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鋰資源專題研究報告:黏土,全球鋰資源的“第四極”

(報告出品方/作者:興業證券)

1、遠期鋰供給或偏緊,黏土型鋰礦資源具備開發條件

1.1、鋰黏土品質尚可,遠期或成為鋰供應有效供給之一

鋰資源專題研究報告:黏土,全球鋰資源的“第四極”

鋰常以硬巖型鋰礦床、沉積型鋰礦床、滷水型鋰礦床等三種形式產出。

其一是以金屬氧化物形式伴生於花崗偉晶岩型、花崗岩型、雲英巖型等硬巖型鋰礦床中,其二是以金屬氧化物形式伴生於沉積型鋰礦床礦石中,其三是以離子形式賦存於鹽湖、地下滷水及油氣田水等滷水型液體礦產中。硬巖型鋰礦床主要分佈於澳大利亞、中國、辛巴威、巴西、南非和剛果(金)等國, 沉積型鋰礦床主要分佈在美國、墨西哥、塞爾維亞等國,液體滷水鋰資源則主要蘊藏於玻利維亞、智利、加拿大、阿根廷、中國及美國等國。多數國家只產一種鋰礦,且多為中小型礦床,只有中國、加拿大等少數國家固體礦石鋰與液體滷水鋰都有產出,且大中型礦床較多。

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目前鋰資源供給以鹽湖滷水及硬巖型鋰礦為主,黏土型鋰礦有待開發。

鋰礦分佈區域高度集中,就儲量而言,全球近 91%的儲量主要分佈在智利、阿根 廷、美國、辛巴威、葡萄牙、澳大利亞、中國、加拿大和巴西等9個國家。 探明儲量按照礦床型別來分,滷水型礦床佔比最大為 64%;硬巖型鋰礦床佔比居其次為 29%;沉積型鋰礦床主要為鋰黏土,佔比 7%。據測算 2021 年全球鋰資源供給量約為 56。4 萬噸 LCE,其中鹽湖滷水 23。7 萬噸 LCE 佔比 42。1%;鋰輝石 23。3 萬噸佔比 41。3%;鋰雲母 6。5 萬噸 LCE 佔比 11。5%;鋰原料回收 2。9 萬噸 LCE 佔比 5。1%。至 2025 年,若不開發黏土型鋰礦,鋰資源供給總量預計約為 129。4 萬噸 LCE,CAGR 為 23。6%。

品位方面,優質黏土型鋰礦品位介於雲母與鋰輝石礦山之間。儲量方面,黏土型鋰礦平均儲量低於南美鹽湖,接近澳礦,高於國內鹽湖, 遠高於國內鋰輝石礦山、鋰雲母。

鋰下游需求旺盛,黏土型鋰礦資源開發正當時。

若不開發黏土型鋰礦資源, 遠期鋰供給或趨於緊張。據測算,若不開發黏土型鋰礦專案,2025 年全球鋰資源供給約為 129。4 萬噸 LCE,2023-2025 年均複合增速 10。2%;2025 年全球鋰鹽廠對鋰資源的需求約為 138。2 萬噸 LCE,2023-2025 年均複合增速 16%,遠期需求增速大於供給增速。2025 年供給缺口約為 8。8 萬噸,即不考慮黏土型鋰礦資源的供給,供給或趨於緊張。

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1.2、黏土型鋰礦提取發展正當時,可同時兼備鋰輝石及鹽湖提鋰的優點

黏土鋰礦的分類:

黏土型鋰礦也被稱之為沉積型鋰礦或非常規鋰礦,具有分佈廣、儲量大的特點,主要分佈於美國、墨西哥、塞爾維亞等國家。近年來,在我國西南地區也發現大量黏土型鋰礦資源。 這些黏土型鋰礦根據成因不同,可分為火山岩黏土型鋰礦、碳酸鹽黏土型鋰礦和賈達爾鋰硼礦。

火山岩黏土型鋰礦:

火山岩黏土型鋰礦的形成與火山活動密切相關,即火山灰中的鋰元素在滷水和熱液流的共同作用下浸出,浸出後的鋰元素在火山口 湖沉積物中的黏土中經過長期富集後形成火山岩黏土型鋰礦。

碳酸鹽黏土型鋰礦:

近年來在中國西南地區所發現的黏土型鋰礦與碳酸鹽巖 風化沉積密切相關,屬於碳酸鹽黏土型鋰礦。當碳酸鹽巖分化到鋁質含量適 中的黏土化階段,發生鋰富集,形成碳酸鹽黏土型鋰礦。如果能夠將該類鋰礦中的鋰資源進行有效的開發利用,可在一定程度上解決我國鋰產業發展長期面臨的資源緊缺問題。

賈達爾型鋰礦:

賈達爾鋰硼礦發現於塞爾維亞賈達爾盆地,礦石礦物是羥硼矽鈉鋰石,一種既含鋰也含硼的新礦物,一般歸為黏土型鋰礦。

不同黏土型鋰礦中鋰的賦存狀態存在差異。

火山岩黏土型鋰礦中的鋰主要存在蒙皂石族礦物或伊利石的晶格之中,屬於結構鋰。而碳酸鹽黏土型鋰礦中鋰主要以吸附形式存在蒙脫石等黏土礦物的層間,屬於吸附型鋰。鋰的賦存狀態是決定鋰提取浸出工藝的關鍵因素,因此探明黏土型鋰礦中鋰的賦存狀態是開展鋰提取工作的重要前提。

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不同型別的黏土型鋰礦,提取方法亦不同。

對黏土型鋰礦的主要物質組成進行分析有助於進一步探明不同型別黏土鋰礦的差異,同時化學成分也決定後續提取工藝甚至是淨化除雜過程。提取方法方面,火山岩黏土型鋰礦中鋰的提取可以採用直接浸出法、助劑焙燒法和氯化硫化法;碳酸鹽黏土型鋰礦中鋰的提取可以採用焙燒後硫酸浸出;賈達爾型鋰礦中鋰的提取可以採用多級破碎和溼式閉路重選洗滌後濃硫酸浸出。

鋰黏土提鋰的工藝特點是能夠同時兼具礦石提鋰及鹽湖提鋰的優點,能夠以礦石提鋰的速度在短時間內完成提鋰過程,也能夠以類似滷水提鋰的成本以 較低成本完成提鋰。

由於供給端鋰輝石精礦及鹽湖已基本產業化,且下游需求仍處於初期發展階段,鋰供、需規模較小,鋰黏土資源受到的關注度較低;隨著鋰的下游需求快速增量,更多鋰資源的開發重新受到產業關注與佈局,其中鋰黏土因為自身提鋰技術的進步,特別是近來可研發現黏土專案提鋰成本較低,逐步成為下一代鋰供給關注的焦點。

黏土提鋰工藝仍在不斷最佳化,日前特斯拉申請了一項新專利“從黏土礦物中 選擇性提取鋰”,涉及使用食用鹽從礦石中提取鋰的工藝。該鋰提取工藝可 將相關成本降低 30%。

特斯拉在其專利申請摘要中總結該新方法:

從黏土礦物中提取鋰的方法及其 組合物,該提取過程包括提供含鋰的黏土礦物,將陽離子源(食用鹽主要成分 NaCl)與黏土礦物混合,對黏土礦物進行高能磨,並進行液體浸出,以獲得富含鋰的浸出溶液用以提鋰。

特斯拉提鋰新工藝成本較低且環保。

目前礦石提鋰工藝主要有酸浸法、硫酸 鹽法、石灰燒結法、純鹼壓煮法等,這些方法存在以下一些問題:①雜質含量高,鋰提取率較低;②提取過程的成本效益較低,工藝較複雜;③涉及到 的酸鹼等物質不環保,對裝置的防腐蝕效能要求較高。相較於傳統的礦石提 鋰工藝,特斯拉使用鹽提取鋰的生產工藝,主要有以下兩點優勢:①鹽相對於其他原料成本低;②工藝操作簡單,環保。

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2、全球黏土型鋰資源尚處開發期,未來將為鋰供給端提供有效增量

2.1、Sonora 專案:贛鋒鋰業全資收購,未來或成為贛鋒鋰業資源端重要組成部分

Sonora 專案位於墨西哥西部的 Sonora 沙漠,美國邊境線以南 250km 處。鋰 主要富集在幾個水平層狀的黏土層中,平均厚度 20~40m,地表露頭延伸超 過 6km,黏土中的鋰蒙脫石是主要的含鋰礦。

贛鋒鋰業透過全資子公司上海贛鋒合計持有 Sonora 專案 64。4%權益,上海贛鋒收購 Bacanora 完成後,贛鋒鋰業將持有 Sonora 專案全部權益。

Sonora 專案鋰總資源量約合 882 萬噸LCE,其中確定資源量為191萬噸LCE、 指示資源量為 313 萬噸 LCE、推定資源量為 378 萬噸。Sonora 專案合計礦石儲量 24381 萬噸,鋰品位 3480ppm,摺合 451。5 萬噸 LCE,其中探明儲量 166。6 萬噸 LCE、可信儲量 284。9 萬噸 LCE。另外,Sonora 專案鉀金屬資源量合計 709。4 萬噸,儲量合計 254265 萬噸。

Sonora 專案鋰鹽加工廠分兩期建設,一期礦石處理量約 110 萬噸、鋰鹽產能 不低於 1。75 萬噸 LCE、副產硫酸鉀產能不低於 1。7 萬噸。一期投產後第 5 年 建設二期工廠,屆時聯合礦石處理量約 221 萬噸、鋰鹽產能不低於 3。5 萬噸 LCE、副產硫酸鉀產能不低於 2。8 萬噸。

Sonora 專案資本開支方面,一期專案資本開支預算為 4。2 億美元,二期專案資本開支預算為 3。8 億美元,二期相對於一期開支下降主要系共用採礦、現 場及場外基礎設施。在合計資本開支中,佔比最高的部分為鋰加工工廠,計 劃投入 3。17 億美元。

Sonora 專案長期運營成本為 3910 美元/噸 LCE,其中一期運營成本為 4039 美元/噸 LCE、二期運營成本為 3893 美元/噸 LCE。專案壽命期內可產鋰鹽 60。09 萬噸、硫酸鉀 53。71 萬噸,硫酸鉀 550 美元/噸按比例抵扣成本,則抵扣鉀鹽收益後鋰鹽生產運營成本 3418 美元/噸 LCE。

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2.2、Jadar 專案:力拓再出資 24 億美元,或加速 Jadar 專案程序

塞爾維亞 Jadar 鋰礦超大型鋰硼礦床,礦石礦物包含鋰和硼。該礦床位於塞爾維亞賈達爾盆地,北東距離首都貝爾格萊德(Belgrade)約 120km,當地的基礎設施齊全,鐵路、河/海運輸系統健全,有熟練的勞動力,礦山開發的環境影響相對較小,採選技術成熟,開發所需的硫酸和蘇打粉易於獲得。

力拓持有 Jadar 專案 100%權益,該專案礦石儲量為 1660 萬噸,Li2O 含量為 1。81%,B2O3 含量為 13。4%。礦產資源包括 55。2 百萬噸的指示資源量(Li2O 含量為1。68%,B2O3含量為17。9%),另外還有84。1 百萬噸的推定資源量(Li2O 含量為 1。84%,B2O3 含量為 12。6%)。

Jadar 專案有潛力生產電池級碳酸鋰和硼酸,每年將能夠生產約 5。5 萬噸電池級碳酸鋰,以及 16 萬噸硼酸(B2O3 裝置)和 25。5 萬噸硫酸鈉作為副產品。Jadar 專案的規模和高品位或將有效降低礦山的長期 運營成本。據力拓披露,在市場基本面強勁的情況下,預計 2026 年將實現首次銷售,在 2029 年全面投產後,該礦每年將生產約 58000 噸碳酸鋰、160000 噸硼酸(B2O3 裝置)和 255000 噸硫酸鈉,根據碳酸鋰的年產量,力拓的目 標是在預期的 40 年礦山壽命內生產 230 萬噸碳酸鋰。

力拓已承諾出資 24 億美元,或加速專案程序:

力拓已於 2020 年 7 月份啟動 可行性研究,投資近 2 億美元,預計將於 2021 年年底前完成評估工作,如果 獲批,該專案將需要 4 年的建設工期。近期,力拓已承諾向塞爾維亞的賈達爾硼酸鋰專案提供 24 億美元,該專案是世界上最大的新建鋰專案之一。該專案仍需獲得所有相關的批准、許可證和執照,並與當地社群、塞爾維亞政府 和民間社會保持聯絡。

2.3、Thacker Pass 專案:預計 2022 年投產,第一階段達產產量 3 萬 噸 LCE

Thacker Pass 專案位於內華達州北部洪堡縣 McDermitt 火山口內,距離 Winneumcca 西北偏北約 100 公里,距離內華達州奧羅瓦達西北偏西約 33 公 裡,距離俄勒岡州邊界正南 33 公里。

LAC 正在開發 Thacker Pass 專案。Thacker Pass 專案 擁有確定資源量 380 萬噸 LCE,指示資源量 218 萬噸 LCE,推定資源量 230萬噸 LCE,合計資源量為 828 萬噸 LCE。專案探明儲量 236 萬噸 LCE,可信儲 量 78 萬噸 LCE,合計儲量為 313。5 萬噸 LCE。

生產流程:

第一步是對原礦的處理,包括破碎分級、硫酸浸出以及中和,最 後得到以鋰、鎂、鉀和鈉陽離子為主的硫酸鹽溶液;第二步是鋰加工廠提取 第一步得到的含鋰滷水,並從滷水剩餘的鹽(即鎂、鉀和鈉)中分離出鋰。

礦山開採進度:

Thacker Pass 專案正按規劃推進,預計於 2022 年第二季度 開啟第一階段生產,於 2026 年第三季度開啟第二階段生產。預計第一階段每 年產量折算 3 萬噸 LCE,第二階段每年產量折算 6 萬噸 LCE。

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資本開支及運營成本:

Thacker Pass 專案合計資本開支預算為 10。59 億美元, 第一階段(前 4 年)資本開支預算為 5。81 億美元;第二階段(剩餘壽命期) 資本開支預算為 4。78 億美元,資金可由第一階段產生的現金流提供。同時, Thacker Pass 專案運營成本為 4088 美元/噸 LCE。

2.4、Clayton Valley 專案:儲量豐富,規劃 2 萬噸/年鋰鹽產能

Clayton Valley 專案位於克萊頓谷位於美國內華達州埃斯梅拉達縣中南部、 拉斯維加斯西北 190 英里處。Cypress 公司持有 Clayton Valley 專案 100% 權益。Clayton Valley 專案指示資源量為 13。04 億噸,鋰平均品位 904。7ppm, 鋰含量 11。8 億千克,摺合 628 萬噸 LCE;推定資源量為 2。36 億噸,鋰平均 品位 759。6ppm,鋰含量 1。8 億千克,摺合 95。6 萬噸 LCE。儲量方面,共有可 信儲量中含有 2。409 億千克鋰,即 128 萬噸 LCE。

資本開支及運營成本:

Clayton Valley 專案資本開支為 4。93 億美元,其中 工廠佔比最大為 3。07 億美元。

2.5、Rhyolite Ridge 專案:副產硼酸攤薄成本,提鋰成本創新低

Ioneer 持有 Rhyolite Ridge 專案的全部權益。Rhyolite Ridge 專案是一個 獨特的鋰硼礦床,產於銀峰火山口周邊的南部盆地湖泊沉積岩中。專案邊界 內的南部盆地長 6 公里×2 公里,面積 800 公頃。

Rhyolite Ridge 專案鋰總資源量約合 126 萬噸 LCE,其中確定資源量為 36 萬噸 LCE、指示資源量為 73 萬噸 LCE、推定資源量為 17 萬噸 LCE。另外,Rhyolite Ridge 專案硼酸總資源量約合 1189 萬噸,其中確定資源量為 325 萬噸、指示資源量為 711 萬噸、推定資源量為 153 萬噸。

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資本開支方面,Rhyolite Ridge 專案資本開支預算為 7。85 億美元,其中直接成本佔比最高的部分是採礦工廠,計劃投入 2。57 億美元,間接成本中佔比 最高的是設計採購與施工管理服務,計劃投入 0。63 億美元。

Ioneer 旗下 Rhyolite Ridge 專案能夠以較低成本提鋰。據可研,Rhyolite Ridge 專案攤薄硼酸收益後項目運營成本為 2510 美元/噸 LCE,預計 2023 年 年中開始生產,礦山壽命至少 26 年。

ioneer 黏土提鋰產品拿下承購供應協議,鋰黏土資源或逐步進入主流市場。

Ioneer 與 EcoPro 簽署一項為期三年的具有約束力的承購供應協議,在此期 間,Ioneer 將從其位於美國內華達州的 Rhyolite Ridge 鋰硼專案向 EcoPro 供應碳酸鋰。該協議的前提條件是由 Ioneer 做出最終投資決定。根據該協議, Ioneer 將每年向 EcoPro 提供最高達 7000 噸碳酸鋰,為期三年。每年 7000 噸的供貨量包括已確定的初期每年 2000 噸(取決於 ioneer 的最終投資決定) 和額外可選的每年5000噸(取決於不遲於2022年第一季度達成的雙方協議)。 此次鋰承購供應協議佐證了黏土提鋰產品的品質。下游新能源終端市場旺盛 帶動鋰資源需求,遠期擁有鋰資源的企業有望獲取更高溢價,黏土資源將逐 步進入主流鋰供應市場。

2.6、國外其他黏土型鋰礦介紹

Big Sandy 地區

Big Sandy 位於美國亞利桑那州莫哈維縣,地表主要由平坦的盆地沉積物覆蓋。 Hawkstone Mining 公司持有其全部權益,據美國鋰業推測其資源量至少 30 萬噸 金屬鋰。

Hawkstone Mining 公司提供了一套完整的碳酸鋰的回收流程,主要是將礦石和硫 酸混合進行淋濾,然後將淋濾液逐級過濾,回收不同產品,最後濾出的液體透過 離子交換可以提取純度為 99%的碳酸鋰。世界其他地區回收黏土中鋰元素的技術 手段與之類似,即在常壓下用不同濃度的硫酸對礦石進行淋濾,適當升溫可以提 高淋濾效率。

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Burro Creek 地區

Burro Creek 位於美國亞利桑那州中西部,由 Zenith Minerals 公司開發運營。 該地區的鋰主要富集在黏土中。鋰含量較高的黏土層近地表呈水平狀展布。黏土 層中也富含一定量的鉀。據 Zenith Minerals 估算,Burro Creek 地區礦石儲量 約為 3000~5000 萬噸,鋰平均品位 1000μg /g,其中還含有 2%~3% 的鉀,約 合 21 萬噸碳酸鋰以及 5000 萬噸鉀。

Falchani 地區

Falchani 地區位於秘魯東南部,由Plateau Energy Metals 公司負責勘探開發。 鋰元素主要富集在火山凝灰岩中,凝灰岩的上下層為火山角礫岩,火山角礫岩中 也有較高含量的鋰。凝灰岩的厚度在 50m 以上,平均鋰含量為 3500~4300μg /g。 以 466μg /g 為邊界品位,礦石儲量為 12200 萬噸,平均品位為 2724μg /g, 約合 174 萬噸碳酸鋰。

2.7、國內黏土型鋰礦品位相對較差,或可關注碳酸鹽黏土型鋰資源

國內黏土型鋰礦床資源品位和資源量與國外優質黏土型鋰礦床均有一定差距。由 於其他地區尚未有規模巨大的碳酸鹽巖型黏土巖,因此碳酸鹽黏土型鋰資源在我 國具有廣闊的前景。

3、風險提示

全球電動汽車銷量大幅下滑:

近年來,鋰需求增加主要由電動汽車電池及儲能電 池的需求迅速增長所推動,全球多國大力發展新能源汽車產業,推出優惠政策鼓 勵購買電動汽車。目前,新能源汽車銷量對政府補貼、充電網路建設、汽車上牌 政策等依賴較大,如果未來國家相關政策進行大幅調整或政策不能得到有效落實, 將會對公司所處的鋰行業產生不利影響。新能源車銷量大幅下滑,或對鋰的需求 端產生重大利空。

電池技術路徑革命性變化:

目前鋰電池使用的正極材料主要包括三元材料、磷酸 鐵鋰、鈷酸鋰等,均對上游鋰鹽有較大需求。若鈉離子電池等取得突破性進展並 產業化,或侵蝕鋰離子電池的市場份額,從而導致鋰需求縮減。

黏土提鋰專案進展不及預期:

黏土提鋰專案進展不及預期或直接影響黏土提鋰專案有效放量。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫官網】。