鹽湖提鋰有新招！或能大幅降低鋰電成本

　　 近日，中國科學院過程工程研究所（以下簡稱中科院過程所）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，評價會由中國有色金屬工業協會組織召開，中國科學院院士、清華大學教授費維揚擔任評價專家組組長。

　　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會得到很大改善。“當前鋰鹽生產的對外依存度達70%多，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。待新技術得到規模化應用后，其成本會大幅降低。”評審會現場，朱兆武告訴《中國科學報》。

　　鹽湖提鋰需“量體裁衣”

　　作為關鍵的能源金屬，鋰在電子器件、新能源汽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。

　　高消費的同時高度依賴進口，“我國進口來的鋰礦石，運輸成本本就很高，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，剩下的90%多都是雜質，算下來的總成本達15萬/噸。到了終端產品的新能源車，價格肯定要賣的更貴。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。

　　但我國的鋰資源并不缺乏，其儲量豐富，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鹽湖和西藏鹽湖中。

　　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、溫度等都不同，很難有一種提鋰技術可以‘包打天下’，因此就需要針對鹽湖自身的資源稟賦，去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，是擺在科學家們面前的一道難題。

　　高鎂鹽湖，鋰鎂分離是關鍵

　　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比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的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。

　　基于其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，能夠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，已生產了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1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。

　　有效緩解鋰資源進口依賴

　　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。

　　但西藏有其得天獨厚的優勢，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，分別有200萬噸和180萬噸（碳酸鋰當量），占藏區鹽湖總儲量的30%左右。

　　“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。

　　據了解，目前工業上主要采用的太陽池法提鋰，在太陽池中將碳酸型鹽湖鹵水蒸發，濃縮利用鹵水中自有的碳酸根，形成50%-60%的碳酸鋰粗品，再運輸至甘肅白銀，進行異地精煉后得到高純鋰產品，產量為5000噸/年。

　　經過多年的試驗研究，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，與其它技術相比，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，在西藏阿里結則茶卡鹽湖礦區建成了全球最高海拔（4600m）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。”