中國儲能網訊：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(fā)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(huán)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(yè)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(xiàn)狀將得到很大改善?！爱斍颁圎}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(xiàn)規(guī)?；瘧煤螅涑杀緯蠓档?。”評價會現(xiàn)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(huán)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(huán)境等原因，雖然有產業(yè)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(fā)相應的提鋰技術?！敝煺孜浣榻B。
如何針對不同鹽湖中的鋰資源進行清潔化開發(fā)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(xiàn)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)萃取體系機理的基礎上，開發(fā)了多組分協(xié)同溶劑萃取—水反萃清潔提鋰新技術，實現(xiàn)鋰收率大于95%。
“與以往用鹽酸反萃不同，我們采用水反萃，能夠有效避免設備腐蝕、有機相降解等問題。萃取有機相可以直接循環(huán)利用，大幅減少淡水消耗和排放費用?！彼f。
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(qū)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(yè)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(wěn)。
與傳統(tǒng)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(yè)基礎更為薄弱，不能大規(guī)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(fā)展極為緩慢。
但西藏有得天獨厚的優(yōu)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(qū)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(fā)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(qū)實現(xiàn)了鹵水直接制備電池級碳酸鋰。
工藝流程中構建鈣循環(huán)、碳循環(huán)、水循環(huán)和萃取體系循環(huán)四類循環(huán)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(yè)發(fā)展有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，在西藏結則茶卡鹽湖礦區(qū)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(yè)發(fā)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(qū)鹽湖鋰資源高效、清潔、規(guī)?；卯a業(yè)體系，支撐我國新能源戰(zhàn)略可持續(xù)發(fā)展，有效緩解鋰資源進口依賴，保障國家鋰資源安全。”
《中國科學報》 (2021-12-28 第4版 綜合 原標題為《更便宜更清潔 鹽湖提鋰有新招》)
