海通国际：硫酸法工艺的新应用，Sonora锂黏土矿项目内部收益率超20%

锂矿床一般锂矿床主要划分为伟晶岩型、卤水型和黏土型三大类。伟晶岩型锂资源一般以花岗岩（或花岗伟晶岩）中的锂辉石和锂云母的形式存在；卤水型锂资源主要以可溶解的离子形式存在于富锂的天然水中，包括盐湖锂水、地热水、油气田水和井卤水；黏土型锂资源一般以矿物的形式存在，如锂蒙脱石和贾达尔石等。

据《中国科学》杂志社收录论文记载，就目前勘探的知名的黏土矿床的情况而言，它们共有的特点是：(1)成矿时代较新，一般为新生代; (2) 成矿物质来自火山物质, 火山物质一般富锂; (3) 主要以矿物形式存在, 如锂蒙脱石和贾达尔石; (4) 形成环境一般在封闭的湖相沉积盆地, 有利于含锂流体的汇聚; (5)一般有热液活动或卤水的参与, 这一方面有利锂从岩石中淋滤出来, 另一方面也利于通过热液或卤水的蚀变作用形成吸附锂的黏土矿物。

黏土型锂矿的主要矿体是富锂的凝灰岩和黏土，回收锂的方式以硫酸常压淋滤、浸出为主，回收的产品主要是碳酸锂，回收率可达80%以上。

资源分布情况

目前，黏土型锂矿的开发利用程度不高，除欧洲地区的贾达尔地区外，大部分都处于勘探阶段，因此勘探程度直接影响了现阶段黏土矿的资源分布情况。世界上现阶段发现的独立的沉积型锂矿主要分布于北美洲和南美洲，其次是欧洲，其他地区报道较少。我国的黏土型锂资源主要与铝土矿和煤伴生，尚未得到利用。

北美洲的黏土型锂矿

北美洲的黏土型锂矿主要位于Esmeralda地区、Big Sandy地区、Burro Creek地区、Thacker Pass地区和Sonora地区，集中在美国内华达州和亚利桑那州和墨西哥西部的沙漠地带。

ClaytonValley项目位于美国内华达州Esmeralda县中南部，项目海拔约4400英尺（1320米）。项目交通便利，周边有铺设完善的公路和县道，距离特斯拉的Gigafactory仅有四小时车程。电力方面，项目附近铺设有变电站。Rhyolite Ridge项目坐落于美国内华达州Esmeralda县中西部，位处美国内政部土地管理局管理的银峰山脉范围内的公共土地。该项目周边交通设施完善，交通便利。

Esmeralda地区附近的黏土矿项目还有Tonopah项目和IONEER的Dyer项目。

Big Sandy项目位于美国亚利桑纳州莫哈维县，地表主要由平坦的盆地沉积物覆盖。该地区的锂资源主要以绿色含锂黏土层的形式存在。据美国锂业推测，该项目资源量至少30万吨金属锂。

Burro Creek项目位于美国亚利桑那州中西部。锂含量较高的黏土层近地表呈水平状展布，黏土的锂矿化部分的平均厚度为23至54米，最新测试表明其堆积密度为1.6至1.8 g / cm3。

Thacker Pass位于美国内华达州和俄勒冈州交界处，靠近McDermitt Caldera火山口。该火山爆发后的几十万年里，水渗透过附近的火山岩，浸出锂。锂随后沉积在火山口盆地，形成一个大的火山口湖和一系列相关湖泊沉积物，更新世的火山活动将火山口抬高，使得湖水被排出，将富含锂的沉积物带到了地表。交通运输方面，项目目前已按第二阶段的最终生产率铺设了私人道路，且靠近293国道，交通便利。

Sonora锂黏土项目位于墨西哥Sonoran沙漠，项目平均海拔为900米。项目位于墨西哥中部高地，是沿太平洋海岸进入美国的主要通道。项目通过铁路与美国相连，货物可以通过铁路或者Guaymas港口运往北美、欧洲等地。由于项目靠近美国，我们认为在交通和天然气获取方面均有便利。电力方面，最近的电网线路在项目区域北方10公里处。

南美洲地区南美洲的大型黏土型锂矿目前仅在Falchani地区发现，该地区位于秘鲁东南部。该项目的锂资源主要存在于火山凝灰岩中，根据项目可研报告，项目推断资源量为174万吨LCE，平均品位1.40%。

欧洲地区欧洲地区的大型黏土型锂矿较为特殊，主要以羟硼硅钠锂石的形式存在，目前这种矿物仅在Jadar盆地被发现。Jadar是塞尔维亚西部Loznica镇附近独特的世界级硼酸锂矿床，该矿床品位高，寿命长。根据Rio Tinto披露的信息，截至2018年5月，项目共查明氧化锂资源量250万吨。

中国地区截至目前，中国地区尚未有能够独立开采的黏土型锂矿，多数与铝土矿和煤矿相伴生，这种类型的锂矿提取锂的工艺更加复杂，同时耗能高、投入高、产出低。在技术未得到突破并且其他类型的锂矿利用成本较低的情况下，中国的伴生型的黏土矿难以得到有效利用。

与煤伴生的黏土型锂资源主要位于准格尔地区、宁武地区、普安和晴隆地区；与铝伴生的黏土型锂资源主要位于晏溪地区、水江板桥地区、大竹园地区和黄金口地区。以上地区的锂资源以伴生为主，开发难度大，但品位较高，潜在资源量巨大。

第一个迈向投产的黏土矿Sonora锂黏土的自然性质

Sonora锂黏土可以分为顶层玄武岩、上层黏土、熔结凝灰岩、下层黏土和基底火山岩五层。根据勘探样本分析，锂含量较高的区域位于上层和下层含锂黏土。

观察各区域锂含量情况，Sonora项目的下层黏土的锂含量最高，样本最大值可以达到6283ppm，平均值也达到3817ppm。上层黏土中的高品位部分锂含量其次，最大值达到4535ppm，平均值2937ppm。

综合来看，根据Sonora可研报告，截至2017年12月13日，项目拥有确定资源量191万吨LCE，指示资源量313万吨LCE，推断资源量377.9万吨LCE。项目合计拥有882万吨LCE资源量。拥有709.4万吨钾资源量。

Sonora项目工艺：硫酸法的新应用

以Sonora项目为例，项目一期计划生产2万吨氢氧化锂，一期项目达产后，后续将上马二期项目，再扩2万吨氢氧化锂。项目有硫酸钾作为副产品产出，一期可以产出1.70万吨硫酸钾，二期达产后每年可以生产2.88万吨硫酸钾销售给周边化肥工厂。

在建设资本开支方面，一期项目资本开支预算为4.2亿美元，二期项目资本开支预算为3.8亿美元，二期相对于一期开支下降主要是由于存在部分公用的基础设施等。在一期的资本开支中，占比最高的部分为锂加工（精炼）工厂，计划投入1.58亿美元。

在黏土处理加工方面，运营商正在申请一项发明专利，名称为“一种含锂黏土提锂的方法”。方法包括（1）将含锂黏土、碳酸钙、硫酸钠、硫酸钾混合后，再加入水，得到膏状物；（2）将所述膏状物进行研磨，得到研磨料；（3）将所述研磨料制成多个球形料；（4）将所述球形料放入炉中焙烧，得到焙烧料；（5）将所述焙烧料粉碎，得到粉碎料；（6）将所述粉碎料和纯水混合搅拌浸出，得到浸出液；（7）将所述浸出液过滤，得到黏土浸出液。本发明的含锂黏土提锂的方法将含锂黏土、碳酸钙、硫酸钠、硫酸钾按一定比例共同烧制，该方法具有工艺简单，成本较低，且锂回收率高，后期除杂简单且无污染。

据该专利说明书表示，其锂回收率均在90%以上，最高可达95%，滤渣中氧化锂含量低于0.2%。

Sonora项目长期运营成本为3910美元/吨LCE

基于Sonora项目的资源禀赋和建设进展，在1.1万美元/吨LCE的锂价假设下，Sonora项目税前内部收益率为26%，投资回收期为4年。项目长期运营成本为3910美元/吨LCE，计算副产品收益后长期运营成本为3418美元/吨LCE。

海外主要矿山介绍

ClaytonValley项目

现有多家企业在Clayton Valley周边进行勘探工作，有公司在该地区发现了高锂含量的黏土层，目前已进行预可行性研究。

自然性质

Clayton Valley锂黏土可以大致分为凝灰质泥岩、黏土岩和粉砂岩三类。根据勘探结果显示，黏土岩的锂含量较高，平均值可以达到1074ppm。凝灰质泥岩锂含量也相差不大，平均值达到1054ppm。综合来看，截至2020年5月19日，项目拥有确定资源量500.8万吨LCE，指示资源量176.7万吨LCE，推断资源量2.4万吨LCE。项目合计拥有679.9万吨LCE资源量。

开采计划

Clayton Valley项目计划投产后第1年产量18000吨LCE，第2到30年产量在25000-30000吨LCE之间，项目平均计划年产量为27400吨LCE。项目拟采用硫酸浸出法提取锂，基本操作流程为：矿石用硫酸常压淋滤，浸出锂溶液，然后进行溶液纯化和浓缩，以产生碳酸锂或氢氧化锂形式的锂产品。该方法预计将有效地从矿石中回收锂，在预可行性研究的大样本浸出实验中，锂提取率达到85%-87%。

资本开支方面，项目资本开支预算为4.93亿美元，其中占比最高的部分是采矿工厂，计划投入3.06亿美元。

成本计算

根据预可研报告，在9500美元/吨LCE的锂价假设下，Clayton Valley项目税后净现值为1.05亿元，税后内部报酬率为25.8%，投资回收期为4.4年。项目现金运营成本为3329美元/吨LCE，盈亏平衡价格为4025美元/吨LCE。

RhyoliteRidge项目

Rhyolite Ridge项目的运营商于2020年4月完成项目可行性研究，项目预计将于2023年第二季度正式投产。

自然性质

Rhyolite Ridge项目的黏土分为13米厚的锂黏土岩层（B5），18米厚的高品位锂硼矿上矿带（M5）和40米厚的低品位锂硼矿带下部矿带（L6）。观察各区域的锂含量情况，上层黏土的锂含量最高，平均值达到1800ppm。

综合来看，截至2020年1月，项目拥有确定锂资源量36万吨LCE，指示资源量73万吨LCE，推断资源量17万吨LCE。项目合计拥有125万吨LCE资源量及208万吨硼金属资源量。

开采计划

Rhyolite Ridge项目划分两期计划。项目一期计划在高品位地区开发初始启动坑，为项目的前4.5年提供矿石。项目二期计划将向矿床的南部和东部扩张，最后向北部推进，大矿坑的开发有助于项目剩余期间的运营效率。从产品角度来看，项目从第4年开始，产品将由技术级碳酸锂转化为电池级氢氧化锂，正式投产后产量预计维持在2-2.5万吨之间。

Rhyolite Ridge项目也采用硫酸浸出法提取锂资源。根据可研报告，项目样本实验中碳酸锂的总回收率为85%，氢氧化锂的总回收率为95%，硼酸的总回收率为79%。

资本开支方面，项目资本开支预算为7.68亿美元，其中直接成本占比最高的部分是采矿工厂，计划投入2.57亿美元，非直接成本中占比最高的是设计采购与施工管理服务，计划投入0.63亿美元。

成本计算

根据可研报告，在1.2万美元/吨LCE的锂价假设下，Rhyolite Ridge项目内部报酬率为20.8%。项目运营成本为2510美元/吨LCE，计算副产品收益后长期运营成本为8858美元/吨LCE。联合生产的硼酸产生的稳定现金流使该项目成为全球生产成本最低的项目之一。

Thacker Pass项目

Thacker Pass项目正按规划推进，预计于2022年第二季度开启第一阶段生产，于2026年第三季度开启第二阶段生产。自然性质根据项目预可行性报告，Thacker Pass项目拥有确定资源量380万吨LCE，指示资源量218万吨LCE，推断资源量230万吨LCE，合计资源量为828万吨LCE。项目探明储量236万吨LCE，可信储量78万吨LCE，合计储量为313万吨。

开采计划

根据预可行性研究报告，项目分两个阶段设计。该项目第一阶段的设计规划是在生产的前四年平均每年处理220万吨的矿石，达到年产30000吨LCE的产量。在项目的第二阶段，平均年产量将增加到60000吨LCE。项目生产流程为：1）来自矿山的矿石将被筛分、制浆、筛分，然后转移到浸出回路。在浸出回路中，将加入硫酸来侵蚀矿石并从粘土中释放锂。矿石的高品位允许在搅拌反应器中进行浸出，该反应器专门设计用于最大化锂溶解的速度和效率，并最小化硫酸消耗。2）锂溶液将经历蒸发和结晶步骤，使用来自硫酸生产过程的蒸汽和电力来回收纯水并生产硫酸镁。3）饱和苏打灰溶液将被添加到含锂溶液中，以沉淀出高质量的电池级碳酸锂。

资本开支方面，一期项目资本开支预算为5.8亿美元，二期项目资本开支预算为4.8亿美元，二期资本开支相比一期有所下降，原因在于一期碳酸锂工厂与二期存在部分共用。一期资本开支占比最高的部分是碳酸锂工厂，计划投入2.18亿美元；二期资本开支占比最高的部分是硫酸工厂，计划投入1.58亿美元。

成本计算

根据可研报告，在1.2万美元/吨LCE的锂价假设下，Thacker Pass项目税前内部报酬率为36.6%，税后内部报酬率为29.3%。项目运营成本为4088美元/吨LCE，计算副产品收益后长期运营成本为2570美元/吨LCE，项目运营成本中占比最高的是硫酸生产，运营成本为1780美元/吨LCE，占比44%。

风险提示

黏土矿开矿进度低于预期。

本文编选自微信公众号“海通国际研究部”，作者：施毅；智通财经编辑：陈诗烨