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發(fā)布時間：2017-07-26

項(xiàng)目內(nèi)容：

【成果完成人】馬培華 鄧小川 李健 王敏 李法強(qiáng) 溫現(xiàn)明 梁青生 李增榮 朱朝梁 祝增虎

【第一完成單位】 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所

【成果簡介】 1、課題來源與背景 “十五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“鹵水資源綜合利用技術(shù)研究”(編號：2001BA602B)于2001年11月由國家計(jì)字[2001]436號文件批復(fù)，該項(xiàng)目組織單位為青海省科技廳。我國是世界上少數(shù)幾個現(xiàn)代鹽湖發(fā)育的國家之一，鹽湖主要分布在青海、新疆、西藏和內(nèi)蒙古等省區(qū)，特別是中國青海柴達(dá)木盆地，以鹽湖數(shù)量多、類型全、資源豐富、富含稀有元素而著稱于世。在這些鹽湖中，鉀、鋰、硼、鎂和鈉的液、固鹽類礦產(chǎn)儲量十分巨大。富含鉀、鋰、鎂等元素，無機(jī)鹽總儲量達(dá)3780億噸，以初級產(chǎn)品計(jì)的潛在價值預(yù)計(jì)為17萬億元，是巨大的無機(jī)鹽資源寶庫?，F(xiàn)中國青海鋰鉀硼資源綜合利用的主要區(qū)域集中臺吉乃爾鹽湖及周邊區(qū)域，其鹽類型為硫酸鎂亞型鹽湖。硫酸鎂亞型鹽湖中鋰元素及硼元素開發(fā)技術(shù)，受限于鹽湖鹵水的高鎂高硫酸根特性，技術(shù)開發(fā)難度較大。勉強(qiáng)形成的開發(fā)工藝，多因成本過高，不穩(wěn)定產(chǎn)量與較低收率等原因，無法維持正常生產(chǎn)。在青海之外，全國乃至全球的高鎂鋰比硫酸鎂亞型鹽湖，受限于開發(fā)技術(shù)的不成熟，現(xiàn)均未開發(fā)或者只對鉀硼資源進(jìn)行了開發(fā)。如何采用經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法從多元水鹽體系高鎂鋰比鹽湖鹵水中回收鋰，是多年來未攻克的世界性難題。鋰是21世紀(jì)人類生產(chǎn)和生活密切相關(guān)的戰(zhàn)略資源。多年來，鋰在鋰電、玻璃和陶瓷、鋰基潤滑脂等方面的需求穩(wěn)步增長，近年來鋰電在電子產(chǎn)品、新能源汽車以及大規(guī)模儲能方面日益呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢，推動了鋰資源的大規(guī)模開發(fā)。 2、技術(shù)原理及性能指標(biāo) 該項(xiàng)目屬于無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)分離工程、電化學(xué)工程、化工機(jī)械與設(shè)備、化工系統(tǒng)工程與資源經(jīng)濟(jì)學(xué)等交叉學(xué)科的研究范疇。它將選擇性離子遷移分離技術(shù)與鹽湖鋰資源綜合利用工藝有機(jī)結(jié)合，形成了產(chǎn)業(yè)化綠色環(huán)保技術(shù)。解決了高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖鹵水鹽田法富集、濃縮鋰的生產(chǎn)工藝，鹽田法生產(chǎn)的濃縮鹵水中鎂鋰分離、碳酸鋰制備等關(guān)鍵技術(shù)問題，形成和完善了若干生產(chǎn)線和研究開發(fā)基地，完成了年產(chǎn)3000噸碳酸鋰的試驗(yàn)示范工程。 考核指標(biāo)： (1)濃縮鹵水LiCl含量≥2%，LiCl收率≥65%; (2)鋰的分離：鋰的收率≥85%; (3)制取碳酸鋰：收率≥85%，純度≥99.5%，其中Fe≤0.0002%，B≤0.0001%; (4)碳酸鋰成本：≤13000元/噸; 3、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性 該項(xiàng)目首次系統(tǒng)地探索了低成本從高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖鹵水中鎂鋰分離的技術(shù)難題，構(gòu)建了高鎂鋰比鹽湖鋰資源選擇性分離提取模式，闡明了影響鎂鋰分離的基本物理化學(xué)機(jī)理，開發(fā)出了由自主知識產(chǎn)權(quán)的“高鎂鋰比鹽湖鹵水鋰鹽生產(chǎn)的選擇性離子遷移分離工藝和技術(shù)”;對鹽湖鹵水鹽田法富集及鈉、鉀、鎂、硼等元素分階段析出規(guī)律等相化學(xué)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并對鹽田運(yùn)行的工程化設(shè)計(jì)了操作流程和設(shè)計(jì)方案;對鎂鋰分離后的富鋰鹵水展開碳酸鋰制備技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備工程化的技術(shù)研究，使得碳酸鋰產(chǎn)品符合國際市場的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。 經(jīng)七年以來的生產(chǎn)運(yùn)行表明：該工藝技術(shù)完全符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的要求，符合綠色制造和環(huán)境友好的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)要求，鎂鋰分離效果好，資源綜合利用程度高，直接在工業(yè)生產(chǎn)線上生產(chǎn)出主純度達(dá)到99.6%以上的碳酸鋰產(chǎn)品(中國電池級碳酸鋰電池標(biāo)準(zhǔn)為主純度99.5%)。碳酸鋰生產(chǎn)成本同Chemetall、FMC、SQM的生產(chǎn)成本相比，處于同一水平或者具有一定的優(yōu)勢。 核心發(fā)明： (1)國內(nèi)首次將選擇性離子遷移分離提鋰方法用于處理含有大量堿金屬、堿土金屬氯化物、硼酸鹽和硫酸鹽等成分的復(fù)雜鹽溶液體系-高濃鹽湖鹵水。采用該方法，一次實(shí)現(xiàn)鎂、鈣離子同鋰離子，硼酸根、硫酸根離子同氯離子的分離，使得鋰鹽獲得有效富集，而鎂鹽、鈣鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等雜質(zhì)成分被大量截留分離。 (2)國內(nèi)外首次采用多級多段耦合、連續(xù)進(jìn)出料的高效分離富集方式處理高鎂鋰比鹽湖鹵水，提高鎂、硼、硫酸根的脫除率，最終濃縮液出料為富鋰鹵水，經(jīng)精制除雜后可用于生產(chǎn)鋰鹽。鋰的收率可達(dá)85%以上，Mg2+的脫除率≥95%，B的脫除率≥99%，SO42-的脫除率≥99%。 (3)高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖鹵水鹽田相分離及鋰、鉀、硼綜合利用集成技術(shù)。 (4)富鋰鹵水深度除雜制備碳酸鋰技術(shù)——產(chǎn)品符合青海省地方標(biāo)準(zhǔn) DB63/T 1113-2012 鹵水電池碳酸鋰的要求。 獲得國家授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng);起草并獲頒鹵水碳酸鋰產(chǎn)品地方標(biāo)準(zhǔn)2件。榮獲2011年度青海省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，第六屆周光召基金會“技術(shù)創(chuàng)新獎”。 4、技術(shù)的成熟程度，適用范圍和安全性 通過對“青海高鎂鋰比鹽湖提鋰及資源綜合利用”產(chǎn)業(yè)化示范和“青海東臺吉乃爾鹽湖鋰鉀硼礦產(chǎn)資源開發(fā)利用”產(chǎn)能建設(shè)，解決了5個問題：產(chǎn)品成本要有國際競爭力;做到資源綜合利用;操作過程簡單易行，適合當(dāng)?shù)貤l件;產(chǎn)品質(zhì)量好，符合國際市場要求;資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。目前已在青海東臺鹽湖地區(qū)建成10000噸碳酸鋰、125000噸硫酸鉀和2500噸硼酸產(chǎn)能，為最終將建成20000噸碳酸鋰、150000噸硫酸鉀和15000噸硼酸規(guī)模奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，同時，青海鹽湖研究所將該成果繼續(xù)在高鎂鋰比鹽湖開發(fā)中推廣應(yīng)用。 該成果可推廣應(yīng)用于我國及世界儲量豐富的高鎂鋰比鹽湖、地?zé)?、油田鹵水鋰資源開發(fā)。

【成果類別】 應(yīng)用技術(shù)