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“就像生孩子一樣。”日前，五礦鹽湖有限公司（以下簡稱五礦鹽湖）副總經(jīng)理張大義在接受《中國科學報》采訪時難掩興奮之情，六年孕育，一里坪鹽湖提鋰的往事歷歷在目：從2011年在“鳥不拉屎”的一里坪鹽湖扎帳篷采樣，到2012年與中國科學院青海鹽湖研究所合作；從實驗室小試初成，到2017年中試取得成功，再到2018年萬噸碳酸鋰產品成功下線……

看著白色粉末狀的碳酸鋰緩緩從設備中流出，中科院青海鹽湖所鹽湖資源化學重點實驗室主任、研究員王敏露出欣慰的笑容，因為她知道，由青海鹽湖所與五礦鹽湖共同研發(fā)的“梯度耦合膜分離技術”已在鹽湖鋰資源開發(fā)領域獲得成功應用。

尋找綠色分離技術

中國的鋰儲量約占世界的三分之一，但直到20世紀末，中國的鋰鹽消費市場都一直被國外壟斷。“因為鹽湖里鎂的含量高、鋰的含量低，高鎂鋰比的鎂鋰分離是一個世界性技術難題，也成為中國鹽湖鋰資源開發(fā)的瓶頸。”王敏說。

2011年，五礦鹽湖開始對一里坪鹽湖采樣分析。張大義回憶，當時鹽湖提鋰的工藝路線只有電滲析法、煅燒法、吸附法和萃取法。“但是，這些工藝路線都處在完善階段，碳酸鋰產量低。”

青海省有大大小小33個鹽湖，高鎂鋰比是它們共同的特征，但每個鹽湖的鎂鋰比又各不相同。“鹵水成分與一里坪鹽湖相似的西臺鹽湖使用煅燒法，但這種方法成本高，環(huán)境污染大，經(jīng)濟效益也不高。”張大義說，以往的技術路線不能照搬，在總結各種工藝路線的優(yōu)缺點后，五礦鹽湖決定自主研發(fā)適合一里坪鹽湖鎂鋰分離的技術路線。

“我們起步晚，不能再使用落后的技術路線。”張大義說，當時，公司有意向引進德國的化學法合成技術，但該技術工程化難度大，成本也比較高。經(jīng)過討論，五礦鹽湖決定采取“兩條腿走路”的方法，同時委托多方開發(fā)鋰資源提取的工藝技術路線。

中科院青海鹽湖所就是被委托方之一。

鹽湖提鋰技術PK賽

早在2007年，中科院青海鹽湖所就進入了張大義的關注范疇。他告訴記者：“中科院青海鹽湖所是我國唯一專門從事鹽湖研究的科研機構，當時，最先進的電滲析法碳酸鋰提取工藝就是他們研發(fā)出來的。”

2007年，中科院青海鹽湖所團隊在東臺吉乃爾鹽湖實現(xiàn)了鹽湖提鋰及資源綜合利用項目建成投產，年產3000噸碳酸鋰、25000噸硫酸鉀和2500噸硼酸，成為當時最先進的碳酸鋰提取工藝。王敏就是該研發(fā)團隊的主要成員之一。

2013年，五礦鹽湖正式拿到一里坪鹽湖的采礦權，與王敏團隊的合作也全面展開。王敏表示，接到任務后，針對一里坪鹽湖鹵水的特點，團隊設計了一條綜合利用、綠色開發(fā)的工藝技術路線——“梯度耦合膜分離技術”。

從2014年到2015年，國內其他研究院所也一直不斷提供一里坪鹽湖提鋰技術路線方法。直到2016年，中國五礦集團（五礦鹽湖上級單位）才最終確定了王敏團隊的技術路線并開始中試。

“天上無飛鳥，地下不長草。一日有四季，風吹鹽沙跑。”這是人們對青海柴達木盆地地理氣候環(huán)境的生動概括。話雖如此，但未曾真正涉足柴達木的人，很難真正領略其苦澀神韻。

柴達木盆地本屬無人區(qū)，方圓幾百公里人跡罕至，直到鹽湖產業(yè)化基地的誕生和中國天然氣總公司氣田建設的開啟，沉睡數(shù)億年的柴達木腹地才算真正有了些“人氣”。

王敏回憶，一里坪鹽湖開發(fā)之初，氣候條件和工作環(huán)境極其惡劣，水、電、氣等基本生活所需無法得到保障。晝夜溫差大，冬季夜間氣溫低至零下28℃，夏季白天高達近40℃；不僅缺氧，更沒有通信，就連餐飲都很困難，生活用水、蔬菜、水果要從500公里之外的格爾木去拉。

為了采集基礎技術數(shù)據(jù)，王敏團隊和五礦鹽湖的科研人員在一里坪鹽湖一呆就是幾個月。“我們就是搞這個事業(yè)的人，在那里呆兩個多月，沒啥感覺。要是第一次去的人，恐怕呆不住。”張大義說。

2018年11月，正是鹽湖最寒冷的季節(jié)，王敏團隊在一里坪鹽湖堅守60余天，直到萬噸級碳酸鋰產品成功下線。

合作成功的基礎

鹽田蒸發(fā)、提鋰、提硼、提鎂……六年的孕育，一項項擁有自主知識產權的技術成果轉化，見證了中科院青海鹽湖所與五礦集團的成功合作。

“企業(yè)對科研院所技術原創(chuàng)性的認可，是雙方合作的基礎。”王敏說。在實驗室里，團隊設計了鎂鋰分離等關鍵技術的工藝開發(fā)，突破了“梯度耦合膜分離技術”工程化應用的技術瓶頸。“中試和工業(yè)化過程中，難免會遇到各種各樣的小問題，項目六年來進展順利，與企業(yè)對技術的認可、科研院所與企業(yè)的充分溝通密不可分。”

總結多次與企業(yè)的合作經(jīng)歷，王敏認為，合作第一階段應以科研院所為主體，開展研發(fā)。第二階段應以企業(yè)為主體，實施工程化。在第二階段，科研人員與企業(yè)相關技術人員應充分溝通交流。“針對出現(xiàn)的問題，與現(xiàn)場的生產班組積極配合，做工程化的技術改進，最終實現(xiàn)產業(yè)化并推廣應用。”

目前，一噸碳酸鋰市場價6.5萬～8.5萬元，這條萬噸級生產線將為五礦集團帶來每年7億元左右的產值。

王敏表示，一里坪鹽湖晶間鹵水鉀、硼、鋰、鎂資源提取路線，具有普遍適應性，綠色環(huán)保，可以為柴達木地區(qū)富鋰鹽湖鹵水資源的綜合開發(fā)利用提供產業(yè)化示范，也可以為我國其它地區(qū)鹽湖鋰資源開發(fā)和綜合利用提供技術支撐，對實現(xiàn)我國鹽湖鋰資源高效、綠色開發(fā)和資源循環(huán)利用，推進青海省千億元鋰電產業(yè)發(fā)展具有重要意義。

五礦鹽湖總經(jīng)理李增榮表示，未來，五礦鹽湖還將與中科院青海鹽湖所共同合作，積極探索碳酸鋰產品的多元化開發(fā)及下游產品的深加工，并對目前鎂鋰分離工藝技術繼續(xù)優(yōu)化和完善。