馬培華認識到,要真正解決制約我國鹽湖開發走向大規模綜合利用的瓶頸問題必須摒棄以往高物耗、高能耗、三廢排放量多的化學過程,開創一種高效分離提鋰模式。

馬培華:高鎂鋰比鹽湖提鋰 在爭議中完美蛻變

  鹽田成品鋰鹵礦 青海鹽湖所供圖

  面對國家對于鋰資源的戰略需求,中國科學院青海鹽湖研究所在時任所長馬培華的帶領下,開展了“青海鹽湖提鋰及資源綜合利用產業化示范工程”項目的研究。

  原創的技術路線

  鋰資源也是用于核能、軍工的國家戰略資源,鋰資源儲備和提鋰技術直接影響到國家的戰略安全。

  從全球儲量范圍來看,鹽湖鋰的儲量要高于礦石鋰的儲量,而且鹽湖鋰資源主要分布在南美洲和我國的青藏高原地區,青海省的臺吉乃爾鹽湖和一里坪鹽湖是柴達木盆地鋰富集礦區。上世紀90年代,南美洲就已經成功開發了鎂鋰比值為6:1的鹽湖提鋰技術。

  但是,相較于南美洲,我國鹽湖的鎂鋰比值普遍過高,鎂鋰分離技術的難度很大。中科院青海鹽湖所研究員王敏告訴《中國科學報》記者,東臺吉乃爾鹽湖的鎂鋰比值為40:1,一里坪鹽湖的中間值高達100:1,察爾汗鹽湖甚至接近2000:1,“這是我國高鎂鋰比鹽湖提鋰技術上存在的一大世界性難題”。

  如何破局?時任所長馬培華對沉淀法、煅燒法、鹽析法、萃取法等化學法路線的技術缺陷有著深刻的體會。通過總結以往的經驗教訓,馬培華認識到,要真正解決制約我國鹽湖開發走向大規模綜合利用的瓶頸問題必須摒棄以往高物耗、高能耗、三廢排放量多的化學過程,開創一種高效分離提鋰模式。

  但正是基于這些傳統的方法,上世紀90年代末,馬培華帶領的科研團隊探索出從高鎂鋰比鹽湖鹵水中低成本、清潔提鋰的方法——離子選擇遷移分離方法,也就是現在的離子選擇膜分離方法。隨后,鹽湖所與新西蘭太平洋鋰業合資成立了青海鋰業有限公司,由鹽湖所負責運行實施,準備做出一套完整的產業化樣本再加以推廣。

  但這在當時引來了不少人質疑,鹽湖所在產業化、工程化方面是否具備足夠的經驗和資金,再加上當時同期起步的還有實力雄厚的中信國安和鹽湖集團,這讓項目的實施在當時一度飽受爭議。

  后來,由于青海鋰業在東臺產業化項目建設過程中資金短缺,項目的產業化進度也一度被迫停滯。2005年,在西部礦業介入企業重組后,東臺項目開始正式建設,在短短兩年的時間內,就實現了3000噸碳酸鋰產業化項目的產品下線,生產出的碳酸鋰主含量達到99.7%,達到了鋰電池用的碳酸鋰標準。

  艱難的建設過程

  從建設到投產僅用了兩年的時間,但期間日日夜夜的奮戰,對于東臺項目團隊來說,雖隔經年,卻仍然記憶猶新。

  由于從高鎂鋰比鹽湖鹵水中高效提取鋰的工業化生產在國內仍然是空白,因此無論在實驗室研究、小試、中試,還是產業化項目時,沒有適用的設備裝置是擺在中科院青海鹽湖所研究員、產業化項目提鋰技術現場負責人鄧小川面前的一大難題。

  首先,如何選擇分離設備材料,鄧小川和團隊下足了功夫。分離裝置對隔室的密封性要求很高,隔板材料既要有彈性,又要有塑性,而且隔板厚度要小于1毫米。但是,國外進口的裝置價格高昂,國內的工業材料和制造技術又過于薄弱。整整兩個月,鄧小川和團隊撲在位于浙江省的一家國內廠家,通過物理復合足足做了七層材料,才把分離裝置的內外泄漏問題解決。通過中試運行,他們又發現國產分離裝置在多個方面難以滿足分離工藝的特殊要求,遇到了產業化技術瓶頸。他們只好購置進口設備,但進口設備同樣存在泄漏指標超過合同規定指標的問題。最后他們只能再通過談判,更換隔板材料改進密封效果。

  “記得2006年春節過后,我到外地出差,進行相關設備材料采購的談判,結果發生車禍,一度收到病危通知單?!编囆〈ㄕf,他在病床上一躺就是兩個月,“大部分的技術實施都由我負責,其他人沒辦法替代。整個項目因此耽誤,當時心里十分著急?!?/p>

  項目產業化時工藝設計出現問題、主要進口設備和外圍國內配套設備之間不兼容、安裝生產車間時工程設計出現偏差、投料運行時管道爆裂……一路走來,東臺項目遇到了諸多障礙,但也正是這些困難,讓他們得以為項目的正式投產積累經驗。

  2007年國慶期間,馬培華專程從北京趕回來,七天一直駐扎在現場,希望看到項目的正式投產。但不巧的是,調試中間出現了問題,導致馬培華沒能見證第一批產品。但是他也給鄧小川留下了指示:“第一次投料出來的產品要達到合格?!?/p>

[責任編輯:陳語]

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