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盐湖锂资源:“低品矿” 向“高质量”进军   

A-A+日期:2023-06-09来源:中国化工报    

随着新能源汽车产业的蓬勃发展,上游锂产业也迈入了发展的快车道。我国锂资源禀赋不足的问题向来是发展路上一块难移的“拦路石”。面对着藏纳了大量锂资源的盐湖,众多研究机构、行业企业迎难而上,积极探索搬移巨石的可行之法。

在6月6~7日举行的锂资源和锂电新能源论坛上,一个又一个盐湖提锂技术的研究成果展现在听众眼前,拓开了一条从“低品矿”到“高质量”的前进之路。与会专家认为,盐湖提锂技术的创新升级关乎我国能源安全,关乎“双碳”目标的如期达成。

产业发展凸显供需矛盾

我国新能源汽车销量刚刚经历过一轮爆发式增长。多氟多新材料股份有限公司常务副总经理赵永锋指出,从2013年到2022年,我国新能源汽车销量增长了约380倍,10年间累计销量达到1594.5万辆。锂产业也随之突飞猛进,成为当下最受瞩目的赛道之一。

“新能源汽车行业的快速增长,在电池和材料领域产生了递进式需求放大效应。我国目前已成为全球最大锂电材料、电池制造国和最主要的消费市场之一。”五矿盐湖有限公司副总经理张大义表示,我国的锂资源构成中约71%为盐湖锂,但多为高镁锂比的盐湖卤水,作为供应主体的锂精矿、锂盐等进口依赖度高,资源缺乏与终端发展之间存在巨大矛盾。

低锂含量、高镁锂比的盐湖卤水通常被称为“低品矿”。青海盐湖工业股份有限公司副总裁马黎春指出,我国目前已探明的锂资源量约为320万吨,其中大多数为低品矿。我国最大的可溶性钾镁盐矿床察尔汗盐湖即属此类锂矿资源,其镁锂比高达500:1。而低锂盐湖卤水提锂技术一直是世界性难题,此前没有可以借鉴的成熟技术。

“锂资源是锂电新能源产业可持续健康发展的保障,全球锂资源的70%都来自盐湖,盐湖提锂技术的发展对世界锂产业起着至关重要的作用。”中国无机盐工业协会秘书长叶丽君认为,资源供需矛盾是我国锂产业的首要矛盾。在市场需求持续增长的同时,锂产业也正面临着原材料和能源等方面的限制性因素、技术创新和产业升级的压力。

技术创新为产业保驾护航

“早在上世纪50年代,我国就开始开采盐湖锂资源。当时的盐湖提锂技术并不成熟,主要是机械化采矿和化学法提锂,这些方法产生了大量的废水和尾矿。”叶丽君说,“近年来,随着科学技术的不断发展,吸附法、萃取法等提锂新技术不断完善,并广泛应用于我国的盐湖提锂领域,盐湖提锂技术正逐渐成熟并展现出创新发展新活力。”

中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员高洁表示,目前盐湖卤水提锂技术主要包括沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法、碳化法等。盐湖中锂的含量越高,提锂成本越低;镁锂比越高,则提锂难度越大。

张大义认为,正是因为我国盐湖不具备南美盐湖高锂离子浓度、低镁锂比的优越资源禀赋,我国盐湖提锂技术反而实现了全球领先。他说道:“综合考虑对卤水锂离子浓度的宽容度、收率、能耗、环保和经济性等因素,‘吸附+膜分离耦合’技术成为业界优选,高效、长循环的吸附剂构成其中的核心壁垒。”

青海盐湖工业股份有限公司经过十余年研究,开发出了拥有自主知识产权的“吸附提锂+膜分离浓缩耦合技术”,通过开发吸附提锂核心材料吸附剂和提锂装置吸附塔等核心技术,首次实现了超高镁锂比锂的绿色提取。马黎春介绍说,与其他提锂技术相比,该技术具有设备简单、自动化程度高、不污染环境、母液可循环利用等优点,尤其适用于柴达木盆地的高镁锂比盐湖卤水。采用该技术的1万吨工业级碳酸锂装置已于2018年达产,2万吨电池级碳酸锂项目于2021年达产。

郑州天一萃取科技有限公司开发了新型碱性溶液提锂工艺及系统。公司项目经理李国伟表示,该工艺系统采用专用提锂萃取液和萃取工艺,与传统碱性溶液提锂工艺相比,具有收率高、设备少、萃取剂投入量少、投资低等特点,目前已在青海、西藏多个盐湖提锂项目中得到应用。李国伟认为,该技术未来还可应用于从含锂废料中回收锂等领域,具有广阔前景。

向高质量发展进军

对于盐湖提锂技术未来的发展趋势,张大义认为,基于前期积淀,伴随下游需求爆发、资本与人才涌入和更高的ESG标准,预计未来盐湖提锂技术的成长曲线将更加陡峭,并呈现精细化、多元化和能源结构不断优化等趋势。其中,青海作为全球盐湖提锂的技术高地,将引领工艺从“自然滩晒蒸发”转向“工业化连续生产”。

“经过近二十年的技术迭代、工艺磨合和持续投入,青海各主力盐湖均已突破高镁锂比卤水提锂难题。”张大义说:“青海盐湖提锂不仅将迎来长期耕耘的收获,还将加快建设世界级盐湖产业基地,拥抱更大的发展机遇,肩负起保障中国锂资源供应安全的重任。”

张大义和中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员高洁都认为,未来要注重产学研各方合作,加大技术研发投入,解决产业化技术关键问题,加快产业化提锂技术发展。高洁表示,应注重有关人才的培养,对于技术创新方面有突出贡献的技术人才给予相应的奖励措施,帮助业内企业突破人才缺乏的困境。

马黎春则指出,盐湖锂资源的可持续发展也是当下应思考的问题。在实现卤水提锂技术创新突破后,还须进一步促进技术的绿色化和低碳化,以保障盐湖生态,实现高质量、可持续发展。

盐湖提锂工艺通常需要消耗大量热能,而提锂所在企业所在地区普遍传统能源供应不足,急需具有经济性的清洁能源和可再生能源进行替代。北京兆阳光热技术有限公司的太阳能供能技术已实现成本低于传统能源用能成本,目前在青海多个盐湖提锂项目和碳酸锂项目中得到应用,有望在未来助力更多企业实现绿色低碳提锂的目标。

 

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