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隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，上游鋰產(chǎn)業(yè)也邁入了發(fā)展的快車道。我國鋰資源稟賦不足的問題向來是發(fā)展路上一塊難移的“攔路石”。面對著藏納了大量鋰資源的鹽湖，眾多研究機構(gòu)、行業(yè)企業(yè)迎難而上，積極探索搬移巨石的可行之法。
在6月6~7日舉行的鋰資源和鋰電新能源論壇上，一個又一個鹽湖提鋰技術(shù)的研究成果展現(xiàn)在聽眾眼前，拓開了一條從“低品礦”到“高質(zhì)量”的前進之路。與會專家認(rèn)為，鹽湖提鋰技術(shù)的創(chuàng)新升級關(guān)乎我國能源安全，關(guān)乎“雙碳”目標(biāo)的如期達成。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展凸顯供需矛盾
我國新能源汽車銷量剛剛經(jīng)歷過一輪爆發(fā)式增長。多氟多新材料股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理趙永鋒指出，從2013年到2022年，我國新能源汽車銷量增長了約380倍，10年間累計銷量達到1594.5萬輛。鋰產(chǎn)業(yè)也隨之突飛猛進，成為當(dāng)下最受矚目的賽道之一。
“新能源汽車行業(yè)的快速增長，在電池和材料領(lǐng)域產(chǎn)生了遞進式需求放大效應(yīng)。我國目前已成為全球最大鋰電材料、電池制造國和最主要的消費市場之一。”五礦鹽湖有限公司副總經(jīng)理張大義表示，我國的鋰資源構(gòu)成中約71%為鹽湖鋰，但多為高鎂鋰比的鹽湖鹵水，作為供應(yīng)主體的鋰精礦、鋰鹽等進口依賴度高，資源缺乏與終端發(fā)展之間存在巨大矛盾。
低鋰含量、高鎂鋰比的鹽湖鹵水通常被稱為“低品礦”。青海鹽湖工業(yè)股份有限公司副總裁馬黎春指出，我國目前已探明的鋰資源量約為320萬噸，其中大多數(shù)為低品礦。我國最大的可溶性鉀鎂鹽礦床察爾汗鹽湖即屬此類鋰礦資源，其鎂鋰比高達500:1。而低鋰鹽湖鹵水提鋰技術(shù)一直是世界性難題，此前沒有可以借鑒的成熟技術(shù)。
“鋰資源是鋰電新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的保障，全球鋰資源的70%都來自鹽湖，鹽湖提鋰技術(shù)的發(fā)展對世界鋰產(chǎn)業(yè)起著至關(guān)重要的作用。”中國無機鹽工業(yè)協(xié)會秘書長葉麗君認(rèn)為，資源供需矛盾是我國鋰產(chǎn)業(yè)的首要矛盾。在市場需求持續(xù)增長的同時，鋰產(chǎn)業(yè)也正面臨著原材料和能源等方面的限制性因素、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級的壓力。
技術(shù)創(chuàng)新為產(chǎn)業(yè)保駕護航
“早在上世紀(jì)50年代，我國就開始開采鹽湖鋰資源。當(dāng)時的鹽湖提鋰技術(shù)并不成熟，主要是機械化采礦和化學(xué)法提鋰，這些方法產(chǎn)生了大量的廢水和尾礦。”葉麗君說，“近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，吸附法、萃取法等提鋰新技術(shù)不斷完善，并廣泛應(yīng)用于我國的鹽湖提鋰領(lǐng)域，鹽湖提鋰技術(shù)正逐漸成熟并展現(xiàn)出創(chuàng)新發(fā)展新活力。”
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員高潔表示，目前鹽湖鹵水提鋰技術(shù)主要包括沉淀法、溶劑萃取法、離子交換吸附法、碳化法等。鹽湖中鋰的含量越高，提鋰成本越低；鎂鋰比越高，則提鋰難度越大。
張大義認(rèn)為，正是因為我國鹽湖不具備南美鹽湖高鋰離子濃度、低鎂鋰比的優(yōu)越資源稟賦，我國鹽湖提鋰技術(shù)反而實現(xiàn)了全球領(lǐng)先。他說道：“綜合考慮對鹵水鋰離子濃度的寬容度、收率、能耗、環(huán)保和經(jīng)濟性等因素，‘吸附+膜分離耦合’技術(shù)成為業(yè)界優(yōu)選，高效、長循環(huán)的吸附劑構(gòu)成其中的核心壁壘。”
青海鹽湖工業(yè)股份有限公司經(jīng)過十余年研究，開發(fā)出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“吸附提鋰+膜分離濃縮耦合技術(shù)”，通過開發(fā)吸附提鋰核心材料吸附劑和提鋰裝置吸附塔等核心技術(shù)，首次實現(xiàn)了超高鎂鋰比鋰的綠色提取。馬黎春介紹說，與其他提鋰技術(shù)相比，該技術(shù)具有設(shè)備簡單、自動化程度高、不污染環(huán)境、母液可循環(huán)利用等優(yōu)點，尤其適用于柴達木盆地的高鎂鋰比鹽湖鹵水。采用該技術(shù)的1萬噸工業(yè)級碳酸鋰裝置已于2018年達產(chǎn)，2萬噸電池級碳酸鋰項目于2021年達產(chǎn)。
鄭州天一萃取科技有限公司開發(fā)了新型堿性溶液提鋰工藝及系統(tǒng)。公司項目經(jīng)理李國偉表示，該工藝系統(tǒng)采用專用提鋰萃取液和萃取工藝，與傳統(tǒng)堿性溶液提鋰工藝相比，具有收率高、設(shè)備少、萃取劑投入量少、投資低等特點，目前已在青海、西藏多個鹽湖提鋰項目中得到應(yīng)用。李國偉認(rèn)為，該技術(shù)未來還可應(yīng)用于從含鋰廢料中回收鋰等領(lǐng)域，具有廣闊前景。
向高質(zhì)量發(fā)展進軍
對于鹽湖提鋰技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，張大義認(rèn)為，基于前期積淀，伴隨下游需求爆發(fā)、資本與人才涌入和更高的ESG標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計未來鹽湖提鋰技術(shù)的成長曲線將更加陡峭，并呈現(xiàn)精細(xì)化、多元化和能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化等趨勢。其中，青海作為全球鹽湖提鋰的技術(shù)高地，將引領(lǐng)工藝從“自然灘曬蒸發(fā)”轉(zhuǎn)向“工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)”。
“經(jīng)過近二十年的技術(shù)迭代、工藝磨合和持續(xù)投入，青海各主力鹽湖均已突破高鎂鋰比鹵水提鋰難題。”張大義說：“青海鹽湖提鋰不僅將迎來長期耕耘的收獲，還將加快建設(shè)世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地，擁抱更大的發(fā)展機遇，肩負(fù)起保障中國鋰資源供應(yīng)安全的重任。”
張大義和中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員高潔都認(rèn)為，未來要注重產(chǎn)學(xué)研各方合作，加大技術(shù)研發(fā)投入，解決產(chǎn)業(yè)化技術(shù)關(guān)鍵問題，加快產(chǎn)業(yè)化提鋰技術(shù)發(fā)展。高潔表示，應(yīng)注重有關(guān)人才的培養(yǎng)，對于技術(shù)創(chuàng)新方面有突出貢獻的技術(shù)人才給予相應(yīng)的獎勵措施，幫助業(yè)內(nèi)企業(yè)突破人才缺乏的困境。
馬黎春則指出，鹽湖鋰資源的可持續(xù)發(fā)展也是當(dāng)下應(yīng)思考的問題。在實現(xiàn)鹵水提鋰技術(shù)創(chuàng)新突破后，還須進一步促進技術(shù)的綠色化和低碳化，以保障鹽湖生態(tài)，實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。
鹽湖提鋰工藝通常需要消耗大量熱能，而提鋰所在企業(yè)所在地區(qū)普遍傳統(tǒng)能源供應(yīng)不足，急需具有經(jīng)濟性的清潔能源和可再生能源進行替代。北京兆陽光熱技術(shù)有限公司的太陽能供能技術(shù)已實現(xiàn)成本低于傳統(tǒng)能源用能成本，目前在青海多個鹽湖提鋰項目和碳酸鋰項目中得到應(yīng)用，有望在未來助力更多企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳提鋰的目標(biāo)。
