中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，中科院過(guò)程工程研究所研究員齊濤、朱兆武團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的西藏、青海鹽湖提鋰新技術(shù)科技成果評(píng)價(jià)會(huì)在北京舉行。
由中科院院士、清華大學(xué)教授費(fèi)維揚(yáng)擔(dān)任組長(zhǎng)的評(píng)價(jià)專(zhuān)家組認(rèn)為，兩項(xiàng)新技術(shù)流程短、成本低、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)效益顯著，為鹽湖資源的高效清潔利用提供了新途徑，建議進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)示范，積極推廣應(yīng)用。
這意味著我國(guó)鋰鹽生產(chǎn)過(guò)程高度依賴(lài)進(jìn)口的現(xiàn)狀將得到很大改善?！爱?dāng)前鋰鹽生產(chǎn)對(duì)外依存度超過(guò)70%，由此帶來(lái)的高成本直接拉高了新能源車(chē)、手機(jī)電池等的價(jià)格。待新技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用后，其成本會(huì)大幅降低。”評(píng)價(jià)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，朱兆武告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
沒(méi)有“包打天下”的提鋰技術(shù)
作為關(guān)鍵的能源金屬，鋰在電子器件、新能源車(chē)以及儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，我國(guó)鋰消費(fèi)增速明顯，從10年前的11.3萬(wàn)噸增長(zhǎng)至目前的30多萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2030年將增至100萬(wàn)噸以上。
前景看好下的“隱憂(yōu)”是高度依賴(lài)進(jìn)口。“我國(guó)進(jìn)口鋰礦石的運(yùn)輸成本很高，到貨后還需要再次加工提煉，其氧化鋰的品位最高在8%左右，這意味著剩下多達(dá)90%是雜質(zhì)，算下來(lái)總成本達(dá)15萬(wàn)元/噸。到了終端產(chǎn)品的新能源車(chē)，價(jià)格肯定更貴。此外，加工過(guò)程中使用的高濃度鹽酸還會(huì)帶來(lái)較重的環(huán)境污染問(wèn)題?！敝煺孜湔f(shuō)。
其實(shí)，我國(guó)鋰資源并不缺乏，儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的7%，位居第4。其中，80%以上的可開(kāi)采鋰資源儲(chǔ)存于青海和西藏鹽湖。遺憾的是，由于青海鹽湖鎂資源含量高、鋰鎂分離困難，西藏的地理位置和自然環(huán)境等原因，雖然有產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，但成本偏高。
“不同鹽湖組分不同，如含鎂量、濃度、酸堿度、溫度等，很難有一種提鋰技術(shù)可以‘包打天下’，因此需要針對(duì)鹽湖自身的資源稟賦，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的提鋰技術(shù)。”朱兆武介紹。
如何針對(duì)不同鹽湖中的鋰資源進(jìn)行清潔化開(kāi)發(fā)利用，同時(shí)保證低成本、高效率，是擺在科學(xué)家面前的一道難題。
新技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋰收率大于95%
在我國(guó)可開(kāi)采鋰資源中，青海柴達(dá)木盆地高鎂鹽湖鋰資源占50%以上，但由于鋰鎂分離困難，目前資源利用率不足20%。
“已有的膜分離技術(shù)、吸附耦合膜技術(shù)和傳統(tǒng)溶劑萃取技術(shù)普遍存在投資大、成本高、收率低等缺陷。我們當(dāng)時(shí)考慮，是否可以對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出高效分離的技術(shù)呢？”朱兆武說(shuō)。
基于團(tuán)隊(duì)多年的溶劑萃取研究基礎(chǔ)，朱兆武和齊濤等在深入解析傳統(tǒng)萃取體系機(jī)理的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了多組分協(xié)同溶劑萃取—水反萃清潔提鋰新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋰收率大于95%。
“與以往用鹽酸反萃不同，我們采用水反萃，能夠有效避免設(shè)備腐蝕、有機(jī)相降解等問(wèn)題。萃取有機(jī)相可以直接循環(huán)利用，大幅減少淡水消耗和排放費(fèi)用?！彼f(shuō)。
2021年4月，團(tuán)隊(duì)與青海柴達(dá)木興華鋰鹽有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，在青海柴達(dá)木盆地大柴旦鹽湖礦區(qū)先后利用新型萃取體系，在年產(chǎn)50噸中試線(xiàn)及年產(chǎn)8000噸碳酸鋰工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上成功運(yùn)行。截至目前，已生產(chǎn)1400余噸氯化鋰產(chǎn)品，體系運(yùn)行平穩(wěn)。
與傳統(tǒng)工藝（高酸反萃）相比，新技術(shù)的單條生產(chǎn)線(xiàn)碳酸鋰實(shí)際產(chǎn)量提高一倍以上，每噸碳酸鋰的直接生產(chǎn)成本降低萬(wàn)余元。按照目前碳酸鋰價(jià)格計(jì)算，預(yù)計(jì)8000噸/年生產(chǎn)線(xiàn)年凈利潤(rùn)達(dá)10億元以上。
鹵水直接制備電池級(jí)碳酸鋰
與青海相比，西藏的工業(yè)基礎(chǔ)更為薄弱，不能大規(guī)模使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿等危險(xiǎn)性較大的化工原料，且電力和淡水資源缺乏，諸多因素疊加導(dǎo)致其提鋰技術(shù)發(fā)展極為緩慢。
但西藏有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，鹽湖含鎂量低，多為碳酸型鹽湖，鋰資源平均品位較高。其中儲(chǔ)量最大的結(jié)則茶卡鹽湖和扎布耶鹽湖占藏區(qū)鹽湖總儲(chǔ)量的30%左右，分別有200萬(wàn)噸和180萬(wàn)噸（碳酸鋰當(dāng)量）。
“這里的條件非常適合一次提鋰，也就是說(shuō)，只要能打通生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)來(lái)鹽湖鹵水，出來(lái)就是碳酸鋰原料，可以直接用于制備電池、陶瓷、藥物等產(chǎn)品?！敝煺孜浣榻B。
經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)研究，齊濤、朱兆武團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出碳酸鹽型鹽湖多官能團(tuán)螯合萃取—三相反應(yīng)提鋰技術(shù)，通過(guò)“預(yù)處理—萃取—反萃—熱解”等工藝流程，首次在西藏地區(qū)實(shí)現(xiàn)了鹵水直接制備電池級(jí)碳酸鋰。
工藝流程中構(gòu)建鈣循環(huán)、碳循環(huán)、水循環(huán)和萃取體系循環(huán)四類(lèi)循環(huán)體系，與其他技術(shù)相比，能耗、物耗、水耗均處于較低水平，清潔度高。
2021年8月，團(tuán)隊(duì)與西藏國(guó)能礦業(yè)發(fā)展有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，在西藏結(jié)則茶卡鹽湖礦區(qū)建成了全球最高海拔（4600米）的電池級(jí)碳酸鋰中試生產(chǎn)線(xiàn)，于10月底完成全部試驗(yàn)。
產(chǎn)品綜合收率90%以上，碳酸鋰產(chǎn)品純度99.5%以上，生產(chǎn)了數(shù)噸準(zhǔn)電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品，并打通了全部工藝流程。
西藏國(guó)能礦業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理曾云表示，“未來(lái)我們將在中試生產(chǎn)基礎(chǔ)上，啟動(dòng)結(jié)則茶卡1萬(wàn)噸/年碳酸鋰生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)，逐步構(gòu)建西藏地區(qū)鹽湖鋰資源高效、清潔、規(guī)?；卯a(chǎn)業(yè)體系，支撐我國(guó)新能源戰(zhàn)略可持續(xù)發(fā)展，有效緩解鋰資源進(jìn)口依賴(lài)，保障國(guó)家鋰資源安全?！?
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2021-12-28 第4版 綜合 原標(biāo)題為《更便宜更清潔 鹽湖提鋰有新招》)
