新工艺的创新性和难度达到国际领先水平

      12月28日，从中国科学院过程工程所获悉，由该所开发成功的“碳酸盐型盐湖多官能团螯合萃取——三相反应提锂”新技术近日在北京通过了中国有色金属工业协会组织专家科技成果评价。

      中国科学院费维扬院士担任组长，中国工程院多吉院士担任副组长的评价专家组，针对该新技术工艺流程、中试设备运行以及环境与经济效益等进行评价后，一致认为，该项目整体达到了国际先进水平，其中新工艺的创新性和难度达到国际领先水平，具有显著的经济、社会和环境效益。

      锂是关键的能源金属，在电子器件、新能源汽车以及储能领域具有广泛应用。近年来锂消费增速明显，从2010年11.3万吨（以碳酸锂计）迅速增长至2020年的34.4万吨，预计2030年将增至100万吨以上，低成本、高效开发利用锂资源是满足锂消费快速增长的唯一途径。

      据介绍，西藏低镁盐湖多为碳酸型盐湖，其中结则茶卡和扎布耶储量最大，分别为200万吨和180万吨（碳酸锂），占藏区盐湖总储量的30%以上，目前工业上主要采用“太阳池法”提锂，该方法在太阳池中将碳酸型盐湖卤水蒸发浓缩，利用卤水中自有的碳酸根形成50%-60%的碳酸锂粗品，再运输至甘肃白银市异地精炼得到高纯锂产品。如何针对西藏地区盐湖锂资源特点，开发高效、低成本、环境友好的新技术与工艺成为备受业内外关注的难题。

      据了解，根据西藏盐湖资源禀赋以及生态环境特点，中科院过程所齐涛和朱兆武研究员团队自主研发了多官能团螯合萃取体系，通过“预处理—萃取—反萃—热解”等工艺流程，首次在西藏地区实现了卤水直接制备电池级碳酸锂。工艺流程中构建了“钙循环”、“碳循环”、“水循环”和“萃取体系循环”四个循环体系，使得技术的能耗、物耗和水耗与其他技术相比均处于较低水平，保证了技术的高清洁度，同等规模的碳酸锂产能下，新工艺对电力、淡水等辅料的需求量较其他工艺更低。

       2021年8月，该项目团队与西藏国能矿业发展有限公司、上海意定新材料科技有限公司合作，建成碳酸锂中试生产线，以结则茶卡盐湖卤水为原料，经过CaO除镁、萃取洗涤、碳化反萃、热解等工艺一步制备高纯度碳酸锂产品，打通了全部工艺流程。并于10月底完成全部试验，生产出数吨准电池级碳酸锂产品。运行结果表明，锂综合收率90%以上，碳酸锂产品纯度99.5%以上，部分产品达到电池级标准，成为全球首个在海拔4600米以上建成并投产的盐湖提锂中试生产线。

       据介绍，为了保护当地的生态系统，研究团队和生产企业贯彻“绿水青山就是金山银山”的生态理念，对工艺的清洁度进行了严格的把控。从工艺设计的源头，就避免了废渣和废气的大量产生，尽可能的实现辅料的全循环。同时对外界最为关心的萃取剂对水质影响问题，研究团队选择了水溶性极低的萃取体系，保证萃取剂的无毒无害。全流程仅有提锂萃余液唯一一个水出口，便于严格把控出口水质，通过设置“澄清槽、储罐、多道树脂除油”等多项措施，保证出水中COD处于极低水平，经过国际权威机构SGS检测，处理后的萃余液COD远低于国标要求，其总氮、氨氮、总磷和重金属等含量都远远优于国家标准要求。生产企业时刻监控水质情况，确保进入生态系统的水质达到国家和自治区相关要求。该技术的成功应用将为西藏地区碳酸型盐湖卤水锂资源高效绿色开发利用提供新途径。

       据悉，该新技术已获授权中国发明专利1项，实用新型3项，申请PCT专利1项。具有四大优势，一是开发了新型螯合萃取剂，锂选择性高且无毒无害，环境友好；二是采用CO₂气液液三相反萃锂，避免了强酸引起的设备腐蚀及环境污染；三是建立了碳酸氢锂溶液直接热解制备高纯度碳酸锂工艺，实现碳酸锂短流程生产；四是将CaO与盐湖CO₃²⁻结合CO₂双循环，实现了辅料的低消耗和碳的低排放，能够满足西藏地区环境保护要求。