特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状34 各種研究機関等の予想で大きく数値が異なるが 2009 年 1 月末にチリサンティアゴ市で行われた第 1 回リチウム需給会議では R.Keith Evans 氏の推定値 2,916 万 t の Li 純分が報告されている 2010 年の米国

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みそらしまむね
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1 アメタルシリーズ2010リチウム資源の現状1. はじめにリチウム資源の現状金属資源技術部特命調査役阿部幸紀現在地球温暖化防止対策及び環境対策として電気自動車等の台頭が新聞紙上等を賑わしておりそのエネルギー源として軽量高出力高性能のリチウムイオン二次電池等が脚光を浴びているそのリチウムイオン二次電池の代レ表的な材料資源としてのリチウムの資源を中心に現状を述べてみたいリチウムはご存知の如く化学的特性として1 1 属に属する最も軽い金属で比重は水の約半分である 2 水と激しく反応して水素を発生する 3 融点が低く沸金属資源レポート 33 点が高い 4マグネシウムアルミニウム鉛などに添加するとそれらの金属の特性を著しく改善するリチウム金属の活性等を鑑みて保管輸送上の観点からより安定な性質を持つ炭酸リチウム (Li 2CO 3) がリチウムの通常の姿である 2. リチウムの資源量に数十種 ) 及びかん水系 (Continental Brine) に大きリチウムは一般的に火成岩 (Igneous rock) 中に1 く分かれる現在のリチウム生産の主流は生産コス 35ppm 炭酸塩岩(Carbonate rocks) に8ppm 頁岩ト及び環境面よりかん水系が主流であることは明白で及び粘土 (Shales & Clay) に 70ppm 海水 (Sea あるこのほかに地熱水石油天然ガス系のかん水 water) に 0.18ppm ほど含まれているが経済的なリ微量ではあるが存在量が膨大である海水も存在するチウム資源は大きく分けて鉱石系 (Pegmatite を中心リチウムの埋蔵量予想を表 1に示す表 1. リチウム埋蔵量予想 Lithium reserves by country ( 千 t Li) 出典 USGS ロスキル Garret NRC KeithEvans 国名埋蔵量埋蔵量埋蔵量資源量資源量アルゼンチン 800 6, ,710 2,550 豪州 ,540 オーストリアボリビア 5,500 5,000 5,500 8,900 ブラジルカナダチリ 7,500 6,800 3,000 6,900 7,100 中国 540 5,400 2,500 3,350 3,350 コンゴ民 309 2,300 2,300 フィンランドアイルランド 6 イスラエル 2,500 2,000 マリ 26 ナミビア 10 ポルトガルロシア ,000 1,000 セルビアスペイン 72 米国 38 2,703 5,936 6,620 ジンバブエ合計 9,900 27,843 17,764 28,471 34,722 ( 出典 : USGS Mineral Commodity Summaries,2008; ロスキル Section 4; Garrett,2004 Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride(reserves from various sources); National Reserch Council(NRC) 1985; R.KeithEvans 2008) (173) 2010 連載レアメタルシリーズ特集

2 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状34 各種研究機関等の予想で大きく数値が異なるが 2009 年 1 月末にチリサンティアゴ市で行われた第 1 回リチウム需給会議では R.Keith Evans 氏の推定値 2,916 万 t の Li 純分が報告されている 2010 年の米国ラスベガス市で行なわれた第 2 回リチウム需給会議では R.Keith Evans 氏は推定値 3,472 万 t Li と報告したこれらの数値は現在のリチウム消費量約 2 万 t/ 年に (174) Pegmatites: ( 鉱石系 ) 金属資源レポート比較すれば膨大な量といえるであろうまた各鉱種におけるリチウム資源量を表 2 に示すがここでも塩湖からのかん水は有望な資源であることがわかるなおリチウム原料としてのかん水の分析値を表 3 に示す表 2. リチウム資源量鉱種鉱山名地名 Li ton Continental Brines: ( かん水系 ) North Carolina Former operations 230,000 North Carolina Undeveloped 2,600,000 Barraute, Quebec 90,000 Bernic Lake, Manitoba 18,600 Others, Canada 147,000 Bikita, Zimbabwe 56,700 Manono, Zaire 2,300,000 Greenbushes, Western Australia 1,500,000 Mount Marion, Western Australia 19,800 Mount Catlin, Western Australia 20,000 Koralpa, Austria 100,000 Larritta, Finland 14,000 Various, Russia 1,000,000 Brazil, Minas Gerais & Ceara 85,000 China 750,000 小計 8,927,000 Silver Peak, Nevada 40,000 Salar de Uyuni, Bolivia 8,900,000 Salar de Hombre Muerto, Argentina 850,000 Salar de Rincon, Argentina 1,400,000 Salar de Oraroz, Argentina 300,000 Salar de Atacama, Chile 6,900,000 Salar de Maricunga,Chile 200,000 China & Tibet 2,600,000 小計 20,990,000 Geothermal Brines: Brawley, Southern California 1,000,000 Oilfield Brines: Smackover Formation USA 750,000 中計 (Brines) 1,750,000 Hectorites McDermitt Caldera Oregon/Nevada 2,000,000 Jadarite Jadar, Serbia 850,000 合計 34,517,000 ( 資料 :An abundance of Lithium R.Keith Evans)

3 3. リチウム原料かん水の分析値連載表アメタルシリーズ2010リチウム資源の現状塩湖 ( 国名操業企業 ) 蒸発量 mm/ 年リチウム濃度 % Mg % SO 4 % B % K % (Mg/Li) (SO 4 /Li) (B/Li) (K/Li) Salars de Atacama (Chile SQM) 3, (6.4) (11.0) (0.3) (15.7) Salars de Atacama (Chile Chemetall) 3, (6.4) (11.0) (0.3) (12.3) 特集Salars del Hombre Muerto (Argentina FMC) Great Salt Lake (Utah, USA) SilverPeak (Nevada, USA Chemetall) Dead Sea (Israel/Jordan) Rincon (Argentina Admiralty) Uyuni (Bolivia Gerve ) 2, ~1, ,500~2, ,200~2, West Taijnar (China Qinhai Citic Group) 2,600~3, (61.5) (138.0) (1.5) (33.6) East Taijnar (China Qinhai Lithium) Zhabuye (China Zhabuye Lithium) DongxiungCuo (China Sterling) 2,600~3, , , レ(1.4) (13.8) (0.5) (8.8) 金属資源レポート (500.0) (1.5) (162.5) (1.4) (30.9) (0.5) (33.1) (35.0) (1.5) (300.0) (8.6) (30.7) (3.0) (18.8) (18.6) (24.4) (2.3) (45.7) (37.4) (44.0) (0.4) (7.6) (0.2) (17.1) (0.2) (16.3) (175)

4 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現36 一般にかん水の場合は抽出に関して 1 Li 濃度が高い 2 Mg(Mg/Li 比 ) B(B/Li 比 ) が低い 3 SO 4(SO 4/Li 比 ) が低い状表 5. リチウム鉱石 ( 精鉱 ) 品位 Composition of standard lithium concentrates(%) 金属資源レポート表 4 リチウム原料鉱石参考 :igneous rock( 火成岩 )1 35ppm,Carbonate rocks( 炭酸塩岩 )8ppm,Shales and clay( 頁岩 / 粘土 )70ppm 海水中 0.18ppm Li Spodumene Petalite Lepidolite Country Canada Australia China Zimbabwe Brazil China Li 濃度 (wt%) 鉱物名 : 日本名英名組成理論 Li2O 実際 Li2O 葉長石 Petalite Li2O Al2O3 8SiO2 Li(AlSi4O10) リシア輝石 Spodumene Li2O Al2O3 2SiO4 (LiAlSi2O6)(Li,Na)Al(PO4)(F2OH) 鈍角石アンブリゴ石 / モンテブラサイト Amblygonite/Montebras 2LiF Al2O3 P2O5 nh2o リシア雲母 Lepidolite K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH) ユークリプト石 Eucryptite Li2O Al2O3 2SiO2 (LiAlSiO4) ヘクター石 4 K(K/Li 比 ) が高い方が有利であると言われている 1 及び 2 はコスト低減要因 (176) 3 は Li 回収率アップ要因 ( 製錬のし易さ ) 及び 4 Hectorite (Mg,Li)3Si4O10(OH)2NaO 3(H2O)4 Na0.3(Mg,Li)3 Si4O10(F,OH)2 は副産物の回収益となると一般的にはいわれているリチウム原料としてのリチウム鉱石の Li 品位等は表 4 に示す選鉱後の実際のリチウム鉱石 ( 精鉱 ) を表 5 に示す ( 千 t Li) ( 出典 :Keith Evans) (Mine) (TANCO) (Greenbushes) (Maerkang) (Bikita) (Itinga) (Yichun) Li 2 O Fe 2 O < SiO Al 2 O K 2 O < Na 2 O < P 2 O <

Argentin,Bolivia,Chile は世界のリチウム埋蔵鉱量の半分以上を占め有数のリチウム資源かん水であることは間違いない図２にリチウム生産の主体となっているアタカマ塩湖のかん水システムの状況を模式図で示している一般に塩化物かん水からのリチウム抽出は容易であるが資源量は限定的であり硫酸塩かん水は資源量は膨大であるが処理技術が未確立であるまた

5 Argentin,Bolivia,Chile は世界のリチウム埋蔵鉱量の半分以上を占め有数のリチウム資源かん水であることは間違いない図２にリチウム生産の主体となっているアタカマ塩湖のかん水システムの状況を模式図で示している一般に塩化物かん水からのリチウム抽出は容易であるが資源量は限定的であり硫酸塩かん水は資源量は膨大であるが処理技術が未確立であるまた炭酸塩かん水も資源量は限定的であるがチベットに賦存している特集連載 3. 南米のリチウム資源の有力な塩湖図１に現在の南米の有力な Li 資源を有する塩湖の地図を示す 2009 年現在生産中の塩湖はチリ共和国の Atacama 塩湖 SQM 社 Chemetall 社及びアルゼンチン共和国の Hombre Muerto 塩湖 FMC 社であり世界のリチウム生産の７割程度を占めるまたこのアンデス山脈に挟まれた高度 3,500 ｍ以上の Puna 高原地帯 Altiplano には 100 以上の塩湖が存在し現在 Uyuni 塩原 Rincon 塩湖 Olaroz 塩湖等が有望視されて開発されつつあるこの領域の ABC ３国レアメタルシリーズ２０１０リチウム資源の現状図1. 南米の Li資源の有力な塩湖金属資源レポート

6 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状38 図 2. アタカマ塩湖におけるかん水システムの状況 4. 炭酸リチウム (Li 2 CO 3 ) の製造法水からの回収 ( 図 4) がある現在のかん水処理方式一般的なリチウムの回収法は中国でのみ行われていを図 5に示しそれから発生する色々なリチウム化合る鉱石からの回収 ( 図 3) 及び南米を中心としたかん物を図 6に示す図 3. Li の製錬工程図金属資源レポート (178)

7 の現状鉱石よりのリチウムの回収は硫酸法と称しまず鉱石 ( 精鉱 ) を相変換炉 ( ロータリーキルン ) で 1,100 程度に加熱しその後硫酸を用いて焙焼 / 溶解を行って硫酸リチウム (Li 2SO 4) 溶液にして中和等で不純物を除去し最終的に炭酸ソーダ (Na 2CO 3) を用いて炭酸リチウム (Li 2CO 3) に変換して製品にしているこの方法は大量の熱源が必要である一方かん水からのリチウム回収は蒸発濃縮精製法で最初にかん水をポンドにて天日蒸発濃縮しハライト (NaCl) ついでシルビナイト (NaCl + KCl) Bischofite カーナライト等 (MgCl 2) を晶出除去し濃縮した LiCl に CaO 等を用いて Mg を主とする不純物を除去精製しこれに炭酸ソーダ (Na 2CO 3) を用いて炭酸リチウム (Li 2CO 3) に変換するかん水法の特色として経済的な天日蒸発を行うためかん水くみ上げより炭酸リチウム (Li 2CO 3) 製品まで約 1 年を要する 5. 生産コスト製錬別にリチウム回収生産コストを試算すると鉱石法は採掘選鉱精製リチウム回収となり一方かん水法は濃縮精製リチウム回収となり明らかにかん水法が経済的に有利であることがうかがえるレロスキル報告では 2008 年ベースの鉱石法で豪州産 Spodumene 8tを中国で炭酸リチウム (Li 2CO 3)1t 製造した場合原料コストは 2,000$/t Li 2CO 3 LC 変換コストは 2,300 2,800$/t Li 2CO 3 で合計 4,300 4,800$/t Li 2CO 3 一方かん水法では南米産かん水 Li0.2% の 140m 3 を濃縮し Li 6 % 濃縮かん水 3.5m 3 とし炭酸リチウム (Li 2CO 3)1t 製造した場合 LC 変換コストは 1,400 2,600$/t Li 2CO 3 と示されているこの炭酸リチウム (Li 2CO 3) をベースにして図 5の如く各種色々なリチウム化合物等が生産されリチウム二次バッテリー用各部材等各種用途に用いられる表 6にリチウム化合物製品の主な用途を示す日本のリチウム需要を表 7に示す現在までの暦年のリチウム生産量を表 8に 2008 年リチウム鉱石 ( 精鉱 ) 生産量を表 9に示す世界の 2008 年リチウム消費動向を 1 国別消費量 ( 表 10) 2 形態別消費量 ( 表 11) 3 製品別消費量 ( 表 12) 及び4 炭酸リチウム (Li 2CO 3) の商品別消費量 ( 表 13) を示すリチウムイオンバッテリーは全消費の 20% 程度炭酸リチウム (Li 2CO 3) ベースで 37% 程度の消費であり今後は益々増加の傾向にある金属資源レポート 39 (179) 特集連載図 4. 代表的な製造法かん水法アメタルシリーズ2010リチウム資源

8 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状40 表 6. 主要用途 (180) 製品名炭酸リチウム臭化リチウムリチウム製品金属資源レポート表 7. 日本のリチウム需要 (2007 年 ) 需要量 (t) 主な用途耐熱ガラス陶磁器などの釉薬鉄鋼連続鋳造リチウムイオンニ次電池 (LIB) 酸化物単結晶 ( 高純度品をタンタル酸リチウムニオブ酸リチウム原料に使用 ) 吸収式冷凍機の冷媒吸収剤水酸化 Li 耐熱耐圧グリース ( 自動車鉄道建設ほか ) 六フッ化 Li 塩化リチウム金属リチウムニッケルカドミ電池ニッケル水素電池の電解液金属リチウム生産原料軽金属溶接用フラックス医療用ほかリチウム一次電池の負極材合成ゴム重合触媒に使われるブチルリチウム製造用原料アルミリチウム合金医療品合成時の還元剤ほか ( 出典 : 日本メタル経済研究所報告書工業レアメタル ) 図 5. 現在のかん水処理方式用途別需要量炭酸リチウム 14,000 電池 6,500 7,000 セラミックス 3,000 3,500 その他 2,500 水酸化リチウム 2,700 グリース 900 1,000 電池 900 その他金属リチウム 142 電池 100 触媒等 42 臭化リチウム 2,700 エアコン等塩化リチウム 150 エアコン等

9 リチウム資源の現状金属資源レポート 41 レアメタルシリーズ2010(181) 特集連載図 6. 色々なリチウム化合物

10 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現42 表 8. リチウム生産推移 Production of lithium by company and country, Argentina: FMC1 Brazil CBL Arqueana de Minérios Canada: TANCO Sub-total Canada Chile: SQM SCL China: Minerals Brines 状金属資源レポート Deposit type B 1, ,302 1,933 2,703 2,867 3,067 3,115 Sub-total Argentina 1, ,302 1,933 2,703 2,867 3,067 3,115 Australia:Talison M 1,809 1,569 2,818 3,356 3,523 4,834 6,155 5,353 5,290 Sub-total Australia 1,809 1,569 2,818 3,356 3,523 4,834 6,155 5,353 5,290 M M Sub-total Brazil M B 4,123 4,196 4,192 5,132 5,753 5,226 5,715 5,377 6,128 B 2,599 2,419 2,433 2,701 2,514 2,969 3,882 4,250 4,224 Sub-total Chile 6,722 6,615 6,626 7,833 8,267 8,196 9,597 9,627 10,352 M B Sub-total China ,212 1,868 India AMD e M Sub-total India Portugal Soc.Min.de pegmaites Sub-total Portugal Spain Min.del Duer M M Sub-total Spain USA e B 1, Chemetall Sub-total USA 1, Zimbawe Bikita Minerals M Sub-total Zimbawe TOTAL 13,058 11,833 13,376 15,001 16,303 18,739 21,636 21,519 22,808 Of which from minerals 鉱石 3,855 3,593 5,009 5,146 5,385 7,144 8,338 7,685 7,701 Of which from brines かん水 9,203 8,240 8,366 9,855 10,918 11,594 13,298 13,834 15,107 B: かん水 M: 鉱石 (182) (t Li)

11 アメタルシリーズ2010リチウム資源の現状Country Producer Product Estimated production Capacity Australia Sons of Gwalia Spodumene 190, ,000 Brazil (t gross weight) Cia Brasileira do Litio (CBL) Spodumene 7,500 30,000 Arqueana de Minórios Petalite 67 6,000 Canada TANCO Spodumene 22,500 24,000 Sichuan Guorun Spodumene 12,000 24,000 Sichuan Province Mining Spodumene 10,000 47,320 Sichuan Jinchuan Spodumene 8,000 12,000 Ningdu Taiyu Spodumene 8,000 18,000 レXinjiang Non-ferrous Spodumene 6, 金属資源レポート 43 China Dexin Mining Resources Spodumene 4,000 30,000 Pingjiang Nonmetal Lepidolite 2,000 Yichun Huili Lepidolite 2,000 45,000 AMD Spodumene 200 Mineira de Pegmatites Lepidolite 28,500 Minera del Duero Lepidolite 6,000 10,000 Bikita Minerals Petalite 30,000 50,000 Total listed 336, ,320 表年の国別消費量 (t Li) 国名消費量 t 率 (%) China 6, Europe 6, Japan 3, North America 2, South Korea 1, India South America Russia & CIS Other Total 21, (183) 9. 鉱石出しリチウム :Producers of lithium minerals, 2008 連載表特集

12 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状44 表年のリチウム形態別消費量リチウム形態消費量 t 率 (%) (t Li) Lithium Carbonate 8, Lithium Minerals 5, Lithium Hydroxide 2, Lithium Bromide 1, Butyllithium Lithium Metal Lithium Chloride Other/Undifferentiated 3, Total 21, 表年の製品別消費量製品名消費量 t 率 (%) Ceramics & Glass 7, Batteries 4, Greases 2, Aluminium 1,500 7 Air Treatment Continuous Casting Rubber & Thermoplastics Pharmaceuticals Others 2, Total 21, 表年の炭酸リチウムの商品別消費量 (t Li) (t Li2CO3) 製品名消費量 t 率 (%) Batteries 16, Aluminium 8, Ceramics 7, Glass 6, Glass Ceramics 2, Continuous Casting 2, Pharmaceuticals Other Total 45, 金属資源レポート (184)

13 7. リチウム製品価格世界最大手の SQM 社チリが 1997 年に市場参入後チリからの輸入単価が下がり鉱石系の市場が大きく後退した世界の炭酸リチウム Li2CO3 供給企業は SQM チリ FMC Lithium 社米 Chemetall 社独の三社に集約され価格も 2006 年前年の 66 高騰 2007 年前年の 48 と上昇傾向を示したが 2008 年及び現状では落ち着いた数値になっていることが図７に示される特集連載レアメタルシリーズ２０１０リチウム資源の現状出典チリ輸出価格 Servicio Nacional de Aduanas 日本の輸入価格財務省貿易統計三菱 UFJリサーチ &コンサルティング為替 IM価格 : Metal Bulletin Industrial Minerals, USA large contracts 図7. 炭酸リチウム価格推移金属資源レポート

14 特集連載レアメタルシリーズ2010リチウム資源の現状46 8. リチウム生産量の拡大計画将来のリチウム消費量を鑑みてリチウム生産工場の拡張及び開発がかん水処理を中心に実施及び計画されている表 14 に現在の生産能力及び近い将来の拡張計画を掲げておく主は南米及び中国でのかん水処理の拡張及び計画である区分かん水操業中かん水 P/J 鉱石操業中鉱石 P/J このほかに探鉱開発中のプロジェクトが北南米を中心に 60 件以上が進行中である 9. リチウム製品のリサイクル現在はバッテリー等のリチウムのリサイクルは完全なる回収技術も無く経済性が見込まれないためリチウムのリサイクルは進んでいない将来にわたっては自動車等の大型リチウムイオン二次バッテリーの普及とリチウムイオン二次バッテリーのリユースと共に (186) 場所 / プロジェクト金属資源レポート表 14. 現在 (2010 年 ) でのかん水でのリチウム (LCE) 生産者情報埋蔵量 08 能力拡張能力 ( 千 t Li) (tlce/ 年 )(tlce/ 年 ) 検討される課題であろう 10. まとめ電気自動車等の大幅な普及はリチウム資源量に影響は与えてはないがリチウム需給や生産価格だけでなく炭酸リチウム (Li 2CO 3) の品質にも多くの影響を与えているまたリチウム資源の偏在及び消費地での動向が今後注目されるその他情報 Silver Peak 40 9,000 9,000 Chemetall 1960's USA,Nevada Salar Atacama 6,000 40,000 60,000 SQM 1997 Chile 第 2 州 2010EXP Salar Atacama 27,000 33,000 Chemetall 1984 Chile 第 2 州 2010EXP Salar Hombre Muerto ,500 23,000 FMC 1998 Argentina Catamarca Salar Rincon 1,403 16,000 Admiralty Sentient G 2009 Argentina Salta Pilot Salar Olaroz ,000 Orocobre 開発中 Salar Uyuni 5,500 30,000 Bolivia Comibol Pilot Nevada brines Canada Lithium 開発中 Simbol Mining 1,000 USA 2013 年 PF/S East Taijinar 1,300 3,000 17,500 Quinghai Li 2007 China Quinghai 2010EXP East/West Taijinar 500 5,000 30,000 CITIC Guoan 2006 China Quinghai 2010EXP Dangxiongcuo(DXC) 140 5,000 Sterling 2009 China Tibet F/S Zhabuye 1,530 5,000 20,000 Tibet Mining 2005 China Tibet 2011EXP Qinghai Salt Lake 1,300 10,000 Chaerhan 2009 建設 Sons of Gwalia ,000 15,000 Talison Australia 中国 LC 化中国 ,000 15,000 四川省 Galaxy Resources 20 17,000 Australia China 2011 年 Keiber(Nordic Mining) 3, 年 PF/S Western Lithium ,700 USA 2014 年 PF/S Jadar Project Serbia RioTinto F/S 合計 136, ,500 ( 出典 :JOGMEC 調査 ) ( )

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01-08.indd 1. 需給動向 1-1. 世界の需給動向リチウムの多くが炭酸リチウムなどリチウム化合物の形で使用されている炭酸リチウムはリチウムイオン電池 ( 以下 LIB) のニッケル系以外の正極材電解質で使用され近年需要が増加しているこの他耐熱ガラス HDD ガラス添加剤 ( 窯業添加剤 ) 鉄鋼連続鋳造用のフラックス弾性表面波フィルター医薬品にも利用されている水酸化リチウムは LIB のニッケル系正極材が主要用途であり