青海柴達木興華鋰鹽有限公司鹽田。張健供圖

近日，中科院過程工程研究所研究員齊濤、朱兆武團隊自主研發的西藏、青海鹽湖提鋰新技術科技成果評價會在北京舉行。由中科院院士、清華大學教授費維揚擔任組長的評價專家組認為，兩項新技術流程短、成本低、環境友好、經濟效益顯著，為鹽湖資源的高效清潔利用提供了新途徑，建議進一步加強工業示范，積極推廣應用。

這意味著我國鋰鹽生產過程高度依賴進口的現狀將得到很大改善。“當前鋰鹽生產對外依存度超過70%，由此帶來的高成本直接拉高了新能源車、手機電池等的價格。待新技術實現規模化應用后，其成本會大幅降低。”評價會現場，朱兆武告訴《中國科學報》。

沒有“包打天下”的提鋰技術

作為關鍵的能源金屬，鋰在電子器件、新能源車以及儲能領域應用廣泛。近年來，我國鋰消費增速明顯，從10年前的11.3萬噸增長至目前的30多萬噸，預計2030年將增至100萬噸以上。

前景看好下的“隱憂”是高度依賴進口。“我國進口鋰礦石的運輸成本很高，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90%是雜質，算下來總成本達15萬元/噸。到了終端產品的新能源車，價格肯定更貴。此外，加工過程中使用的高濃度鹽酸還會帶來較重的環境污染問題。”朱兆武說。

其實，我國鋰資源并不缺乏，儲量約占世界總儲量的7%，位居第4。其中，80%以上的可開采鋰資源儲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境等原因，雖然有產業化技術，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可以‘包打天下’，因此需要針對鹽湖自身的資源稟賦，開發相應的提鋰技術。”朱兆武介紹。

如何針對不同鹽湖中的鋰資源進行清潔化開發利用，同時保證低成本、高效率，是擺在科學家面前的一道難題。

新技術實現鋰收率大于95%

在我國可開采鋰資源中，青海柴達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、吸附耦合膜技術和傳統溶劑萃取技術普遍存在投資大、成本高、收率低等缺陷。我們當時考慮，是否可以對已有技術進行改進，開發出高效分離的技術呢?”朱兆武說。

基于團隊多年的溶劑萃取研究基礎，朱兆武和齊濤等在深入解析傳統萃取體系機理的基礎上，開發了多組分協同溶劑萃取—水反萃清潔提鋰新技術，實現鋰收率大于95%。“與以往用鹽酸反萃不同，我們采用水反萃，能夠有效避免設備腐蝕、有機相降解等問題。萃取有機相可以直接循環利用，大幅減少淡水消耗和排放費用。”他說。

2021年4月，團隊與青海柴達木興華鋰鹽有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，在青海柴達木盆地大柴旦鹽湖礦區先后利用新型萃取體系，在年產50噸中試線及年產8000噸碳酸鋰工業生產線上成功運行。截至目前，已生產1400余噸氯化鋰產品，體系運行平穩。

與傳統工藝(高酸反萃)相比，新技術的單條生產線碳酸鋰實際產量提高一倍以上，每噸碳酸鋰的直接生產成本降低萬余元。按照目前碳酸鋰價格計算，預計8000噸/年生產線年凈利潤達10億元以上。

鹵水直接制備電池級碳酸鋰

與青海相比，西藏的工業基礎更為薄弱，不能大規模使用強酸強堿等危險性較大的化工原料，且電力和淡水資源缺乏，諸多因素疊加導致其提鋰技術發展極為緩慢。

但西藏有得天獨厚的優勢，鹽湖含鎂量低，多為碳酸型鹽湖，鋰資源平均品位較高。其中儲量最大的結則茶卡鹽湖和扎布耶鹽湖占藏區鹽湖總儲量的30%左右，分別有200萬噸和180萬噸(碳酸鋰當量)。

“這里的條件非常適合一次提鋰，也就是說，只要能打通生產線，進來鹽湖鹵水，出來就是碳酸鋰原料，可以直接用于制備電池、陶瓷、藥物等產品。”朱兆武介紹。

經過多年試驗研究，齊濤、朱兆武團隊自主研發出碳酸鹽型鹽湖多官能團螯合萃取—三相反應提鋰技術，通過“預處理—萃取—反萃—熱解”等工藝流程，首次在西藏地區實現了鹵水直接制備電池級碳酸鋰。工藝流程中構建鈣循環、碳循環、水循環和萃取體系循環四類循環體系，與其他技術相比，能耗、物耗、水耗均處于較低水平，清潔度高。

2021年8月，團隊與西藏國能礦業發展有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，在西藏結則茶卡鹽湖礦區建成了全球最高海拔(4600米)的電池級碳酸鋰中試生產線，于10月底完成全部試驗。產品綜合收率90%以上，碳酸鋰產品純度99.5%以上，生產了數噸準電池級碳酸鋰產品，并打通了全部工藝流程。

西藏國能礦業發展有限公司總經理曾云表示，“未來我們將在中試生產基礎上，啟動結則茶卡1萬噸/年碳酸鋰生產線建設，逐步構建西藏地區鹽湖鋰資源高效、清潔、規模化利用產業體系，支撐我國新能源戰略可持續發展，有效緩解鋰資源進口依賴，保障國家鋰資源安全。”

本網轉載自其它媒體的文章及圖片，目的在于弘揚石油化工精神，傳遞更多石油化工信息，宣傳國家石油化工政策，推廣石油化工企業品牌和產品，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，在此我們謹向原作者和原媒體致以敬意。如果您認為本站文章及圖片侵犯了您的版權，請與我們聯系，我們將第一時間刪除。