前(qián)言
自2016年中(zhōng)期以來,鋰基脂價格飛漲,而潤滑脂生(shēng)產商發(fā)現保障鋰基脂的主要原料氫氧化鋰的供應是(shì)非常困(kùn)難的。業內專(zhuān)家表示:這一困境不(bú)太(tài)可能很快突破(pò),除非生產商們能(néng)夠發現(xiàn)鋰皂增稠劑(jì)替代品。
供應短(duǎn)缺
在過去的四(sì)十年中,傳統的(de)鋰和鋰複合皂成為各(gè)種車用和工業應用的大部分多用途潤滑脂(zhī)的主要增稠劑。來自其他行業的原材料競爭非常(cháng)激烈,但是,在美國、歐洲和中國(guó)等地區(qū),鋰經曆(lì)了源於電動汽車製造(zào)商(shāng)和其他科技公司掀起的搶購熱潮,所以的生產(chǎn)商都(dōu)爭先恐(kǒng)後地加入搶購以保障鋰離子電池(chí)的安全(quán)庫存(cún)。
根據美國地(dì)質勘探局的2017年礦物商品統計數據(jù)顯示:在2016年,電池製造商鋰用量(liàng)占39%,是鋰的Z大終端(duān)用戶;其次是陶瓷和玻璃生產商占30%和潤滑脂(zhī)占8%。
全球潤滑脂的供應,約三分之一采用鋰皂作為增稠劑。據美國國家(jiā)潤滑脂研(yán)究所調查顯示:2015年全球鋰、複合鋰基潤滑脂的生產總量為83.6萬噸。而(ér)印度對鋰的依賴尤為(wéi)嚴重。
調查顯示:印度全國潤(rùn)滑脂年生產總量為7.55萬噸,其中的90%總量達6.9萬噸的潤滑脂是采(cǎi)用鋰(lǐ)皂作為增稠劑。
鋰基潤滑脂的(de)主要優點是具有良好的剪切穩定性、優異的耐(nài)水性、耐高溫性能和對各種添加(jiā)劑的良好反應性。
毫無(wú)疑問,氫氧化鋰的價格將(jiāng)持續上漲,而其替代化(huà)學品的可用情況將對減緩價格的上升產生影響。
因呈銀白色,鋰(lǐ)又被稱為“白色石油(yóu)”,地球地殼中鋰含量非常高,但是鋰的開采成本非常昂貴(guì),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(cǎi)成本比鋰輝石(shí)、透鋰長石和其他含(hán)鋰礦物等岩石的要低一些。鋰隻有在(zài)它被廣泛地提煉成碳酸鋰或氫氧化鋰之後才變得有用,這是它在金屬市場(chǎng)上買賣的兩種形式。
據倫敦數據提供商“基準礦業情報”表示:基於(yú)碳酸(suān)鋰和氫氧化鋰的交易數據,2016年基準礦業情報鋰價格指數上漲了66%。
潤滑脂研究所印度分會主席艾特普(pǔ).薩亞納(nà)表示:由於氫氧化鋰的供(gòng)應和價格的(de)跌宕起伏,印度潤滑脂市場一直處於動蕩不安(ān)的狀態。印度的潤滑油製造商完(wán)全依賴進口,因(yīn)為該國沒有本土的氫(qīng)氧化鋰資源可供采(cǎi)用。這迫(pò)使潤滑脂生產商們不得不大大(dà)超前,積極尋找合適的替代品。
確定替(tì)代(dài)品
確定(dìng)替代品(pǐn)是(shì)否合適取決(jué)於終端(duān)應用、操作條件和成(chéng)本,合(hé)適的增稠劑可以選擇作為傳統的鋰和鋰複合物的替代品。它們(men)包括無水鈣、鋁複合物、磺酸鈣複合物、鈣複合物、鋇複合物、鈉複合物、混合基脂和聚脲。
與鋰肥皂相比,這些替代品全球產量相當有限。根據美國國(guó)家潤滑脂(zhī)研究所(suǒ)的調查顯示,2015年全球鈣基潤滑脂(例如無水氯化鈣、磺酸鈣和複合鈣潤滑脂(zhī))加起來將近7.2萬噸,僅占(zhàn)了(le)潤滑(huá)脂總產量的6.4%。
其次是聚脲基(jī)潤(rùn)滑脂,產量為6.65萬噸,占比為6%;其中三分(fèn)之二產自日本(běn)、歐(ōu)洲和北美洲地區。鋁複合(hé)潤滑脂產(chǎn)量近(jìn)4萬噸(dūn),占3.5%;鈉複合潤滑脂(zhī)產量低(dī)於5000噸。鋇(bèi)複合潤滑脂屬於其他金屬皂類,總計僅僅超過1.4萬噸。
標準潤滑脂研(yán)究所采用(yòng)的是美國材料(liào)與試驗協會的石(shí)油規格的潤滑脂樣本,對一些替代的增稠劑進(jìn)行測試,並將其測試結果(guǒ)與印度標準(zhǔn)局(BIS)認證(zhèng)對傳統的(de)鋰基(jī)潤滑脂和複合鋰基潤滑脂的測試結果進行對比。印度標準局(BIS)是印度標準化與認證主管機構,通過其認(rèn)證的產品會打上ISI標簽。
結(jié)果(guǒ)表明,一些(xiē)替代品的性(xìng)能表現非常好。無水鈣潤滑脂表現出優異的耐水性、耐腐蝕(shí)性和良(liáng)好的剪切穩定(dìng)性,滴點為144℃,Z高操作溫度為90℃,符合印度(dù)IS:7623標準對鋰基潤(rùn)滑脂120攝氏度滴點(diǎn)的要求。
鋁複合物、聚脲和磺酸鈣潤滑脂也進行了工業鋰複合潤滑脂的IS:14847標準測試。其(qí)中,鋁複合潤滑脂滴點高,具有高溫穩定性、抗水性好,良好的可泵(bèng)性(由於其顆粒小)和耐腐蝕性等(děng)。這些特性使它們成為鋼鐵廠Z適用的潤滑脂,特別是在中央潤滑(huá)係統中。
磺酸鈣複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(kě)進一步強化。這類潤滑脂都(dōu)具有高達(dá)300℃的滴點(複合鋰基潤(rùn)滑脂滴點為260℃)、強大的極壓和(hé)抗磨性能、防鏽、耐高溫性(xìng)能(néng)、機械性(xìng)和剪切穩定性。
複合磺酸鈣潤滑脂可用於高溫、潮濕和重載條件的礦山、海(hǎi)洋環境、食品級和非公路應用等。主要缺點是它們低溫泵送性非常差。聚脲(niào)潤滑脂,主要用於在汽車應用,如(rú)輪轂(gū)軸承,具有高滴點、氧化(huà)穩定性、抗水性好、剪切穩定(dìng)性和較(jiào)長(zhǎng)的使用壽(shòu)命等特點。它們還具有良好的流動性能,適(shì)用於中(zhōng)央潤滑係統。
這些油脂可用於苛刻的工業應用。此外,聚脲潤滑脂具有良好的標準化製造流程,使其成為一個符合成本(běn)效益的鋰複合油脂替代品。但是,有毒原料的處理(lǐ)是聚脲製造業的主要問題(tí)。它們還受製(zhì)於機(jī)械穩定性差和儲存硬化的問題,因此他們需要添加劑以提(tí)高防鏽和防腐保護,同時提(tí)高極壓性能。
鈉複合潤滑(huá)脂具有高滴點,但耐水性差,這使得它們隻有在沒有水的理(lǐ)想狀態才能適用於應用(yòng)程序(xù)。鈣複(fù)合皂適(shì)用於耐高溫和極(jí)壓工業潤滑脂,但會在儲存過程(chéng)中變硬(yìng),使得其運輸非常困難。鋇複(fù)合潤滑脂適用於特殊用途的合(hé)成油,如電腦控製切割機中的高速軸承。這類(lèi)潤滑脂具(jù)有高的滴點、良好的耐水性和良好的金屬表麵粘附性。
但是,鑒於它們(men)具有毒性,鋇(bèi)複合潤滑脂是不受(shòu)歡迎的通用潤滑脂。在混(hún)合基潤滑脂中,Z流行的是鋰鈣潤滑脂。
用鈣代替部(bù)分鋰會產生較高的耐水性,但(dàn)不影響潤滑脂的其他性能。鈣皂的加入使潤滑脂與(yǔ)純鋰基潤滑脂相(xiàng)比更具成本效益。
(本文節選自《潤滑(huá)油情報》雜誌2017年(nián)7月刊)