中國儲能網(wǎng)訊：在中原油田水務分公司技術(shù)創(chuàng)新實驗室，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雜的東濮老區(qū)采出水中獲得純度99.4%的工業(yè)級碳酸鋰。
“在油氣成藏的漫長時間內(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?！敝性吞锼畡辗止舅畡占夹g(shù)專家、提鋰工藝技術(shù)研究項目負責人蘇三寶說。
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、水務技術(shù)人員組成的科研團隊迅速集結(jié)，開啟尋“鋰”之旅。科研團隊采用“區(qū)塊摸排+井點跟蹤”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)，并繪制分級資源分布圖，為規(guī)?；_發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
科研團隊整合儲層物性、測井數(shù)據(jù)等資料，建立“砂體—鹽巖耦合”評價模型，精準定位富鋰鹵水層位；通過復用老井數(shù)據(jù)，勘探成本大幅降低，驗證井采出水鋰濃度達到工業(yè)開采標準。
“該成果標志著油田在伴生資源勘探方面取得突破，為后續(xù)推進提鋰工藝優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。”油田勘探開發(fā)研究院實驗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)，科研團隊展開了一場吸附劑“選秀”比賽?！熬拖窠o鋰離子找專屬‘捕手’，使其能在東濮高鈣、高鎂的采出水中準確捕獲鋰離子。”油田石油工程技術(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。通過上百次對比實驗，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，科研團隊在文三采出水處理站，利用鋁系“捕手”開展鋰富集現(xiàn)場小試，采用連續(xù)離交吸附裝置，在不同運行參數(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。”水務分公司技術(shù)員袁偉紅解釋。科研團隊自行改制膜試驗裝置，對混合液進行超濾等多級膜工藝處理。
“超濾膜先‘切除’大分子有機物，反滲透膜‘抽脂’去除鹽分，納濾膜精準‘修剪’二價鈣、鎂離子，電滲析‘過濾’硼元素?！痹瑐ゼt說，“每一步都像是一場戰(zhàn)斗?！苯?jīng)過多次試驗，研究團隊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 樣品純度達工業(yè)級
為了打通從“鋰濃縮汁”到碳酸鋰的“最后一公里”，科研團隊在實驗室搭建沉鋰裝置進行“化學魔術(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，樣品純度為99.4%，達到工業(yè)級碳酸鋰產(chǎn)品標準。
歷經(jīng)兩年，技術(shù)團隊先后篩選出適用于高鈣、高鎂、高有機物、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，實現(xiàn)了油田復雜水質(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價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。
