成不同类型的多孔道笼状结构 . 15 图表 17 吸附分离树脂合成工艺流程 . 16 图表 18 常见锂吸附剂的优劣势和发展方向 . 17 图表 19 萃取法盐湖提锂工艺流程 . 18 图表 20 青海柴达木兴华锂盐有限公司萃取体系 . 18 图表 21 电渗析过程示意 . 19 图表 22 青海恒信融锂业使用纳滤法生产 LI2CO3 工艺流程 . 20 图表 23 煅烧浸取法提锂工艺流程 . 21 图表 24 扎布耶盐湖盐梯度太阳池结构 . 22 图表 25 非对流层内盐溶液浓度沿太阳池深度方向增大 . 23 图表 26 用于水系锂离子电池的主要电极材料 . 24 图表 27 工作电极活性材料优劣势 . 24 图表 28 对电极材料优劣势 . 25 图表 29 SQM公司开采 ATACAMA盐湖工艺 . 26 图表 30 SQM公司锂产品生产流程图 . 26 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 4 / 32 证券研究报告 1 总论 锂资源是锂电池的重要原材料，是一种具有战略意义的“能源金属”。全球锂资 源总量在 3190-5190万吨之间，分布在卤水和矿石中，其中卤水锂资源占比 62.60%。 以矿石为原料生产锂盐相比，以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低，综合成本可 以节省 30%到 50%。 卤水锂资源主要分布在南美“锂三角”地区（智利、阿根廷、玻利维亚）和我国 青藏高原地区， 南美“锂三角”地 区卤水锂资源占据全球份额接近 80%，我国份额为 12%。 南美盐湖锂资源总量丰富，锂浓度高，镁锂比低 ，靠近港口，有成本优势和区 位优势，拥有开采权的企业包括 SQM、 Livent、我国赣锋锂业的子公司 Minera Exar 等。 我国盐湖主要分布在青海、西藏地区，相比起南美盐湖锂资源量和锂浓度更低， 镁锂比不一。 图表 1 2019年各国卤水锂资源占比 资料来源： CNKI，华安证券研究所 我国除了西藏地区的扎布耶盐湖以外，盐湖的镁锂比普遍较高，需要使用离子 交换吸附、膜分 离等选择性提取方法来更好地实现镁锂分离以及锂离子的富集。目 前国内盐湖提锂主要采用 离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、煅烧浸取法、 太阳池法 、电化学法 这几类技术路线。 其中离子交换吸附法、膜分离法的环保成本 更低，而且利用吸附剂、纳滤膜或电渗析膜可以更有选择性地富集锂离子，相对而 言是更优的选择，但是也存在着吸附剂、纳滤膜性能提升遇到瓶颈，电渗析膜通电 能耗高且拆洗膜维护成本高的问题，未来的发展方向主要是高性能吸附分离材料的 研发以及工艺流程的简化。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 5 / 32 证券研究报告 图表 2盐湖提锂 常用技术以及适用范围 提锂技术 基本原理 适用对象 优点 缺点 应用情况 沉淀法 利用强碱除去卤水中 的杂质离子，再用纯 碱沉淀出 Li2CO3 低镁锂比 工艺简单，成本较低 锂回收率低， 耗时长 海外盐湖为主 离子交换吸 附法 用选择性吸附剂吸附 Li+，再用洗脱液将 Li+洗脱后浓缩富集 高镁锂比 工艺简单，成熟 可靠，选择性 好，生产效率 高，无环境污染 吸附剂通用性差，复用频率 低 蓝科锂业 、藏格控股 （察 尔汗盐湖） 溶剂萃取法 利用对 Li+有选择性萃取性的溶剂萃取 高镁锂比 选择性高，工艺流程短 萃取剂易腐蚀设备 管道，大 部分有毒有害且易降解、变 质 青海柴达木兴华锂盐有限 公司（大柴旦盐湖） 膜分离法 利用离子交换膜在压 力驱动（纳滤膜法） 或者电驱动的作用下 （电渗析膜法）选择 性提取 Li+ 高镁锂比 试剂耗量低，清洁无污染 1. 电渗析法前期预处理系统 成本高，预处理系统和电渗 析膜容易破损，使用周期短 2. 高镁锂比盐湖中纳滤膜还 不能直接用于镁锂分离，需 要和其分离方法连用 电渗析法：青海锂业有限 公司（东台吉乃尔） 纳滤膜法： 青海恒信融锂业科技有限 公司（西台吉乃尔）和启 迪 煅烧浸取法 盐湖提钾老卤蒸发至 Li+含量大于 4.5g/L， 成为富锂老卤作为提 取硼锂的原料 高镁锂比 是最早实现产业 化的技术路线之 一 1. 对设备要求高，投资成本 过高 2. 需消耗较大的热量，能源 消耗大，产生有毒有害尾气 青海中信国安科技发展有 限公司（柴达木盆地东、 西台吉乃尔盐湖） 盐梯度太阳 池法 使用太阳池技术在池 底储存热量，利用碳 酸锂溶解度规律与其 他盐类的差异使其高 温析出 高 /低镁锂 因地制宜， 成本低 工艺周期长，地理环境限制大 西藏扎布耶盐湖 电化学法 利用电位控制 Li+在电极材料中嵌入 /脱出 高 /低镁锂 高效、 高选择性，绿色无污染 电极 材料有待进一步改进 - 资料来源： CNKI、华安证券研究所 南美盐湖锂浓度更高、镁锂比更低，整体资源禀赋更优，采用的提锂工艺也更为 简便。总结 SQM、 Livent和 Cyprus Foote矿物公司的盐湖提锂技术路线， 海外盐湖 低镁锂比的禀赋优势决定了基本以沉淀法为主的工艺流程 。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 6 / 32 证券研究报告 投资建议 在锂资源自主可控的大背景下，基于盐湖提锂的成本与资源优势，一方面 建议 关注 布局盐湖资源的公司，另一方面 建议关注 能够因地制宜选择合适的技术路线， 稳定产出碳酸锂，且持续扩产同时成本下降的公司。 建议关注 科达制造（陶机主 业经营改善，参股国内盐湖提锂龙头蓝科锂业、稳 定产出低成本扩张）、盐湖股份（钾肥业务向好，蓝科锂业母公司，拥有察尔汗盐湖 主要开采权）、藏格控股（依托察尔汗盐湖生产钾肥与碳酸锂）、赣锋锂业（锂业龙 头）、天齐锂业（优质盐湖资源布局）、西藏矿业（扎布耶盐湖开采）、蓝晓科技（吸 附分离技术综合服务供应商）。 图表 3 重点公司盈利预测及估值 代码 名称 收盘价 (元 ) 总股本 （亿股） 市值 （亿元） EPS（元） PE（倍） 2020 2021E 2022E 2023E 2020 2021E 2022E 2023E 600499 科达制造 * 13.54 18.88 255.69 0.17 0.43 0.65 0.80 81.57 31.49 20.83 16.93 002460 赣锋锂业 124.95 14.37 1796.13 0.79 1.44 2.00 2.47 158.16 86.99 62.49 50.68 002466 天齐锂业 62.84 14.77 928.21 (1.24) 0.39 1.00 1.59 (50.68) 159.82 63.06 39.52 000792 盐湖股份 8.84 54.33 480.27 0.49 - - - 18.09 - - - 000408 藏格控股 20.71 19.94 412.91 0.11 - - - 188.27 - - - 000762 西藏矿业 23.54 5.21 122.60 (0.09) - - - (252.58) - - - 300487 蓝晓科技 73.87 2.20 162.35 0.97 1.34 1.73 2.29 76.15 55.16 42.70 32.31 资料来源： *为华安证券研究所预测，其他均为 wind一致预期 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 7 / 32 证券研究报告 2 盐湖提锂资源和成本优势兼备 锂资源是新能源锂电池材料中锂盐的重要供应，在传统陶瓷玻璃工业中也有广 泛的应用，是一种具备战略意义的“能源金属”。 全球锂资源储量丰富，总量在 3190 到 5190万吨之间，主要分布在卤水和矿石中，卤水锂资源占比为 62.60%，矿石锂资 源占比 37.40%。 卤水锂资源相比矿石锂资源不仅占比更高，提锂成本也更低。 和以矿石为原料 生产锂盐相比，以卤水为原料生产锂盐能耗低、成本低，综合成本可以节省 30%到 50%，因此盐湖提锂是经济性更优的一种锂资源获取路径。 图表 4全球卤水和矿石锂资源分布概况 占比 分布区域 锂资源总量 提锂成本 卤水锂 62.60% 高浓度含锂卤水主要在高海拔 的南美安第斯山脉（智利、阿 根廷、玻利维亚“锂三角”） 和我国的青藏高原， 70%以上 的卤水锂资源在智利、阿根 廷、玻利维亚“锂三角”地区 3190-5190万吨 以卤水生产 锂盐比用矿 石生产锂盐 综合成本节 省 30% 50% 矿石锂 37.40% 澳大利亚、加拿大、美国、民主刚果、塞尔维亚、中国等 资料来源： CNKI，华安证券研究所 卤水锂资源主要分布在南美“锂三角”地区（智利、阿根廷、玻利维亚）和我 国青藏高原地区 ， 南美“锂三角”地区卤水锂资源占据全球份额接近 80%，我国份额 为 12%。 2019年南美“锂三角”卤水锂资源占比合计达到 76%，其中玻利维亚是全球 卤水锂资源最丰富的国家，全球份额达到 31%，阿根廷、智利分别为 25%和 20%，我 国卤水锂资 源占比仅次于上述三国，达到 12%，少数的卤水锂资源也分布在美国、阿 富汗、加拿大和蒙古。 图表 5 2019年各国卤水锂资源占比 资料来源： CNKI，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 8 / 32 证券研究报告 南美盐湖锂资源总量丰富，锂浓度高。 从锂资源总量来看，位于玻利维亚的 Uyuni 盐湖、智利的 Atacama 盐湖资源总量显著领先于世界上的其他盐湖，分别含锂资源 10.2Mt 和 6.3Mt；从锂含量来看， Uyuni 盐湖大部分区域锂浓度在 500-600mg/L 之 间， Atacama盐湖锂离子浓度最高可达 4000mg/L。 图表 6南美主要盐湖情况 地理位置 面积 锂资源总量 锂浓度 Mg/Li，镁锂比 开采企业 乌尤尼盐湖 ( Salar de Uyuni) 位于玻利 维亚西南 部的波托 西省 10582km，是 世界上面积 最大的盐湖 约 10.2Mt 锂，占全球锂 资源总量约 20% 大部分湖区 锂浓度在 500- 600mg/L 之 间 18.6 目前处于开发初期 阿塔卡玛盐湖 （ Salar de Atacama） 位于智利 东北部， 距安托法 加斯塔港 280km 超过 3500km， 是 全球第 2 大 盐湖卤水型 锂矿床 约 6.3Mt 锂， 占全球锂资源 总量约 12% 卤水锂离子 的浓度最高 4000mg/L， 经盐田日晒 蒸发可浓集 到 60g/L 6.4 智利 SQM 公 司、雅保公司 （ Albemarle） 霍姆布雷托盐湖 （ Salar de Hombre Muerto） 位于阿根 廷萨尔塔 省和卡塔 马卡省交 界处 590km，是世 界第 4大盐 湖卤水型锂 矿床 / 卤水锂浓度 在 1m 以下 即可达到 220-1 000mg/L， 平均含量约 为 520mg/L 约 1.37 Livent 阿根廷 Cauchari- Olaroz 锂盐湖 阿根 廷胡 胡伊省 / 372.97 万 吨，碳酸锂当 量 1985.27 万 吨 平均达到 592mg/L / Minera Exar （赣锋锂业子 公司） 注： Mt= million tonnes，百万吨 资料来源： CNKI，赣锋锂业官网，华安证券研究所 南美盐湖镁锂比低，靠近港口，有成本优势和区位优势，拥有开采权的企业包 括 SQM、 Livent、我国赣锋锂业的子公司 Minera Exar 等。 镁和锂的化学性质相近， 难以分离，盐湖原卤中的镁锂比是决定提锂工艺流程和技术、成本的关键因素，而 南美盐湖的镁锂比普遍较低，阿根廷霍姆布雷托 盐湖 （ Salar de Hombre Muerto） 的镁锂比低至 1.37 左右。 南美盐湖的地理位置较为优越，智利的阿塔卡玛盐湖 （ Salar de Atacama）靠近安托法加斯塔港，而南美的其他盐湖也分布在邻近的位 置，基本都处于沿海的区位，相比起内陆而言更有利于锂盐产品的运输和贸易。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 9 / 32 证券研究报告 图表 7南美主要盐湖地理位置（ Salar de Uyuni、 Salar de Atacama、 Salar de Hombre Muerto） 资料来源： USGS，华安 证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 10 / 32 证券研究报告 我国盐湖主要分布在青海、西藏地区，相比起南美盐湖锂资源量和锂浓度更低， 镁锂比不一。 位于青海的察尔汗盐湖是我国面积最大、锂资源储量最高的盐湖，保 有 LiCl 孔隙度储量为 402.39 万吨，蓝科锂业、藏格控股拥有对察尔汗盐湖的开发 权；位于西藏的扎布耶盐湖具有低镁锂比的优势，镁锂比低至 0.053， LiCl 资源量 为 30万吨，但是由于处在海拔高、氧气稀薄的西藏地区，盐湖提锂难度极高，西藏 矿业、天齐锂业拥有对扎布耶盐湖的开采权。基于不同盐湖的资源禀赋差异，近年 来我国各个盐湖开发企业研发了不同的盐湖提锂技 术。 图表 8国内主要盐湖情况 地理位置 水化学类 型 锂离子质量 分数 镁锂比 储量 开发企业 提锂技术 察尔汗 青海柴达木盆地中东部 氯化物型 0.0031% 1577.4 保有 LiCl孔隙 度储量 402.39 万 t， 蓝科锂业、 藏格控股 吸附法 东台吉乃尔 青海柴达木盆地内 硫酸盐型 0.085% 35.3 LiCl孔隙度储量 284.78 万 t， LiCl给水度资源 量 158.58 万 t， 青海锂业有 限公司 电渗析多级 膜分离 西台吉乃尔 青海柴达木盆地内 硫酸盐型 0.031% 65.161 LiCl资源量 30 万 t，可采资源 储量 130 万 t 中信国安 煅烧法分离 镁锂（纳滤 膜法） 扎布耶 西藏仲巴县境内 碳酸盐型 0.0489% 0.053 Li2CO3 资源量183万 t 西藏矿业、 天齐锂业 太阳池技术 一里坪 青海柴达木 盆地中部， 西台吉乃尔 湖西北 硫酸盐型 0.021% 60.95 保有给水度储量 以 LiCl计 178.00 万 t，以 Li2CO3 计 154.93 万 t 五矿盐湖有 限公司 纳滤膜分离 资料来源： CNKI、华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 11 / 32 证券研究报告 3 国内盐湖因地制宜孕育多种盐湖提锂技 术 我国除了西藏地区的扎布耶盐湖以外，盐湖的镁锂比普遍较高，需要使用离子 交换吸附、膜分离等选择性提取方法来更好地实现镁锂分离以及锂离子的富集。 目 前国内盐湖提锂主要采用 离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、煅烧浸取法、 太阳池法 、电化学法 这几类技术路线，技术重点在于吸附提取材料的对锂离子的选 择性、通用性和复用性以及环保因素影响下的装置投资成本。 其中离子交换吸附 法、膜分离法的环保成本更低，而且利用吸附剂、纳滤膜或电渗析膜可以更有选择 性地富集锂离子，相对而言是更优的选择，但是也存在着吸附剂、纳滤膜性能提升 遇到瓶颈， 电渗析膜通电能耗高且拆洗膜维护成本高的问题，未来的发展方向主要 是高性能吸附分离材料的研发以及工艺流程的简化。 图表 9盐湖提锂常用技术以及适用范围 提锂技术 基本原理 适用对象 优点 缺点 应用情况 沉淀法 利用强碱除去卤水中 的杂质离子，再用纯 碱沉淀出 Li2CO3 低镁锂比 工艺简单，成本较低 锂回收率低， 耗时长 海外盐湖为主 离子交换吸 附法 用选择性吸附剂吸附 Li+，再用洗脱液将 Li+洗脱后浓缩富集 高镁锂比 工艺简单，成熟 可靠，选择性 好，生产效率 高，无环境污 染 吸附剂通用性差，复用频率 低 蓝科锂业 、藏格控股 （察 尔汗盐湖） 溶剂萃取法 利用对 Li+有选择性萃取性的溶剂萃取 高镁锂比 选择性高，工艺流程短 萃取剂易腐蚀设备管道，大 部分有毒有害且易降解、变 质 青海柴达木兴华锂盐有限 公司（大柴旦盐湖） 膜分离法 利用离子交换膜在压 力驱动（纳滤膜法） 或者电驱动的作用下 （电渗析膜法）选择 性提取 Li+ 高镁锂比 试剂耗量低，清洁无污染 1. 电渗析法前期预处理系统 成本高，预处理系统和电渗 析膜容易破损，使用周期短 2. 高镁锂比盐湖中纳滤膜还 不能直接用于镁锂分离，需 要和 其分离方法连用 电渗析法：青海锂业有限 公司（东台吉乃尔） 纳滤膜法： 青海恒信融锂业科技有限 公司（西台吉乃尔）和启 迪 煅烧浸取法 盐湖提钾老卤蒸发至 Li+含量大于 4.5g/L， 成为富锂老卤作为提 取硼锂的原料 高镁锂比 是最早实现产业 化的技术路线之 一 1. 对设备要求高，投资成本 过高 2. 需消耗较大的热量，能源 消耗大，产生有毒有害尾气 青海中信国安科技发展有 限公司（柴达木盆地东、 西台吉乃尔盐湖） 盐梯度太阳 池法 使用太阳池技术在池 底储存热量，利用碳 酸锂溶解度规律与其 他盐类的差异使其高 温析出 高 /低镁锂 因地制宜， 成本低 工艺周期长，地理环境限制大 西藏扎布耶盐湖 电化学法 利用电位控制 Li+在电极材料中嵌入 /脱出 高 /低镁锂 高效、 高选择性，绿色无污染 电极材料有待进一步改进 - 资料来源： CNKI、华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 12 / 32 证券研究报告 3.1 吸附法：吸附剂性能提升是关键 离子交换吸附法目前主要是蓝科锂业在青海察尔汗盐湖使用。 该方法的原理是 采用选择性吸附剂吸附 Li+，再用洗脱液将 Li+洗脱后使用纳滤膜在酸性条件下除 镁，经过反渗透浓缩、盐田自然蒸发浓缩后得到高锂合格液，最后沉淀、过滤得到 碳酸锂产品。 图表 10蓝科锂业吸附法提锂工艺流程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 吸附剂性能决定离子交换吸附法工艺的效率，目前投入使用的吸附剂种类多 样。 该工艺的核心环节在于吸附剂的性能，吸附剂要能够排除卤水中大量共存的碱 金属，选择性地吸附卤水中的锂离子，并且吸附容量高、强度大，常用的锂吸附剂 可分为有机吸附树脂吸附剂、无机吸附剂两大类，无机吸附剂又可分为离子筛吸附 剂、铝盐吸附剂、天然矿物吸附剂等类型。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 13 / 32 证券研究报告 图表 11锂吸附剂 的分类 注：标示 *的是已实现工业化应用的吸附剂 资料来源： CNKI，华安证券研究所 离子筛吸附剂最早由前苏联在上世纪 70年代研制成功并用于盐湖提锂。 该离 子筛吸附剂的基本原理是将目的离子导入无机化合物中生成新的复合氧化物，在保 持晶体结构不变的前提下洗脱目标离子，得到缺少目的离子孔隙的化合物，从而实 现对目标离子的选择性吸附。 根据氧化物的类型，离子筛吸附剂又可分为锰 系离子筛和钛系离子筛。 锰系离 子筛中尖晶石结构的 -MnO2 具有三维网络离子隧道， Li+更容易嵌入形成更合适的 结晶结构，使其对 Li+具有特殊的吸附效应。关于 Li+在锰系离子筛尖晶石结构中 嵌入、脱出原理的解释主要有氧化还原机理、离子交换机理和二者复合机理，但是 并不能全面解释锰系离子筛的所有性能。 锰系离子筛的优势在于吸附量、对 Li+的 选择性和稳定性，劣势在于锰溶损问题严重，并且吸附容量随时间降低，循环性能 不佳，改进方向主要是掺杂改性。 图表 12锂离子筛吸附过程 图表 13锰系离 子筛合成及提锂过程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 资料来源： CNKI，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 14 / 32 证券研究报告 钛系离子筛是为了解决锰系离子筛锰溶损问题而提出的，钛氧化物的稳定性更 佳，可以改善溶损现象。 钛系离子筛通常以 TiO2或者 Ti(OC4H9)4为钛源， LiOH、 Li2CO3 或 CH3COOLi为锂源，经高温固相或水热 /溶剂热、溶胶 -凝胶技术反应生成 前驱体，再用酸洗脱置换出 Li+制备得到。 钛系离子筛性质稳定、溶损低、耐酸性 好、吸附容量大，但是由于多是粉末状，渗透率和吸附速率较低，而且吸附周期 长，钛系离子筛成型造 粒后吸附容量会大幅降低，今后钛系离子筛的研究方向是解 决造粒成型后吸附容量稳定性的问题。 图表 14溶胶 -凝胶技术制备钛系离子筛前驱体过程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 铝盐吸附剂是蓝科锂业在察尔汗盐湖使用的吸附剂类型，其由铝盐沉淀法发展 而来 ，核心是合成对 LiCl具有选择性吸附能力的 LiX 2Al(OH)3 nH2O（ X代表阴 离子，通常是 Cl）。蓝科锂业铝盐吸附剂的制备、吸附和脱附原理如下： 制备： LiOH+Al(OH)3 LiOH2Al(OH)3nH2O，酸化生成 LiCl2Al(OH)3nH2O 吸附： LiCl(1-x)2Al(OH)3 nH2O+xLiCl LiCl2Al(OH)3nH2O 脱附： LiCl 2Al(OH)3 nH2O+H2O LiCl(1-x)2Al(OH)3nH2O+xLiCl 铝盐吸附剂不是粉末状，因此优势在于不存在成型问题，损耗小且循环次数 多，选择性优良，但是吸附容量小，未来的改进重点是降低成本、增大吸附容量。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 15 / 32 证券研究报告 天然矿物改性吸附剂的特殊结构决定优良的吸附性能，未来发展方向是尖晶石 结构前驱体的合成。 天然高岭土 、沸石等黏土矿物中存在空旷结构，内部有大量孔 隙，例如沸石经初级结构单元组合后形成了多孔道笼状结构，具有孔隙，天然高岭 土和沸石这类矿物铝含量高，含有水分和阳离子，改性后的高岭土和沸石具有很高 的阳离子交换容量和比表面积， 因此对重金属有良好的吸附性，循环利用率较高， 近年来已经出现了对于高岭土等黏土矿物用于提锂的研究 ，可用这类黏土矿物和水 合氢氧化锂、硝酸锂等锂的化合物进行离子筛前驱体的合成，吸附工艺简便，耗能 更少， 但是天然矿物的选取要依据盐湖附近资源量进行成本计算。未来应重点关注 天然矿物的选取和机理的探索、矿物改性 后成型造粒问题以及具有尖晶石结构前驱 体的合成 。 图表 15 沸石的初级结构单元 图表 16 沸石初级结构单元组成不同类型的多孔道笼状结构 资料来源： 北京国投盛世科技股份有限公司 ，华安证券研究所 资料来源： 北京国投盛世科技股份有限公司， 华安证券研究所 除了无机吸附剂，有机吸附树脂也是可行的吸附剂材料。 吸附分离树脂是功能 高分子材料的一种，可以通过自身具有的精确选择性，以交换、吸附等功能实现浓 缩、分离、精制、提纯、净化等 物质分离和纯化的目的，其优势在于 吸附能力和精 确选择性兼备 。 吸附分离树脂合成工艺较为复杂， 需要分别将油相原料和水相原料混合处理后 进行聚合、提取等，相应产生废水、固体废物的环节较多，部分有机原材料有毒有 害，增加了环保处理成本。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 16 / 32 证券研究报告 图表 17吸附分离树脂合成工艺流程 资料来源：蓝晓科技招股说明书 ，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 17 / 32 证券研究报告 图表 18常见锂吸附剂的优劣势和发展方向 锰系离子筛 钛系离子筛 铝盐吸附剂 天 然矿物改性吸附剂 有机吸附树脂吸附剂 优势 在吸附量和选择性 方面均具有较大的 优势 性质稳定，溶损 低，耐酸性好，吸 附容量大，锂洗脱 率高 不存在成型问题， 损耗小，选择性优 良，循环次数多， 循环稳定性较好， 吸附速率快，且脱 附过程不需要消耗 酸，已成功应用于 工业化生产 矿物孔径范围可 控，对锂离子可以 选择性吸附和洗 脱，吸附过程中能 源消耗更少，吸附 锂工艺简单，产生 废料少利于环保 吸附能力和精确 选择性兼备 劣势 锰溶损问题制约工 业化应用，循环性 能不佳 多是粉末状，渗透 率差，吸附速率 慢，将钛系离子筛 成型造粒后吸附容 量会大大 降低 吸附容量小 矿物选取要依据盐 湖附近资源量进行 成本计算，天然矿 物的选取和机理有 待探索，矿物改性 后成型造粒问题都 是未来天然矿物改 性作吸附剂研究重 点 合成工艺较复 杂，有机原材料 有毒有害 发展 方向 利用掺杂改性解决 溶损问题，并在制 备过程中用镁代替 锂制备离子筛前驱 体 解决钛系吸附剂造 粒成型工作后吸附 容量稳定性问题 降低成本，增大吸 附容量，增强离子 选择性，降低卤水 总盐度对铝盐吸附 剂吸附容量的影响 / 资料来源： CNKI，华安证券研究所 各种锂吸附剂的发展方向基本都包括吸附容量的提升、溶损率的降低、提高循 环次数等，对于高镁锂比盐湖而言，吸附剂性能将影响镁锂的有效分离和锂离子的 有效富集，进而影响工艺成本和产品纯度，对于吸附剂性能的提升将是盐湖提锂技 术发展的重要课题。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 18 / 32 证券研究报告 3.2 萃取法：环保成本高，产能规模较小 盐湖卤水中的锂离子还可以用溶剂萃取法进行提取，其原理是相似相溶 ，将与 卤水不互溶且密度不小于水的有机溶剂混合接触，在物理溶解、分离或化学反应 （络合物、螯合物）作用下将卤水中所需组分萃取转移到有机相中，再通过反萃取 将所需组分从有机溶剂中萃取水相。目前常见的 Li+萃取体系包括中性 TBP/FeCl3/MIBK 萃取体系、冠醚类化合物、 -双酮类、离子液体等。 萃取法适用于高镁锂比盐湖提锂，但是有机溶剂有毒有害的问题导致环保成本 上升，所以萃取法提锂并没有得到大规模的使用，产能也较小，目前该方法主要是 青海柴达木兴华锂盐有限公司在大柴旦盐湖使用 ，公司已拥有盐湖提锂萃取技术专 利，该萃取体系包括离子液体、共萃剂和稀释剂，其中离子液体为含萃锂功能性基 团的吡咯类六氟磷酸盐离子液体，稀释剂为溶剂汽油、磺化煤油、石油醚，该萃取 体系可避免使用协萃剂三氯化铁，因而无需调卤水的 pH，每生产一吨氯化锂，至少 可节约 5吨工业盐酸及 2吨氢氧 化钠，大大降低了生产成本，工艺方面减少了皂化 工序、洗酸工序及除铁工序，因而更易于工业化大规模生产。 图表 19 萃取法盐湖提锂工艺流程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 图表 20 青海柴达木兴华锂盐有限公司萃取体系 资料来源：爱企查 ，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 19 / 32 证券研究报告 3.3 膜法：膜的选择性可实现镁锂分离，但维护成本高 盐湖提锂的膜法技术路线包括电渗析膜、纳滤膜两种方法。 电渗析膜技术最早 用于海水淡化， 21世纪初开始用于 盐湖卤水中的镁锂分离，其技术原理是，使用交 替放置的阳离子和阴离子交换膜，阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜，而阴离 子通过阴离子交换膜迁移到电极上，单价阳离子（例如 Li+、 Na+、 K+）通过单价选 择性阳离子交换膜迁移到浓缩室，而二价阳离子（例如 Ca+、 Mg+）被阻挡，留在脱 盐室，从而达到镁锂分离的目的。 目前国内电渗析膜技术主要是青海锂业有限公司在东台吉乃尔盐湖使用 ，实际 生产中发现电场作用下会产生 H2和 OH-，从而 产生的 Mg(OH)2沉淀会覆盖离子交换 膜，影响电渗析效率，因此需要经常拆洗膜，维护成本较高。 图 表 21电渗析过程示意 资料来源： CNKI，华安证券研究所 纳滤膜法的原理是使用纳滤膜截留二价及以上的金属阳离子，一价的 Li+和 Na+ 可以通过，就可以将提钾老卤中的 Li+和 Mg2+分离。 纳滤膜法适用于镁锂比低于 30 的盐湖卤水，在镁锂比大于或等于 30 的盐湖中需要将纳滤膜法与吸附法或电渗析 技术相结合。 目前青海恒信融锂业使用纳滤膜法生产电池级碳酸锂。 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 20 / 32 证券研究报告 图表 22青海恒信融锂业使用纳滤法生产 Li2CO3工艺流程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 21 / 32 证券研究报告 3.4 煅烧法：最早实现产业化，能耗较高 煅烧浸取法提锂的原理是含锂氧化镁和碳酸锂镁不溶于水，用水浸取氧化镁可 以达到锂镁分离的目的。 将盐田老卤经过酸化制取硼酸后浓缩得到四水氯化镁，经 过喷雾干燥后得脱水得到二水氯化镁，进入回转窑在 700-900高温下煅烧脱水得 到无水含锂氧化镁等混合物，此时加入高纯水可浸取锂，再通过加入 Ca(OH)2 和 Na2CO3除去钙、镁等杂质离子。煅烧浸取法是最早实现产业化的技术路线之一， 但 是能源消耗大且产生有毒有害 气体，造成的环境污染严重，曾由青海中信国安科技 发展有限公司使用。 图表 23煅烧浸取法提锂工艺流程 资料来源： CNKI，华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究 敬请 参阅 末页重要声明 及评级说明 22 / 32 证券研究报告 3.5 太阳池法：适用于低镁锂比盐湖 位于西藏的扎布耶盐湖是国内为数不多的低镁锂比盐湖，目前采用独特的盐梯 度太阳池法进行碳酸锂的沉淀。 盐梯度太阳池由上、中、下三层构成，分别是上对流层（ UCZ）、非对流层 （