直接锂提取新技术将产量提高一倍 同时减少对环境的破坏

在阿根廷、玻利维亚和智利三国交界的安第斯山脉高处，白色的盐滩绵延数千公里。在这些平原下，蕴藏着世界上 58% 以上的锂。几十年来，生产商提取锂的方法是将水抽到地表，让其蒸发，直到锂盐浓缩到足以过滤为止。这个过程需要 12 到 18 个月，会留下一堆含有其他金属的废料。这还会蒸发近 200 万升当地水资源，对土著社区造成伤害。

根据 CleanTech Lithium 公司的数据，随着电动汽车和储能市场的加速发展，到 2040 年，锂的需求量将增加 20 倍以上。为了跟上市场步伐，许多公司正在开发从卤水中化学或物理过滤出锂并将卤水注入地下的工艺。这些直接锂提取（DLE）技术只需数小时，而不是数月，可将现有卤水作业的锂产量提高一倍。根据高盛公司最近的一份报告，与页岩开采石油一样，直接锂提取技术是"改变锂供应游戏规则的潜在技术"，因为它可以释放新的锂资源。但与页岩开采的风险相比，DLE 能带来环境效益，减少土地和水的使用，减少浪费。

总部位于卡尔加里的 Summit Nanotech 公司首席技术官杰里米-帕特（Jeremy Patt）说："我们抽取盐水，只取出锂，然后把盐水放回地下。目标是不添加任何化学物质，也不改变盐水的温度或 pH 值。这样就能以最小的干扰获得更多的锂。"

一辆标有 Summit Nanotech 的大型白色拖车被大型储罐和其他设备包围着。在 Summit Nanotech 位于智利阿塔卡马沙漠的直接提锂试验工厂，设备拖车后面的储罐中装有六个试验项目客户的盐水，用于提锂。

Summit 是十多家年轻公司中的一家，这些公司正在试验新的直接锂提取工艺，计划最早在 2025 年实现商业化生产。世界顶级锂生产商 Albemarle 和 SQM 计划在今年测试自己的 DLE 技术。在中国，一些商业项目已经采用了中国 DLE 创新者新日新公司的技术。

与此同时，汽车制造商们也在排队确保 DLE 锂供应： 通用汽车支持总部位于德克萨斯州奥斯汀的EnergyX公司和特斯拉的锂供应商Livent公司，后者在阿根廷拥有一家DLE工厂，而宝马则从Livent公司购买锂，并投资了加州初创公司Lilac Solutions。智利在 4 月份宣布，所有来自私人合作伙伴的新锂项目都必须加快 DLE 技术的商业化进程。

目前，大多数 DLE 项目都依赖于吸附技术。其原理是将锂分子吸附在由精心挑选的材料和物理结构制成的微珠表面。目前，大多数公司使用的是 60 年前首次发明的铝吸附剂的变体。

帕特解释说，Summit Nanotech 公司的铝基微粒具有高孔隙率，其表面设计可与锂离子发生电子相互作用。孔隙的直径与锂离子相当，这有助于从盐水中捕捉 90% 以上的锂，而传统蒸发法只能回收 40% 到 65%。Summit 公司用泵将盐水从几十英尺高、几英尺宽的柱子中抽出，柱子中装满了吸附剂。一旦吸附剂装满锂，金属就会被温水冲走，剩下的吸附剂可以重复使用，水也可以循环利用。"我们专有的吸附剂和水回收工艺是我们的两大技术支柱，"Patt 说。

他说，在公司成立后的五年里，Summit 不断提高技术水平，并将其应用于智利圣地亚哥的一家试验工厂。目前，该公司正在建设一个示范工厂，每天可处理 25 立方米的盐水，并正在制定首个商业工厂的计划。

Livent和SunResin使用自己的铝吸附剂。据高盛称，自2017年以来，已有三家中国锂生产商使用了SunResin的技术，另有五个项目正在进行中。

而Livent公司则是第一家，早在1998年就已将DLE投入商业应用。该公司将盐水浓缩在小池塘中，然后再通过 DLE 工艺进行处理，与传统的蒸发池相比，使用的土地和水更少。该公司在 2019 年将年产量提高到 2.7 万吨，并计划到 2026 年再生产 5 万吨。

加利福尼亚初创公司 Lilac Solutions 正在采用一种不同的 DLE 方法，即离子交换法。公司首席执行官大卫-斯尼达克（David Snydacker）说，公司使用的微珠看起来就像吸附珠，但行为却完全不同。这种微珠能吸收锂，以交换氢离子。然后，公司使用稀酸将锂冲洗出来。

离子交换是一种常见的工艺，用于家庭软水器等日常用途。但开发更有用的锂离子交换材料一直是终极目标，Snydacker 说。"20年来，大公司一直在努力使离子交换发挥作用"。只有陶瓷材料才能以高选择性吸收锂，但挑战在于如何制造一种经得起盐水和酸洗的耐用陶瓷。他说，虽然以前的陶瓷离子交换材料在使用 10 个周期后就会降解，但 Lilac 的材料可以使用 2000 多个周期。

澳大利亚锂开发商莱克资源公司（Lake Resources）目前正在两个偏远的项目现场试用 Lilac 的技术，福特公司已签署协议，每年从其中一个项目中购买 2.5 万吨锂。斯尼达克说，Lilac 正在"世界上最大的锂资源之一"安装第三个试验工厂，并将在未来几个月内宣布其他大型客户项目。

加拿大和美国的油气公司经常开采含锂盐水，但这些盐水每升仅含 30 至 40 毫克锂，仅为智利卤水的 3% 至 4%。卡尔加里初创企业伏特锂公司（Volt Lithium）总裁兼首席执行官亚历克斯-怀利（Alex Wylie）说，这对于现在的吸附剂来说实在太少了。

大型银色设备罐与连接它们的管道。伏特锂公司的试验工厂设备在进入直接锂提取（DLE）工艺前对卤水进行处理。

为了利用这些油田卤水，伏特锂业公司开发出了 5 微米宽的锂吸附化合物微珠，他们将这种微珠暴露在卤水中，首先从卤水中去除其他污染物。这种微珠比其他公司使用的颗粒小得多，他说："因此我们的表面积要大 800 倍，这使我们能够从低浓度水中提取锂。

伏特公司位于阿尔伯塔省西北部的彩虹湖锂项目最近进行的试点测试表明，这种材料可以从浓度低至每升 34 毫克的水中提取 90% 的锂。测试是在该公司位于萨斯喀彻温省里贾纳的试验工厂进行的。沃尔特锂业公司目前正在建设一个示范工厂，将对来自北美各地的卤水进行测试。

该公司的团队包括几位石油和天然气行业的校友，重点关注油田盐水。"基础设施已经到位，"他说。"这是件大事。盐水中的锂每天都在生产，只是没有被提取出来。"

据《金融时报》报道，石油和天然气行业的重量级企业开始涉足锂业。埃克森美孚（ExxonMobil）最近在阿肯色州购买了含锂的盐卤矿床，雪佛龙（Chevron）也在考虑生产锂。

清洁技术集团（Cleantech Group）的分析师霍利-斯托尔（Holly Stower）说，美国政府对开发国内多种锂资源的能力特别感兴趣。她说："随着美国向低碳经济转型，能源部希望确保他们拥有稳定、安全的锂供应，能够抵御地缘政治风险，而 DLE 能够实现这一点。"

能源部正在投资数百万美元开发新的 DLE 技术，以便从美国的地热卤水中提取锂，例如加利福尼亚州的萨尔顿海，据美国国家可再生能源实验室估计，萨尔顿海每年可提供超过 24000 公吨的锂。能源部为 EnergyX 公司提供了最大一笔 500 万美元的资金，通用汽车公司也为该公司提供了 5000 万美元的资金。该公司正在使用一种混合技术，包括吸附技术和一种获得专利的纳米技术膜，几乎可以在一两天内立即分离出锂。

目前还不清楚哪种 DLE 技术会胜出。她说："就客户的需求和技术所能提供的服务而言，目前还没有明显的赢家。"但高盛分析师雨果-尼古拉奇（Hugo Nicolaci）表示，目前正在试用的所有 DLE 分离技术都已用于其他用途，这应该会加快商业化进程。"预计第一波真正意义上的 DLE 项目将在十年后出现"。