平成30年度第6回JOGMEC金属資源セミナー

リチウム生産技術動向－最新動向－

金属資源技術部 生産技術課 大久保 聡

平成３０年１２月１３日

1

最近のリチウム需給動向

リチウムを取り巻く状況 2

・価格：2015年初 $6,000/t→ 2018年央$18,000/t（北米・EU向けスポット価格 ）・世界需給の規模：200千t/年→ 需給バランス見通しは？ 短期（2-3年)？ 長期（5-10年）？・2次電池向け需要の増加（2013年LiB向け需要は全体需要の30%→2017年45%）・リチウム需要の要と言えるEVについてはEV導入政策を推進する中国で本格化の兆し（特にEVバス）、それに同じく政策的裏付けのあるEUが追従・これまではかん水産に比べ高コストな鉱石産の生産・開発があまり進まず・価格高騰で新規プロジェクト（鉱石産）が価格競合性を持つ

⇔豪州（鉱石）の開発活発化・生産開始（2017年以降）・他方、既存プロジェクトの拡張計画も進む・拡張・新規プロジェクトの生産能力は？

リチウム市況（2015年～ ）・関連企業株価

3

出典：Commodity Capital

出典：Metal Bulletin/Industrial Minerals

価格の2重構造に注目：

中国スポット⇔欧米長期の差は解消傾向

ジュニア株価

リチウム価格

リチウム市場は高止まりではあるがやや一服感（中国スポット価格）

主要リチウムジュニアの株価も一服

リチウム資源需給構造 4

埋蔵量（84,600千tLCE）生産量（217千tLCE）－原料ベース

2017年に豪州がチリを逆転用途別消費量（197千tLCE）

市場規模：2020年には？2025年には？

・国別消費量中国5割、EU・日本・韓国1割

出典：USGS,Industrial Minerals等

tLCE：炭酸リチウム換算t

化合物ベース（炭酸リチウムなど）では？

2013年市場規模160千tLCE二次電池向け：30%

2006年の市場規模70千tLCE二次電池向け：わずか5%

EV向け需要に大きく依存

主要生産企業：Albemarle, SQM,Tianqi,FMC（7割のシェア）

埋蔵量・生産量ともに偏在

ただし中国以外はカントリーリスク低い

リチウム：拡張・新規プロジェクト 5

＜既存施設の増産計画＞・2021年までにSQM：48千tLCE→180千tLCE/yAlbemarle：65千tLCE→165千tLCE西豪州各鉱山（Greenbushes, Mt Cattlin, Mt Marion ,Wodgina , Bald Hill Pilgangoora(x2) ）→中国精製企業

（Tianqi,Ganfeng・・・）も増産計画

→充分な供給見込める市場規模⇔現状生産能力 2倍という試算も

＜供給を巡る状況変化＞→チリ（SQM・Albemarle)での係争→豪州内での精製への動き（TianqiがKwinanaで工場建設）

参考：リチウムメジャーの生産拠点一覧

企業/生産拠点 国 鉱床タイプAlbemarleAtacama Chile BrineSilver Peak USA BrineGreenbushes Australia Hard Rock

FMCHombre Muerto Argentina Brine

SQMAtacama Chile Brine

TianqiGreenbushes Australia Hard RockShehong China Hard RockZhangjigang China Hard RockChongqing China Hard RockZabuye China Brine

・新規プロジェクトの例 6プ ロ ジ ェ ク ト名

（国名）オペレーター 鉱床タイプ

資源量/埋蔵鉱

量品位 年産規模

マ イン

ライフCAPEX OPEX 開発ステージ

生産開始年

（予定）

Desert Lion

ナミビア

Desert Lion

Energy

レピドライト

（鉱石）

5-7百 万 t（資

源量）1.0% Li2O

150-160千t

精鉱

2018年 Q2 ま で

に鉱量確定

限定的生

産・出荷

（中国向

け）

Keliber Oy

フィンランドKeliber 鉱石

7.41百万t（確

定＋ 推定 埋蔵

量）

1.04% Li2O112千t

精鉱13年 255ユーロ

4427ユ ー ロ

/tLCEDFS 2020年

Rhyolite Ridge

米国

Global

Geoscience

searlesite

（鉱石）

137百 万 t（予

測＋ 概測 資源

量）

Li 1800ppm

B 12600ppm

K2SO4 1.7%

US$3,500-

4,500/tLCE

を目標

探鉱 2021年

Thacker Pass

米国

Lithium

Americas

Hectorite

（粘土鉱物）

5.98百 万 （精

測＋ 概測 資源

量）

Li:3490ppm 探鉱

3Q Lithium

アルゼンチンNEOLiTHIUM かん水

710千tLCE（精

測＋ 概測 資源

量）

716mg/L 35千t 20年 490百万$ $2,791/tLCE 探鉱

Las Tapias

アルゼンチン

Dark Horse

Resources

ス ポ ジ ュ メン

（鉱石）

Li2O 1.11%

- 2.47%初期探鉱

Pozuelos他

アルゼンチンLSC Lithium かん水

1.3百万tLCE

（精 測＋ 概測

資源量）

Li:387mg/L 探鉱

Grota do Cirilo

ブラジルSigma Lithium

ス ポ ジ ュ メン

（鉱石）

13.5百万t（資

源量）Li2Oが1.56%

220 千 t

（ Li2O 6%

ス ポ ジ ュメ

ン精鉱）

65百万C$

US$175/t

（ 精 鉱 ベー

ス）

探鉱・FS

Pilgangoora-1

豪州

Pilbara

Minerals

ス ポ ジ ュ メン

（鉱石）

80.3百万t（埋

蔵量）

Li2O　1.27%

Ta2O5

123ppm

320 千 t

（ Li2O 6%

ス ポ ジ ュメ

ン精鉱）

41年 284百万A$

US$277/t

（精鉱ベー

ス）

2018年 6月粗鉱

出荷2018年

Pilgangoora-2

豪州Altura Mining

ス ポ ジ ュ メン

（鉱石）

41.1百万t（埋

蔵量）Li2O　1.05%

220 千 t

（ Li2O 6%

ス ポ ジ ュメ

ン精鉱）

23年

US$428/t

（精鉱ベー

ス）

2018年 Q2 精 鉱

出荷2018年

Mount Marion ＃

豪州

Mineral

Resources

Ganfeng Lithium

ス ポ ジ ュ メン

（鉱石）

77.8百万t

（概 測＋ 予測

資源量）

Li2O　1.37%

400 千 t

（ Li2O 6%

ス ポ ジ ュメ

ン精鉱）

精鉱出荷

（ 2017年 Q1よ

り）

生産中

＊空欄は未発表である。 ＃ 2017年発表ベース

新規プロジェクトの例：この他を含めると全40件程度存在1件当たり10-20千tLCE/y

出典：10th Lithium Supply &Markets Conference

EV化とリチウム需給動向・見通し 7

リチウム需要は2013-17年は年率8%弱の成長 （cf. Cu：2004-2008年に年率4%弱の成長）今後は年率10%以上の伸びが見込まれる（：EV化が早いペースの場合）

2013年の時点では電池向け需要のシェア30％（全需要160千t/y）→2017年に45%（全需要200千t/y）

LiB正極材とLi原料のシフト Li2CO3⇔LiOH・H2O （正極材の高Ni化と関連して）

米国の調査機関の推計によると：Tesla Model 3 1台あたり・・・Li：50kgLCEを使用するという試算も・・・

EV台数見通し：2020年には？2025年には？ →各メタル市場規模との比較 2017年の時点で全世界EV販売台数100万台（うち中国約58万台） →2025年には？

8

リチウム生産の現状

リチウム原料 9

リチウム原料にはかん水、鉱石・粘土鉱物がある。原料から各リチウム化合物製品のフローは以下のとおり。

かん水鉱石・粘土鉱物

鉱物直接利用

（ガラス・窯業） 炭酸リチウム

水酸化リチウム

塩化リチウム

高純度炭酸リチウム

金属リチウムこの他の化合物としてLiBr ブチル・リチウム・・・

1tの炭酸リチウムを製造するのに かん水 約200m3、鉱石40tを要する（概算）

リチウム生産各工程の概略 10

工程 かん水 鉱石など

濃縮 天日蒸発(Li 1000ppm→1%～6%)

（採鉱1%:Li2O）、選鉱（6%:Li2O）、焙焼、酸添加

不純物除去（精製） Mg、Ca、K、B（天日蒸発、溶媒抽出）

Si、Al（水浸出）Fe、Al、Mg、Mn、Ca（多

段中和：炭カル中和、ソーダ灰、消石灰中和）

製品化（Li2CO3、LiOH・H2O）

ソーダ灰添加、CO2吹込み、化成法（LiOH）

ソーダ灰、CO2吹込み（Li2CO3）、電解（LiOH）

出荷（Li2CO3、LiOH）→消費（電池材料、ガラス・窯業添加材 など）

リチウム化合物精製の概略（かん水産） 11

かん水Li：1000ppm

濃縮LiCl溶液：Li：1%

濃縮・天日蒸発・強熱乾固・吸着法

炭酸リチウム水酸化リチウム

高純度LiCl溶液：Li：6%

濃縮・不純物除去天日蒸発：溶解度の違いを利用中和沈殿(Na,K,Mg)

溶媒抽出・イオン交換（B除去）

FMCでは中間製品化（輸送）金属リチウム・各種化合物原料へ

炭酸化工程ソーダ灰（Na2CO3）添加CO2吹込み

水酸化工程化成法（Ca(OH)2

置換）電解

鉱石産に比べエネルギー消費小蒸発に時間（1年―1年半）を要する

リチウム化合物精製の概略（鉱石産） 12

鉱石（精鉱） Li2SO4等溶液

か焼（焙焼）酸あるいはアルカリ添加・加熱水浸出（Li溶液化）

採掘（露天採掘）選鉱（重液選鉱・浮選等）

炭酸リチウム

炭酸化工程ソーダ灰（Na2CO3）添加CO2吹込み

水酸化リチウム

高純度Li2SO4

等溶液

浄液（中和・不純物沈殿除去）

水酸化工程化成法（Ca(OH)2

置換）電解

Li2O 1%→6%

かん水産に比べ生産時間短縮高エネルギー消費

採鉱・選鉱・か焼・浸出を経てかん水と同じ状態

リチウム生産施設（蒸発池・鉱山） 13

豪州：Pilgangoora鉱山

アルゼンチン：Hombre Muerto塩湖

どちらも大規模な生産施設（蒸発池、採掘場）が必要かん水：蒸発に時間を要する（1年以上）鉱石：採掘から炭酸リチウム精製まで時間は比較的短い一般的にOPEX かん水＜鉱石 の傾向

Li: 1500ppm→Li: 0.9%→Li:6%

Li2O: 1%→Li2O: 6%

総面積2800ha

生産の流れ豪州鉱石→中国で化合物に精製南米かん水：現地で精製→基本的に炭酸リチウムまで精製

＜かん水＞精製工程は化学工場に近いイメージ

通常の鉱山と同様精製工程はかん水と同様

＊なお、直接積出鉱(DSO:DirectShipping Ore)として鉱石を中国に輸出する例もあり

14

リチウム生産技術（精製技術）動向ー各生産方法・直近のアップデート、生産コストを含めてー

既存の炭酸リチウム生産フロー(1) 15

Atacama方式（SQM、Rockwood）かん水（塩湖） 0.16%.Li

天日蒸発

B除去（溶媒抽出）

Mg除去

炭酸Li生成

NaCl、KCl析出0.9%Li

LiCl溶液（Max6%Li）

乾燥・整粒

MgCl2析出

Na2CO3Li2CO3

CaO

濃縮

精製

炭酸化

Olaroz方式かん水（塩湖） 0.08%Li

天日蒸発

Mg除去

CaO

粗炭酸Li生成

Na2CO3

B等除去（イオン交換）

炭酸Li結晶化

乾燥・整粒

加熱

FMC方式かん水（塩湖） 0.09%Li

Li吸着（アルミナ）LiCl溶液（1%Li）

天日蒸発

予備清浄

炭酸Li生成

乾燥・整粒

LiCl溶液（3%Li）

Na2CO3 Li2CO3

pH・温度調整

LiCl（6%Li）：製品、Li金属原料 再溶解

CO2

0.84%Li

Li2CO3

既存の炭酸リチウム生産フロー(2) 16

中国チベット塩湖方式かん水（塩湖）0.1% Li

自然冷却

天日蒸発

Na2SO4

MgSO4析出

Mg除去

炭酸Li生成

乾燥・整粒

NaClKCl析出

LiCl溶液

CaO

Na2CO3Li2CO3

鉱石からの生産方式鉱石（スポデュメン等）1-2% Li2O

採鉱

選鉱

精鉱焙焼（か焼）

水浸出

H2SO4 ＋加熱

浄液（アルカリ中和等）

Na2CO3

不純物除去（中和・逆中和）

Li2CO3

乾燥・整粒

Na2CO3

濃縮

精製

炭酸化

CITIC方式（中国、青海省）かん水（塩湖） 0.03%.Li

天日蒸発

塩酸処理（HCl・B除去）

スプレー乾燥・キルン処理

純水溶解・MgO分離

NaCl、KCl析出

Li+Mg Cl濃縮液

乾燥・整粒

Na2CO3Li2CO3

スプレー乾燥

従来の炭酸リチウム生産法の比較 17

Atacama方式

FMC方式 Olaroz方式 中国チベット塩湖方式

CITIC方式 鉱石からの生産方式

長所 KCl副産物で低コスト

不純物が混じりにくいプロセス

蒸発時間が比較的短い・高品質

凍結による結晶化を利用、炭酸イオンである。

蒸発時間が5か月と短い。Li濃度が低いかん水。

生産までの時間が短い

欠点 蒸発に時間がかかる（約14か月）

吸着材（アルミナ）が必要で高コスト

再結晶プロセスに熱エネルギーが必要

比較的コスト高 スプレー・キルン処理などエネルギー消費が大きい

採鉱・選鉱の手間,運搬・エ

ネルギーのコスト高

生産コスト

$3,000/t $4,000/t $3,000/t - - $6,000/t

年間生産能力

SQM：60千tRockwood：50千t

30千t 18千t 10千t(Zabuye)

5千t(Qinghai)

Talison：110千t Mt MarionMt Cattlin等

生産能力の単位：tLCE（炭酸リチウム換算）

水酸化リチウム生産法 18

2次電池用正極材向け（特にNi系）に水酸化リチウムの需要が増加・炭酸リチウムからの変換：化成法が一般的（Li2CO3+Ca(OH)2→2LiOH+CaCO3）・硫酸/塩化リチウム等の水溶液の電解（適用は限定的だった？、浄液がネック？）

膜電解によるLiOH製法

新規リチウム生産技術 19

＜かん水向け新規技術＞

• POSCO法（リン酸塩－電解）

• LiSX（Tenova）

• Eramet法（吸着）

• 地熱かん水・原油随伴かん水（吸着・蒸発など：MGX etc）

＜鉱石向け＞

• ELi（塩酸浸出－不純物除去－電解、Neometals）:硫酸浸出へ方向転換を検討

• アルカリ浸出（Keliber：NaOH）

• Hectorite（粘土鉱物）からの生産

• 雲母からの回収（L-Max：Lepidico、 Sileach：Lithium Australia）

• Searlesite(ホウ素鉱物）からのリチウム回収

かん水からの回収 新規生産技術比較 20利点 欠点

POSCO 低品位かん水に対応可小さい蒸発池

不純物の問題薬剤（リン酸系）によるコスト高

LiSX 速い、蒸発池なし。リチウム濃縮：数ヶ月→数時間精製と濃縮が同時

単一カラムでの処理量による制限高コスト？（有機溶媒）

Eramet 小さい蒸発池 吸着剤のコスト

MGX 速く、設備コンパクト、蒸発池なし

資源量十分（油田からの副産物）

真空式の蒸発（処理）を要するLi濃度低い高濃度のMg、Caの除去の必要性

出典：Stormcrow

POSCO韓国での精製プラントの様子

POSCO法:リン酸Li電解法の概要 21

リチウムを含む溶液から、Mg、B、Caといった不純物をアルカリ（NaOH）を添加し水酸化物として除去する アルカリを添加しMg(OH)2を沈澱

させる。

不純物を取り除いたLi溶液にPO4根を与える物質（Na3PO4）を加えリン酸リチウムを沈澱させる

リン酸リチウムをリン酸に溶かし酸性リン酸リチウム溶液とする

陽極、陰極がカチオン交換膜で隔てられた装置で電解しリチウムを抽出する（水酸化リチウムが生成される）

pHを8.5-10.5に調整しBをMg(OH)2

に吸着させる。

ろ過してB+Mg(OH)2を取り除く

アルカリ、炭酸塩を添加しCaを沈澱除去する。

(不純物除去の過程）

化学式：Li3PO4+3H2O→3LiOH+H3PO4

陽極 陰極 陰極 陽極

LiSX法（溶媒抽出法） 22

LiPプロセス

（前処理）

LiSXカラム

Li ExtractionScrubbingStripping

有機溶媒を用いた、かん水からのLiの溶媒抽出（Solvent Extraction)技術＋蒸発池は不要（ただし前処理工程－不純物除去は必要）＋生産に要する時間の短縮（蒸発池：約18か月→LiSX：数時間ー有機溶媒のコスト、高地での有機溶媒の取り扱いにくさ（揮発性）

電解工程

炭酸化

LiCl水溶液

かん水（LiCl含有）

出典：Tenovaの資料を基にJOGMEC作成

Mg,Kなどを除去

Liを選択的に濃縮 LiOH・H2O

Li2CO3

吸着法（Eramet法） 23

Li吸着カラム 仏Erametが開発

（活性固体ビーズによる吸着）詳細は不明だが、FMC法と同様な吸着材（Al2O3系）？

＋蒸発池の小規模化ー吸着材-高コスト？

他にもロシアでの原油随伴かん水から吸着材（AlCl3系）を用いてのLi回収が試行

イオン交換塔

Li脱着カラム

出典：Eramet

鉱石からの回収 新規生産技術比較 24

利点 欠点

Neometals(ELi)

水酸化リチウムが製品 塩素による設備ダメージ

Keliber 高純度の製品？環境負荷低減？

NaOHは必ずしも環境負荷が低くはない、高エネルギー消費

粘土鉱物(Hectorite)

（粒化）か焼の省略、スポジュメンよりは採掘容易？

品位？浄液？ か焼の要否？

リチア雲母(Lepidolite)

か焼の省略、スポジュメンよりは採掘容易？

品位？浄液？

B-Li堆積岩(Searlesite)

か焼の省略、スポジュメンよりは採掘容易？

品位？浄液？

＊一般的にスポジュメン精鉱は1000℃程度でか焼し、鉱物組成を変えないと、硫酸には溶けない

Neometals法（ELi：Chlor Alkali電解法）

25

精鉱を塩酸で溶かし、得られたLiCl溶液を膜電解＋直接LiOHが得られるー塩酸による設備への負荷

ただし、現在Neometalsは硫酸リチウム溶液電解も検討

出典：Neometals

Keliber プロセス 26

・焙焼（か焼）したスポジュメンをアルカリ加圧浸出・Outotecと協同

・電池産業として立地の良さを強調：近隣にNi・Co製錬所、政府主導の電池産業推進策

出典：Keliber

粘土鉱物からのリチウム回収 27

粒化 か焼 水浸出

1050℃に加熱、揮発成分を除く

蒸発・結晶化（分別晶出法）

炭酸化

Na2CO3添加

炭酸リチウム

＋鉱石に比べ、採鉱は容易？ー鉱石と同様高エネルギー消費

CaCO3

CaSO4 添加

(Li,K,Na)SO4,SiO2

SiO2

Li2SO4

固液分離

K2SO4,Na2SO4出典：Western Lithium,Roskillに基づきJOGMEC作成

粘土鉱物（Hectorite）精鉱

粘土鉱物（Hectorite他）の処理方法（アップデート）

28

実用化には至っていない→Li品位？ プロセス上の問題？浄液の困難さ？

Lithium Americas前身のWestern Lithium提案プロセスとの違い（粒化プロセス：CaSO4＋CaCO3添

加工程＋焙焼工程の省略）の根拠？

出典：Lithium Americas

雲母鉱物からのリチウム回収 29

リチウムを含む雲母鉱物からの回収（L-Max、SiLeach）豪州企業（：Lepidico、Lithium Australia）が開発リチア雲母（Lepidolite）精鉱を酸で浸出、浄液、炭酸化でリチウム回収＋焙焼（か焼）が不要で省エネルギーー浄液が困難、鉱石の品位が低い？

SiLeach法フロー

出典：Lithium Australia

B-Li系堆積岩からの生産 30

堆積岩（Sealesite：ホウ素(B-Li)鉱物）鉱床硫酸による浸出処理（焙焼工程が不要）硫酸調達（製造）が必要（他のスポジュメン→

リチウム化合物案件も同様

現状研究室レベルの試験まで

出典：Global Geoscience

原料（鉱床）別コスト要因 31

かん水：リチウム濃度、不純物元素比率用水供給、蒸発率（速さ）

鉱石：品位（Li2O）脈石など不純物鉱物エネルギー源（石炭・天然ガス）供給硫酸調達

原料（鉱床）別の利点・課題

かん水：＜課題＞ 蒸発池管理・最大容量設定、季節的気候変動＜利点＞ 最も低コスト

鉱石・粘土鉱物：＜課題＞共浸出物質（不純物）管理

採鉱・選鉱コスト、生産プロセスでのコストかさむ 硫酸供給＜利点＞生産時間短縮 直接化合物へ？

リチウム開発プロジェクトのコスト概略 32

鉱床タイプ資源量/埋蔵鉱量

品位 年産規模マインライフ

CAPEX OPEX開発ステージ

スポジュメン（鉱石）

27.3百万t

（埋蔵量）Li2O 1.53%

28千t

（LiOH） 26年 549百万C$約2,200US$/t

（LiOH換算）限定的生産

かん水6.4 百 万tLCE

Li分690mg/L

17.5千tLCE 40年 229百万US$ US$2,000/tLCE2015年4月生産開始

一般的にCAPEX：数百万US$OPEX：かん水で3000$/t以上、鉱石で6000$/t以上

開発の初期設備投資（CAPEX）、操業費（OPEX)の例 （各社2015-16年発表ベース）

リチウム生産コスト（鉱石・かん水） 33

出典：Hatch、Roskill等資料に基づきJOGMEC作成

参考：CAPEXの内訳＜鉱石＞炭酸リチウム工場：約4割、鉱山・選鉱設備：約3割

その他（付帯設備、インフラなど）＜かん水＞蒸発池：5割、炭酸リチウム工場：約2割

その他（付帯設備、インフラ、揚水井）

鉱石からの変換 かん水からの変換

原料費＊ 60-70% 10-20%

薬剤費 10% 50%

付帯経費 10％ 10%

人件費 >10% 10%

生産コスト（OPEX）内訳

原料費*：鉱石の場合スポジュメン購入費用、かん水の場合、かん水濃縮費用（精鉱7-8t≒1tLCE）

鉱山・塩湖ごとにコスト・内訳は異なる一般的に鉱石：>6000$/tLCEかん水：>3000$/tLCE

（現状のリチウム価格：10000$/tLCE台）

リチウム電池リサイクル技術の概略 34

Neometalsからもリサイクルにつき発表有ただしCoのみの回収

乾式処理の場合、Liはスラグへ移行、逸失

Liの回収は進んでいないただしUmicore、JX金属はLiBからの全金属回収技術を開発中

（LiリサイクルベンチャーLi-Cycleの処理フロー→湿式処理と見られる）

出典：Li-Cycle

まとめ 35

＜新規プロジェクトと適用される技術の傾向＞・これまでは、かん水からの炭酸リチウム精製技術が主要生産技術だった→2017年に入って生産開始したプロジェクトは鉱石産が多い（2017年には 生産量が鉱石産リチウム＞かん水産リチウム）→従来の焙焼・硫酸添加法が適用されている模様。（豪州産精鉱を中国に輸送、中国で精製）

：環境負荷、コスト高・また炭酸リチウム→水酸化リチウムといった求められる原料も変化

←高Ni正極材へのシフト・鉱石からの新規抽出技術（膜電解、Chlor Alkali法、雲母・粘土鉱物を対象にした各技術）・他方、POSCO法、LiSX法、Eramet法など、かん水向けの新規技術も進行中。・二次電池からのリチウム・リサイクルは現状では困難