尋找鋰基潤滑脂原料替代品

2017-07-31   來源：潤滑油情報

摘要：自2016年中期以來，鋰基脂價格飛漲，而潤滑脂生產(chǎn)商發(fā)現(xiàn)保障鋰基脂的主要原料氫氧化鋰的供應(yīng)是非常困難的。業(yè)內(nèi)專家表示：這一困境不太可能很快突破，除非生產(chǎn)商們能夠發(fā)現(xiàn)鋰皂增稠劑替代品...

    自2016年中期以來，鋰基脂價格飛漲，而潤滑脂生產(chǎn)商發(fā)現(xiàn)保障鋰基脂的主要原料氫氧化鋰的供應(yīng)是非常困難的。業(yè)內(nèi)專家表示：這一困境不太可能很快突破，除非生產(chǎn)商們能夠發(fā)現(xiàn)鋰皂增稠劑替代品。

供應(yīng)短缺

在過去的四十年中，傳統(tǒng)的鋰和鋰復(fù)合皂成為各種車用和工業(yè)應(yīng)用的大部分多用途潤滑脂的主要增稠劑。來自其他行業(yè)的原材料競爭非常激烈，但是，在美國、歐洲和中國等地區(qū)，鋰經(jīng)歷了源于電動汽車制造商和其他科技公司掀起的搶購熱潮，所以的生產(chǎn)商都爭先恐后地加入搶購以保障鋰離子電池的安全庫存。

根據(jù)美國地質(zhì)勘探局的2017年礦物商品統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：在2016年，電池制造商鋰用量占39%，是鋰的最大終端用戶；其次是陶瓷和玻璃生產(chǎn)商占30%和潤滑脂占8%。

全球潤滑脂的供應(yīng)，約三分之一采用鋰皂作為增稠劑。據(jù)美國國家潤滑脂研究所調(diào)查顯示：2015年全球鋰、復(fù)合鋰基潤滑脂的生產(chǎn)總量為83.6萬噸。而印度對鋰的依賴尤為嚴(yán)重。

調(diào)查顯示：印度全國潤滑脂年生產(chǎn)總量為7.55萬噸，其中的90%總量達(dá)6.9萬噸的潤滑脂是采用鋰皂作為增稠劑。

鋰基潤滑脂的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的剪切穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐水性、耐高溫性能和對各種添加劑的良好反應(yīng)性。

毫無疑問，氫氧化鋰的價格將持續(xù)上漲，而其替代化學(xué)品的可用情況將對減緩價格的上升產(chǎn)生影響。

因呈銀白色，鋰又被稱為“白色石油”，地球地殼中鋰含量非常高，但是鋰的開采成本非常昂貴，提煉成可用的形式也具有很大的挑戰(zhàn)。地下鹵水是碳酸鋰的主要原料，它的開采成本比鋰輝石、透鋰長石和其他含鋰礦物等巖石的要低一些。鋰只有在它被廣泛地提煉成碳酸鋰或氫氧化鋰之后才變得有用，這是它在金屬市場上買賣的兩種形式。

據(jù)倫敦數(shù)據(jù)提供商“基準(zhǔn)礦業(yè)情報”表示：基于碳酸鋰和氫氧化鋰的交易數(shù)據(jù)，2016年基準(zhǔn)礦業(yè)情報鋰價格指數(shù)上漲了66%。

國際潤滑脂研究所印度分會主席艾特普•薩亞納表示：由于氫氧化鋰的供應(yīng)和價格的跌宕起伏，印度潤滑脂市場一直處于動蕩不安的狀態(tài)。印度的潤滑油制造商完全依賴進(jìn)口，因為該國沒有本土的氫氧化鋰資源可供采用。這迫使?jié)櫥�脂生產(chǎn)商們不得不大大超前，積極尋找合適的替代品。

確定替代品

確定替代品是否合適取決于終端應(yīng)用、操作條件和成本，合適的增稠劑可以選擇作為傳統(tǒng)的鋰和鋰復(fù)合物的替代品。它們包括無水鈣、鋁復(fù)合物、磺酸鈣復(fù)合物、鈣復(fù)合物、鋇復(fù)合物、鈉復(fù)合物、混合基脂和聚脲。

與鋰肥皂相比，這些替代品全球產(chǎn)量相當(dāng)有限。根據(jù)美國國家潤滑脂研究所的調(diào)查顯示，2015年全球鈣基潤滑脂（例如無水氯化鈣、磺酸鈣和復(fù)合鈣潤滑脂）加起來將近7.2萬噸，僅占了潤滑脂總產(chǎn)量的6.4%。

其次是聚脲基潤滑脂，產(chǎn)量為6.65萬噸，占比為6%；其中三分之二產(chǎn)自日本、歐洲和北美洲地區(qū)。鋁復(fù)合潤滑脂產(chǎn)量近4萬噸，占3.5%；鈉復(fù)合潤滑脂產(chǎn)量低于5000噸。鋇復(fù)合潤滑脂屬于其他金屬皂類，總計僅僅超過1.4萬噸。

標(biāo)準(zhǔn)潤滑脂研究所采用的是美國材料與試驗協(xié)會的國際石油規(guī)格的潤滑脂樣本，對一些替代的增稠劑進(jìn)行測試，并將其測試結(jié)果與印度標(biāo)準(zhǔn)局（BIS）認(rèn)證對傳統(tǒng)的鋰基潤滑脂和復(fù)合鋰基潤滑脂的測試結(jié)果進(jìn)行對比。印度標(biāo)準(zhǔn)局（BIS）是印度標(biāo)準(zhǔn)化與認(rèn)證主管機(jī)構(gòu)，通過其認(rèn)證的產(chǎn)品會打上ISI標(biāo)簽。

結(jié)果表明，一些替代品的性能表現(xiàn)非常好。無水鈣潤滑脂表現(xiàn)出優(yōu)異的耐水性、耐腐蝕性和良好的剪切穩(wěn)定性，滴點(diǎn)為144℃，最高操作溫度為90℃，符合印度IS：7623標(biāo)準(zhǔn)對鋰基潤滑脂120攝氏度滴點(diǎn)的要求。

鋁復(fù)合物、聚脲和磺酸鈣潤滑脂也進(jìn)行了工業(yè)鋰復(fù)合潤滑脂的IS:14847標(biāo)準(zhǔn)測試。其中，鋁復(fù)合潤滑脂滴點(diǎn)高，具有高溫穩(wěn)定性、抗水性好，良好的可泵性（由于其顆粒小）和耐腐蝕性等。這些特性使它們成為鋼鐵廠最適用的潤滑脂，特別是在中央潤滑系統(tǒng)中。

磺酸鈣復(fù)合增稠潤滑脂在不需要添加劑的情況下具有較高的性能，但可通過添加劑處理可進(jìn)一步強(qiáng)化。這類潤滑脂都具有高達(dá)300℃的滴點(diǎn)（復(fù)合鋰基潤滑脂滴點(diǎn)為260℃）、強(qiáng)大的極壓和抗磨性能、防銹、耐高溫性能、機(jī)械性和剪切穩(wěn)定性。

復(fù)合磺酸鈣潤滑脂可用于高溫、潮濕和重載條件的礦山、海洋環(huán)境、食品級和非公路應(yīng)用等。主要缺點(diǎn)是它們低溫泵送性非常差。聚脲潤滑脂，主要用于在汽車應(yīng)用，如輪轂軸承，具有高滴點(diǎn)、氧化穩(wěn)定性、抗水性好、剪切穩(wěn)定性和較長的使用壽命等特點(diǎn)。它們還具有良好的流動性能，適用于中央潤滑系統(tǒng)。

這些油脂可用于苛刻的工業(yè)應(yīng)用。此外，聚脲潤滑脂具有良好的標(biāo)準(zhǔn)化制造流程，使其成為一個符合成本效益的鋰復(fù)合油脂替代品。但是，有毒原料的處理是聚脲制造業(yè)的主要問題。它們還受制于機(jī)械穩(wěn)定性差和儲存硬化的問題，因此他們需要添加劑以提高防銹和防腐保護(hù)，同時提高極壓性能。

鈉復(fù)合潤滑脂具有高滴點(diǎn)，但耐水性差，這使得它們只有在沒有水的理想狀態(tài)才能適用于應(yīng)用程序。鈣復(fù)合皂適用于耐高溫和極壓工業(yè)潤滑脂，但會在儲存過程中變硬，使得其運(yùn)輸非常困難。鋇復(fù)合潤滑脂適用于特殊用途的合成油，如電腦控制切割機(jī)中的高速軸承。這類潤滑脂具有高的滴點(diǎn)、良好的耐水性和良好的金屬表面粘附性。

但是，鑒于它們具有毒性，鋇復(fù)合潤滑脂是不受歡迎的通用潤滑脂。在混合基潤滑脂中，最流行的是鋰鈣潤滑脂。

用鈣代替部分鋰會產(chǎn)生較高的耐水性，但不影響潤滑脂的其他性能。鈣皂的加入使?jié)櫥�脂與純鋰基潤滑脂相比更具成本效益。

（節(jié)選自《潤滑油情報》雜志2017年7月刊）