ボリビア・ウユニ塩湖かん水からの

リチウム回収現場試験について

金属資源技術部 企画調査課

目次 英哉

平成23年9月8日

平成23年度 非鉄金属関連成果発表会

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ｻﾝｸﾘｽﾄﾊﾞﾙ鉱山

ボリビア・ウユニ塩湖のかん水

300km

ウユニ塩湖

コイパサ塩湖

塩の結晶の間から染み出てくる飽和食塩水

⇒塩湖かん水

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経緯と目的

2008～09年： JOGMECの「現場ニーズ等に対する技術支援制度」を利用し、三菱商事および 住友商事が、ウユニ塩湖かん水試料を日本に運び、海水からのリチウム回収用に 開発されたマンガン系吸着剤のかん水への適用性を試験 ⇒有効性を確認

2009年6月： JOGMEC理事長率いる官民ミッションがボリビアを訪問し、リチウム共同開発を提案

⇒リチウム開発への外国企業参画は認めない方針のため、企業ベースの共同開発は出来ず

2010年： 経済産業省鉱物資源課長による調整開始 ＊両社のリチウム回収プロセスの現地適合性検討をJOGMECが代行実施することを提案 （将来の資源開発実施体制については明示せず、技術協力ベースで現場試験を実施）

⇒2010年11月 JOGMEC理事長とCOMIBOL総裁 との間で現場試験実施に関する覚書に署名

検討するリチウム回収技術

＜濃縮段階＞

チリ・アタカマ塩湖： 天日濃縮（蒸発池で濃縮し、NaCl、KCl等を飽和析出させて除去） アルゼンチン・オンブレムエルト塩湖： 吸着法（アルミ系吸着剤を使用？）

⇒日本の試験： マンガン系吸着剤による吸着法、電気透析による不純物除去／リチウム濃縮

＜リチウムの炭酸化・抽出＞

従来法：リチウム濃縮液を炭酸ナトリウムで処理

⇒日本の試験： CO2ないしアンモニアを用いた新たな炭酸化処理の適用

ボリビア･ウユニ塩湖チリウム回収現地試験

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国別リチウム埋蔵量

出典: USGS, Mineral Commodity Summaries, 2009.

ボリビア

540万t

(47.3%) チリ

300万t

(26.3%)

中国

110万t

(9.6%)

ブラジル

(8.0%)

アメリカ

(3.6%)

カナダ

(3.2%)

オーストラリア

(1.9%) ジンバブエ

(0.2%)

国別リチウム生産量（2008年）

出典: USGS, Mineral Commodity Summaries, 2009.

チリ

12,000t

(43.9%)

オーストラリア

6,900t

(25.2%)

中国

3500t

(12.8%)

アルゼンチン

(11.7%)

カナダ

(2.6%)

ポルトガル

(2.1%) ジンバブエ

(1.1%)

ブラジル

(0.7%)

出典: JOGMEC (2010) 非鉄金属のしおり - 40鉱種の紹介 -, リチウム.

日本のリチウム輸入相手国（炭酸リチウム; 2009年）

チリ

6,930t

(86.4%)

アルゼンチン

285t

(3.6%) 中国

688t

(8.6%)

アメリカ

(0.8%) ドイツ

(0.3%) その他

(0.4%)

（参考）リチウム資源の埋蔵量・生産量・輸入相手国

リチウム資源の既知埋蔵量

（経済性があるかどうかは問わない）

⇒1～3千万トン（消費量の500～1400年分）

チリとボリビアに莫大な資源あり

＜総埋蔵量推定値＞ USGS 11,467千トン Roskill 27,843 千トン Garret 17,764 千トン NRC 28,471 千トン

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リチウム －２種類の資源賦存形態

リチウムを含む鉱石

⇒ リチウム鉱山で採掘される

リチウムを含む塩湖かん水

⇒塩湖の井戸から汲み上げる

Greenbushesリチウム鉱山（豪）

リチウム鉱物（Spodumen）

HombreMuerto塩湖

Uyuni塩湖

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リチウム鉱石の産地

資料：Talison

鉱石からの生産は豪州が中心、中国・ジンバブエでも生産あり

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リチウムを含むかん水のある内陸塩湖（南米）

Coipasa

Uyuni

Ataｃama Olaroz

Rincon

Hombre Muerto

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リチウム供給量の内訳

資料：SQM

かつては鉱石からの生産が主体

⇒ 1990年代にチリで本格化したかん水からのリチウム生産が近年急速に伸びている

(生産コスト低く、大量生産が可能 → 鉱石からの生産を置き換えつつある）

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Li2CO3の形で輸出

輸出価格

チリのリチウム輸出の推移 －塩湖かん水からのリチウム生産の始まり

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低ナトリウム

塩化リチウム

リチウム鉱石（精鉱）

炭酸リチウム

塩湖かん水

（濃縮液）

低ナトリウム

金属リチウム

高純度

炭酸リチウム

水酸化リチウム 高ナトリウム

塩化リチウム

高ナトリウム

金属リチウム

有機化合物

・ガラス

・陶器

・潤滑剤

・電池材料

・一次電池

・アルミ合金

・ガラス

･陶器

・アルミ合金

・エアコン冷媒

・粘着剤

・各種化合物

･薬剤

・電池電解液

・分子篩

･除湿剤

・溶接用溶剤

・ポリマー

･薬剤

・農業用化成品

リチウム資源と用途との関係

Roskill, The Economics of Lithium (2009) を一部改変

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リチウム消費量

資料：SQM

2008年の世界のリチウム需要：

約11万ｔ-LCE (＝2.2万ﾄﾝ-Li)

うちバッテリー向けが23％、

この5年間の需要の伸び

＝バッテリー向け需要の伸び

＊バッテリー向け需要は、HEV/

PHEV/BEV向けリチウムイオン

電池の普及により今後も増加が

見込まれる

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リチウム化合物需給の予測例

資料：TRU Group

現在の生産者の増産＋Lincon塩湖での生産開始だけの場合、2020年には品不足に

→ その他の新規生産開始が不可欠。

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2020年のリチウム需要予測

予測者 全需要 （千ｔ-LCE/年）

供給能力に関する見解 うち自動車向け

SQM 173～239 25～60 アタカマ塩湖での増産で対応可能

Chemetall 116～145 30～60 アタカマ塩湖での増産で対応可能

FMC 309 86 予定される増産あれば対応可能

TRU Group 260 105 複数の新規開発無ければ供給不足に

全自動車中の電気自動車普及率をSQMは9～20％、Chemetalは10％、TRUは8％と見込む

二次電池中のLi-ion型普及率をSQMは80%、Chemetalは60～80％、TRUは42％と見込む

電気自動車以外のリチウム需要の年間伸び率はSQMが3～5％、FMCが7％と予想

○既存生産者の増産・新規開発が順調に進めば、当面の供給に不安はない。

○特定産地･企業の占有率が高いので、供給源の分散が進むことが望まれる。

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リチウムかん水の組成

Location （Country, Company) Reserves millon t-Li

Evaporation mm/Y

Lithium Grade %

Mg % Mg/Li

SO4 % SO4/Li

B % B/Li

K % K/Li

SilverPeak (Nevada,USA, Chemetall) 0.120 760-1,200 0.016 0.028 (1.4)

0.494 (30.9)

0.008 (0.5)

0.53 (33.1)

Salars de Atacama (Chile, SQM) 2.100 3,200 0.15 0.96 (6.4)

1.65 (11.0)

0.05 (0.33)

2.36 (15.7)

Salars de Atacama (Chile, Chemetall) 0.720 3,200 0.16 1.02 (6.4)

1.76 (11.0)

0.05 (0.313)

1.97 (12.3)

Salars del Hombre Muerto (Argentina, FMC) 0.18-0.36 2,400 0.069 0.097 (1.4)

0.952 (13.8)

0.034 (0.493)

0.61 (8.84)

Rincon (Argentina, Admiralty) 0.400 1,500-2,100 0.04 0.344 (8.6)

1.228 (30.7)

0.12 (3.0)

0.75 (18.8)

Uyuni (Bolivia, COMIBOL) 5.500 1,200-2,200 0.035 0.651 (18.6)

0.854 (24.4)

0.08 (2.3)

1.60 (45.7)

West Taijnar (China, Qinhai Citic Group) 0.43-0.48 2,600-3,100 0.025 1.538 (61.5)

3.45 (138.0)

0.038 (1.52)

0.84 (33.6)

East Taijnar (China, Qinhai Lithium) 0.090 2,600-3,100 0.05 1.87

(37.4) 2.2

(44.0) 0.022 (0.44)

0.38 (7.6)

Zhabuye (China, Zhabuye Lithium) 0.40-1.00 2,300 0.13 0.03

(0.23) 2.228

(17.14)

Dongxiung Cuo (China, Sterling) 0.167 2,300 0.035 0.008 (0.22)

0.571 (16.3)

Great Salt Lake (Utah USA) 0.004 2.00 (500)

0.006 (1.5)

0.65 (162)

Dead Sea (Israel/Jordan ) 0.002 0.07 (35)

0.003 (1.5)

0.60 (300)

出典：Roskill等 【参考】 海水中のリチウム濃度：0.18ppm (＝0.000018%)

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日本側関係者

全体構想

ステップ１： 小規模試験装置の連続試験による回収条件の確認

（１～１．５年） → 経済性予備評価、操業施設の概念設計

ステップ２： パイロットプラントの設置、大スケール連続処理データ取得

（１～２年） → 詳細経済データの取得、製品の品質評価

ステップ３： リチウム回収事業の本格経済性評価 → 事業化計画の策定・体制検討

事業形態

経産省の「貿易円滑化支援事業」の一部としてJOGMECが事業を受託

(a)現場実証試験 ⇒ＪＯＧＭＥＣが実施

・現地パイロットプラントにおいて、二種類の吸着プロセスを１００回繰り返し耐久性を評価

(b)日本での試験 ⇒三菱商事・産総研、住友商事、北九州市立大へ再委託

・吸着法の経済性評価／技術改善試験＋他の不純物除去／リチウム精製法の適用試験

ボリビア･ウユニ塩湖チリウム回収現地試験

三菱商事／産総研 住友商事／北九市大

JOGMEC

COMIBOL（鉱山公社）

経済産業省

現場回収試験の実施

（担当研究員・調整員計3名）

ウユニ市内に拠点を設置

（ネット環境整備）

これまで検討した吸着技術の使用権をJOGMECに提供

資金提供(業務契約）

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オルロ経由ラパスへ↑

ウユニ

市街

リオグランデ村

へ 村 カ ャ チ ル コ ↓

←ペスカード島へ

“塩のホテル”

衝突事故慰霊碑

リ

オ

グ

ラ

ン

デ

川

蒸発池

ゲート

交差点

ラマディータス村

サンクリストバル村・鉱山へ↓

塩原上に車の走行跡あり。約 1km おきに下が

赤、上が白のポールが立っている。。走行跡が

枝分かれした場合はポール沿いに進む。

塩原上に走行跡は不明瞭。緑やオ

レンジの三角旗、進路を誘導する

柵やゲートがある。

すれ違い用待避所から

土手道と塩原の間を上

り下りできる

土

手

道

パイロットプラント

踏切

コルチャニ村

ｻﾝｸﾘｽﾄﾊﾞﾙ鉱山

JOGMEC

拠点

ウユニ塩湖

現地のリチウム開発関連施設

2011.1.17撮影

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塩湖上の施設 (2011年より建設開始)

・かん水汲み上げ井戸

・かん水を濃縮する蒸発池

・KCｌの精製工場

←2010年11月

2011年6月

↓

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COMIBOLが湖岸に建設した施設（パイロットプラント）

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リチウム回収プロセスの

種類と試験対象

COMIBOLの現場試験

JOGMECの現場試験

日本国内での試験

＜日本側試験の意義＞

ボリビア側の試みるプロセスを代替／補完する要素技術を確立し、技術の選択肢を増やすことで、より確実な商業化を目指す

生かん水

KCl精製工場

Mg除去

濃縮･KCl析出

SO4除去

濃縮・NaCl析出

塩化カリウム

新手法

炭酸リチウム

脱 着

脱着液

従来法

（Na2CO3添加法）

法）

酸回収・

Li濃縮処理

処理後かん水

塩酸／硫酸

吸着剤改良 ← 吸 着

電気透析

による

不純物除去

濃縮かん水

直接

炭酸化 リチウム濃縮液

（再利用）

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吸着剤評価試験の内容

実験装置

一回当たり数十リットル規模の吸・脱着処理を行える試験装置を現地へ輸送

試験期間

2～3ヶ月／100ｻｲｸﾙ･1条件･1吸着剤

分析作業

ボリビア側に依頼（＋検証実施）

吸着剤

カートリッジに入れて持ち込み、試験後の性状確認は日本に持ち帰って行う

H 2 O

H2SO4

or HCl

かん水 原液

脱着液 洗浄後 水

かん水 残液

(3) (1) (2)

カラム

炭酸リチウム原料となる

吸着剤によるリチウム吸･脱着のイメージ

リチウム及び他の多くの元素を含む

リチウムだけを含む リチウム以外

の元素が残る

二種類の吸着剤 (A)三菱/産総研製 (B)住友/北九市大製

(1) (2)

20

2011年2月～6月 大雨のため塩湖が冠水 →建設工事の遅延

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H22年度Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

現地施設建設

　（ｂｙ COMIBOL)

機材の調達･輸送

ステップ１（現場試験その１）

　・試験準備

　・ﾌﾟﾛｾｽA連続試験

　・ﾌﾟﾛｾｽB連続試験

ステップ１（現場試験その２）

ステップ２（パイロット試験）

日本での作業

　・要員の確保

　・ﾌﾟﾛｾｽA結果評価・ｺｽﾄ試算

　・ﾌﾟﾛｾｽB結果評価・ｺｽﾄ試算

　・国内基礎試験

H24年度

リチウム回収現場試験　作業スケジュール

H25年度 H26年度

2011年 2012年 2013年 2014年H23年度

人選

試験資機材の輸送搬入

→新たな体制・関与の模索

→現在の枞組みで試験継続

→企業参入前提で事業化検討

企業判断

改良プロセスでの

プロセス全体試験

試験結果評価

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リチウム高度利用技術の研究

＊JOGMECと京都大学の共同研究（2010～11年度）： リチウムの特性を活かした高度利用技術の研究

＊2011年1月にJOGMECがボリビア人技術者2名を招聘 （ジョバナ・ロスメリー・ディアス・アヴィラ、セサリオ・アフピ・コンドリ）

⇒ JOGMECの派遣研究員として京大工学部平尾研究室 でリチウム利用技術の研究に参加

＜2010年度＞

・鉱石、かん水、海水からのリチウム回収･精製技術総括

・リチウムの現在の主な用途の概要把握

＜2011年度＞

・リチウムの高度利用技術に関する幅広い研究に参加（～2012年2月まで） - 太陽電池用酸化物ナノシート

- 全固体型リチウムイオン電池用セラミクス

- 水素発生材料用水素化ナノ複合物

- 極微細三次元加工用極短パルスレーザー発生技術

- 高機能ガラス原料化（発電窓ガラス等） ほか

(関連業務)リチウム高度利用技術の共同研究 ◆ 目的 ◆

・ボリビアのウユニ塩湖に埋蔵するリチウム資源の将来の開発、及び同国の産業育成に貢献する。

ジョバナ（左）、セサリオ（中）、平尾教授（右）

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まとめ

①世界のリチウム資源の埋蔵量は莫大であり、将来の車載用二次電池向けリチウム

需要増を想定しても、資源自体は十分存在する。

②現在のリチウム資源供給元はチリ・アタカマ塩湖に収束しつつあり、一極集中によ

るリスクを避けるため、今後は供給源の分散・多角化が望まれる。

③ボリビア・ウユニ塩湖かん水からのリチウム生産には、不純物除去のコストをどう

抑えるかという課題がある。これを克服して商業生産を実現出来れば、リチウム供

給源の分散と供給量確保、2020年以降のリチウム供給不足懸念の解消が可能。

④我が国企業のボリビア・ウユニ塩湖かん水からのリチウム生産事業への関与を促

すべく、国の委託を受けJOGMECがこれを支援している。ボリビア政府の方針によ

り、支援はJOGMECが主体となった技術協力ベースとなっているが、将来的には

企業ベースの共同開発事業への移行を期待。

⑤日本の現場回収試験については、既に要員確保と体制構築、必要資機材の調達・

輸送を終えており、ボリビア側現場施設が使用できる状態となるのを待っている。

ボリビア国内の天災等のため、試験開始は当初予定より遅れ、10月以降となる見

込み。