中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在中原油田水務(wù)分公司技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，來自文三采出水處理站的采出水正經(jīng)歷神奇蝶變。經(jīng)過兩年多的不懈攻關(guān)，科研人員近日首次從復(fù)雜的東濮老區(qū)采出水中獲得純度99.4%的工業(yè)級(jí)碳酸鋰。
“在油氣成藏的漫長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，地層中的鋰資源溶解于水，水驅(qū)開采讓作為油氣‘附屬品’的鋰重見天日。”中原油田水務(wù)分公司水務(wù)技術(shù)專家、提鋰工藝技術(shù)研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人蘇三寶說。
資源摸排 繪就東濮“鋰地圖”
中原油田東濮老區(qū)產(chǎn)出水具有“一低三高”特征，即低鋰含量、高雜質(zhì)離子、高礦化度、高有機(jī)物，提取鋰資源面臨挑戰(zhàn)。2023年，一支由油田地質(zhì)、工藝、水務(wù)技術(shù)人員組成的科研團(tuán)隊(duì)迅速集結(jié)，開啟尋“鋰”之旅?？蒲袌F(tuán)隊(duì)采用“區(qū)塊摸排+井點(diǎn)跟蹤”技術(shù)，完成600余口井的采出水分析，首次在東濮凹陷鎖定4處鋰資源富集區(qū)，并繪制分級(jí)資源分布圖，為規(guī)?；_發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
科研團(tuán)隊(duì)整合儲(chǔ)層物性、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)等資料，建立“砂體—鹽巖耦合”評(píng)價(jià)模型，精準(zhǔn)定位富鋰鹵水層位；通過復(fù)用老井?dāng)?shù)據(jù)，勘探成本大幅降低，驗(yàn)證井采出水鋰濃度達(dá)到工業(yè)開采標(biāo)準(zhǔn)。
“該成果標(biāo)志著油田在伴生資源勘探方面取得突破，為后續(xù)推進(jìn)提鋰工藝優(yōu)化打下了基礎(chǔ)?！庇吞锟碧介_發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)中心副主任高志飛表示。
“吸附+膜”法 探索特色提鋰工藝
尋找合適的吸附劑是鋰提取工藝的第一步。在吸附劑篩選環(huán)節(jié)，科研團(tuán)隊(duì)展開了一場(chǎng)吸附劑“選秀”比賽?！熬拖窠o鋰離子找專屬‘捕手’，使其能在東濮高鈣、高鎂的采出水中準(zhǔn)確捕獲鋰離子?！庇吞锸凸こ碳夹g(shù)研究院技術(shù)員王蓮蓮說。
鋁系、鈦系、錳系吸附劑輪流登場(chǎng)。通過上百次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，鋁系吸附劑脫穎而出。在同樣條件下，鋁系吸附劑鋰回收率超過85%。
2023年底，科研團(tuán)隊(duì)在文三采出水處理站，利用鋁系“捕手”開展鋰富集現(xiàn)場(chǎng)小試，采用連續(xù)離交吸附裝置，在不同運(yùn)行參數(shù)下，鋰離子平均回收率83.7%，濃縮倍數(shù)11.5倍，獲得解析合格液約1.5噸，鋰離子含量約170毫克/升。
“如果說吸附環(huán)節(jié)是通過吸附劑捕獲鋰離子，那么膜法則是給含有大量雜質(zhì)的‘混合液’減肥瘦身?！彼畡?wù)分公司技術(shù)員袁偉紅解釋?？蒲袌F(tuán)隊(duì)自行改制膜試驗(yàn)裝置，對(duì)混合液進(jìn)行超濾等多級(jí)膜工藝處理。
“超濾膜先‘切除’大分子有機(jī)物，反滲透膜‘抽脂’去除鹽分，納濾膜精準(zhǔn)‘修剪’二價(jià)鈣、鎂離子，電滲析‘過濾’硼元素。”袁偉紅說，“每一步都像是一場(chǎng)戰(zhàn)斗?！苯?jīng)過多次試驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)最終確定了適配的工藝參數(shù)，1.5噸合格液通過膜法提純變成了5.25千克的“鋰濃縮汁”。
純化結(jié)晶 樣品純度達(dá)工業(yè)級(jí)
為了打通從“鋰濃縮汁”到碳酸鋰的“最后一公里”，科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室搭建沉鋰裝置進(jìn)行“化學(xué)魔術(shù)”，使“鋰濃縮汁”緩慢析出雪白的碳酸鋰粉末，首批生成約200克碳酸鋰樣品。經(jīng)第三方檢測(cè)，樣品純度為99.4%，達(dá)到工業(yè)級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
歷經(jīng)兩年，技術(shù)團(tuán)隊(duì)先后篩選出適用于高鈣、高鎂、高有機(jī)物、低鋰品位油田水提取鋰的吸附劑，論證了離子除雜技術(shù)的可行性，攻克了沉鋰技術(shù)等問題，實(shí)現(xiàn)了油田復(fù)雜水質(zhì)特性條件下低濃度鋰的分離、富集和提取，并制備出高純度碳酸鋰。
“我們打通從鋰資源評(píng)價(jià)到碳酸鋰提取的全套工藝流程，不僅為油田新能源開發(fā)拓展了新賽道，也為同類型低品位鋰資源高效提取探索出了一條可行路徑，接下來將加快形成油田鋰資源開發(fā)特色工藝技術(shù)，為油田采出水伴生資源高效開發(fā)利用提供技術(shù)支撐?！碧K三寶信心滿滿地說。
