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中国科学报:盐湖提锂:在争议中完美蜕变
2015-07-15 | 编辑: | 【  】【打印】【关闭

  作者(zhe): 彭科(ke)峰 姜天海(hai) 来源(yuan):中国(guo)科(ke)学报(bao)  发布时间:2015-7-13

    面(mian)对(dui)国家对(dui)于锂资源的(de)战(zhan)略(lve)需求,中国鉴黑担保网怎么样在时任所长马(ma)培华的(de)带(dai)领下(xia),开展了“青海(hai)盐湖(hu)提(ti)锂及资源综合利用产业化示范工程”项目(mu)的(de)研究。

  原创的技术路线 

  锂(li)(li)资(zi)源也是(shi)用(yong)于核(he)能、军工的(de)国家战略资(zi)源,锂(li)(li)资(zi)源储备和(he)提锂(li)(li)技术直(zhi)接(jie)影响(xiang)到国家的(de)战略安(an)全(quan)。

  从全(quan)球储(chu)(chu)量范围来看,盐(yan)(yan)(yan)湖锂(li)的储(chu)(chu)量要(yao)(yao)高于矿石(shi)锂(li)的储(chu)(chu)量,而且盐(yan)(yan)(yan)湖锂(li)资(zi)源(yuan)主要(yao)(yao)分布在南(nan)美洲(zhou)和我(wo)国的青(qing)藏高原地(di)区(qu),青(qing)海省的台(tai)吉乃尔(er)盐(yan)(yan)(yan)湖和一里(li)坪(ping)盐(yan)(yan)(yan)湖是(shi)柴达木盆地(di)锂(li)富集矿区(qu)。上世(shi)纪(ji)90年代,南(nan)美洲(zhou)就已(yi)经(jing)成功(gong)开(kai)发了镁(mei)锂(li)比值(zhi)为6:1的盐(yan)(yan)(yan)湖提锂(li)技(ji)术。

  但是,相较于(yu)南美(mei)洲,我(wo)国(guo)盐湖(hu)的(de)镁锂比值(zhi)普遍过(guo)高,镁锂分离技术的(de)难(nan)度很大(da)。中科(ke)院(yuan)青(qing)海盐湖(hu)所研(yan)究员王(wang)敏告(gao)诉《中国(guo)科(ke)学报(bao)》记者,东台吉乃(nai)尔(er)盐湖(hu)的(de)镁锂比值(zhi)为(wei)40:1,一里坪盐湖(hu)的(de)中间(jian)值(zhi)高达100:1,察尔(er)汗(han)盐湖(hu)甚至接近2000:1,“这(zhei)是我(wo)国(guo)高镁锂比盐湖(hu)提(ti)锂技术上(shang)存在(zai)的(de)一大(da)世界性难(nan)题”。

  如(ru)何破(po)局?时任(ren)所长马培(pei)华对沉淀法(fa)(fa)(fa)、煅烧法(fa)(fa)(fa)、盐析法(fa)(fa)(fa)、萃取法(fa)(fa)(fa)等化学(xue)法(fa)(fa)(fa)路(lu)线的技术缺陷(xian)有着深刻的体会(hui)。通(tong)过总结以往的经验教训,马培(pei)华认识(shi)到,要(yao)真正解决(jue)制约我国盐湖(hu)开发走向大规(gui)模(mo)综合利用的瓶颈问题必须摒弃以往高(gao)物耗(hao)、高(gao)能耗(hao)、三废排放(fang)量多的化学(xue)过程,开创一种高(gao)效分(fen)离提(ti)锂(li)模(mo)式(shi)。

  但正(zheng)是(shi)基于这些传(chuan)统(tong)的(de)方(fang)(fang)法(fa),上(shang)世纪90年代末,马培华(hua)带领的(de)科研团队探索出从高镁(mei)锂(li)比盐(yan)湖卤水中(zhong)低(di)成本、清(qing)洁提锂(li)的(de)方(fang)(fang)法(fa)——离子(zi)选择(ze)迁移(yi)分(fen)离方(fang)(fang)法(fa),也(ye)就是(shi)现在的(de)离子(zi)选择(ze)膜分(fen)离方(fang)(fang)法(fa)。随后,盐(yan)湖所与新西(xi)兰太平(ping)洋(yang)锂(li)业(ye)合资成立了青海锂(li)业(ye)有限公司,由盐(yan)湖所负责运(yun)行实施(shi),准备做出一套完整的(de)产业(ye)化样(yang)本再(zai)加以推广(guang)。

  但这在(zai)当时引来(lai)了不少人质疑,盐(yan)湖所在(zai)产(chan)业化(hua)、工程化(hua)方面是(shi)否具(ju)备足够的经验和资金,再加上当时同期(qi)起步的还有(you)实(shi)力雄厚的中信国安和盐(yan)湖集团(tuan),这让项(xiang)目的实(shi)施(shi)在(zai)当时一度饱受争议。

  后来,由于青海锂(li)(li)(li)业(ye)在东(dong)台产业(ye)化(hua)项目建设(she)过程中资金短缺(que),项目的(de)(de)产业(ye)化(hua)进度(du)也一度(du)被(bei)迫停滞。2005年(nian),在西部矿业(ye)介(jie)入企业(ye)重组(zu)后,东(dong)台项目开(kai)始正式建设(she),在短短两年(nian)的(de)(de)时间内,就实现了3000吨碳(tan)酸(suan)锂(li)(li)(li)产业(ye)化(hua)项目的(de)(de)产品下线,生产出(chu)的(de)(de)碳(tan)酸(suan)锂(li)(li)(li)主含量达到(dao)99.7%,达到(dao)了锂(li)(li)(li)电池(chi)用的(de)(de)碳(tan)酸(suan)锂(li)(li)(li)标准。

  艰难的建设过程 

  从建设到投产仅用了两年的时间,但期间日(ri)日(ri)夜夜的奋战,对于东台项目团队来说(shuo),虽隔(ge)经年,却仍然记忆(yi)犹新(xin)。

  由于从(cong)高镁锂(li)比盐(yan)湖卤水中(zhong)高效提取锂(li)的工业化(hua)(hua)生产在(zai)国内仍然是(shi)空白(bai),因此(ci)无论在(zai)实(shi)验室研究、小试(shi)、中(zhong)试(shi),还是(shi)产业化(hua)(hua)项目时(shi),没有适用(yong)的设(she)备(bei)装(zhuang)置是(shi)摆在(zai)中(zhong)科(ke)院(yuan)青海盐(yan)湖所(suo)研究员、产业化(hua)(hua)项目提锂(li)技术现场负责人邓(deng)小川面前的一大难题(ti)。

  首先,如何(he)选择分离(li)(li)(li)设(she)备材(cai)料,邓小川和(he)团队下(xia)足(zu)了功夫。分离(li)(li)(li)装置(zhi)对隔室的(de)(de)(de)密封性要求(qiu)很高(gao),隔板材(cai)料既要有弹性,又(you)要有塑性,而且隔板厚度要小于(yu)(yu)1毫米。但是,国外进口(kou)的(de)(de)(de)装置(zhi)价格(ge)高(gao)昂,国内(nei)的(de)(de)(de)工(gong)业材(cai)料和(he)制造技(ji)术又(you)过于(yu)(yu)薄弱。整(zheng)整(zheng)两个(ge)月,邓小川和(he)团队扑在(zai)位于(yu)(yu)浙(zhe)江省的(de)(de)(de)一家(jia)国内(nei)厂家(jia),通(tong)(tong)过物理复(fu)合足(zu)足(zu)做了七层材(cai)料,才把分离(li)(li)(li)装置(zhi)的(de)(de)(de)内(nei)外泄(xie)漏问题解决。通(tong)(tong)过中试运行,他(ta)们(men)(men)又(you)发现(xian)国产分离(li)(li)(li)装置(zhi)在(zai)多(duo)个(ge)方(fang)面难以满(man)足(zu)分离(li)(li)(li)工(gong)艺的(de)(de)(de)特殊要求(qiu),遇到了产业化技(ji)术瓶颈。他(ta)们(men)(men)只好购置(zhi)进口(kou)设(she)备,但进口(kou)设(she)备同样存(cun)在(zai)泄(xie)漏指标超过合同规(gui)定指标的(de)(de)(de)问题。最后他(ta)们(men)(men)只能再通(tong)(tong)过谈判,更换隔板材(cai)料改进密封效果。

  “记得(de)2006年春节过后,我到(dao)外地出差,进行相关设(she)备材料采购(gou)的谈判,结果(guo)发生车祸,一度收(shou)到(dao)病(bing)危通知(zhi)单。”邓小川说,他(ta)在病(bing)床上一躺就是两个月(yue),“大部分的技术实施都由(you)我负责,其(qi)他(ta)人没办法(fa)替(ti)代(dai)。整个项目因此耽误,当时心里十分着急。”

  项(xiang)目产业化(hua)时(shi)工(gong)艺设(she)计(ji)出现(xian)问题(ti)、主要进口设(she)备和(he)外围国内配套设(she)备之间不兼容、安装生产车间时(shi)工(gong)程设(she)计(ji)出现(xian)偏差、投料运行时(shi)管道(dao)爆(bao)裂(lie)……一路走来,东台项(xiang)目遇到了诸多(duo)障碍,但(dan)也正是这(zhei)些困难(nan),让(rang)他们(men)得以为项(xiang)目的正式投产积(ji)累经验。

  2007年(nian)国庆(qing)期(qi)间,马培华专程从北(bei)京赶(gan)回来,七天一直驻扎在现(xian)场,希望(wang)看到项目的(de)正式(shi)投产(chan)。但不巧(qiao)的(de)是(shi),调试中间出现(xian)了问题,导致马培华没能见(jian)证第(di)一批产(chan)品(pin)(pin)。但是(shi)他也给(ji)邓小川留下了指(zhi)示:“第(di)一次投料出来的(de)产(chan)品(pin)(pin)要达到合格。”

  为(wei)了这个目标,当时所有课题组成员基(ji)本(ben)上(shang)都(dou)一周没合眼(yan)。但现(xian)场(chang)测试(shi)出的(de)(de)料液(ye)结(jie)果也相当令人振奋。“结(jie)果超(chao)出了我们(men)的(de)(de)预计(ji)。”邓小(xiao)川回忆道(dao),“镁的(de)(de)分离率基(ji)本(ben)达(da)到95%以上(shang),第一次(ci)拿到的(de)(de)数据(ju)中(zhong)(zhong)富锂(li)料液(ye)的(de)(de)镁锂(li)比竟达(da)到0.2~0.3,这在百(bai)吨级规模的(de)(de)中(zhong)(zhong)试(shi)中(zhong)(zhong)都(dou)没得(de)到这个数据(ju)。”

  他们的辛(xin)苦,终于没有(you)白费。

  示范意义显著 

  邓小(xiao)川介绍说,盐湖研(yan)究所东台基地的科研(yan)工(gong)作开发了高镁(mei)(mei)卤(lu)水中镁(mei)(mei)锂高效分离技(ji)术,利用(yong)碳酸锂制取(qu)工(gong)程技(ji)术获得产品(pin)纯(chun)度(du)在(zai)99.5%以(yi)上的技(ji)术级碳酸锂。

  此外,盐(yan)(yan)(yan)湖所还针对(dui)青海东台锂矿盐(yan)(yan)(yan)湖的(de)化学组分和当地气候特点,系统地研究了(le)卤水中钠(na)盐(yan)(yan)(yan)、钾盐(yan)(yan)(yan)、锂盐(yan)(yan)(yan)、硼酸盐(yan)(yan)(yan)的(de)浓缩分离技术,有效地利用了(le)盐(yan)(yan)(yan)湖卤水中的(de)有益组分,实现(xian)了(le)资(zi)源的(de)可持续发(fa)展。

  目前(qian),一(yi)期12万(wan)平方米盐田(tian)(tian)的(de)成功修建和盐田(tian)(tian)两年多的(de)连(lian)续运转,为二期4平方千(qian)米盐田(tian)(tian)施工设计(ji)提供了许多可以借鉴的(de)宝贵经(jing)验。2010年,项目计(ji)划在东台区(qu)域进行二期扩建,建成2万(wan)吨碳酸锂(li)的(de)生产规模。

  二(er)期扩建是青(qing)海(hai)盐(yan)湖提锂及资(zi)源综合(he)利用高(gao)新技术产业化(hua)示范(fan)工程项(xiang)目中重点(dian)工程之一(yi),也为(wei)项(xiang)目的(de)顺(shun)利实施成功(gong)地(di)迈出了第一(yi)步。

  “当(dang)年和东台(tai)项目同时启动的三条路线的盐(yan)湖提锂产业化(hua)项目,目前只有东台(tai)项目运行(xing)良好(hao),经济效(xiao)益显著,这足以证明当(dang)初的选择是对的。”回顾过去,王敏不禁(jin)感(gan)叹。

    《中国科学报》 (2015-07-13 第6版 进展)

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