镁锂“连体婴”世界性难题成功“分离”的背后……

  • 张蕴 (兰州分院)
  • 创建于 2017-12-22
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  近半个世纪以前,连体婴儿分离手术曾被视为“世界性难题”,几十年间,随着检查仪器的现代化,麻醉、外科手术水平的提高,现如今,“连体婴儿分离术”已广泛应用到世界各地;

  而在金属材料领域,也有一对不为人知的“连体婴儿”亟待分离,他们相互依存共生共长达数千年之久,他们的“分离”术,成为全世界最难攻克的技术之一。

  这对“兄弟”,便是镁和锂。

  刚刚闭幕的第十九届中国专利奖颁奖大会上,中国科学院青海盐湖研究所研究员邓小川代表研发团队接过一座沉甸甸的奖杯,为世人揭开了攻克“从盐湖卤水中分离镁和浓缩锂的方法”这一世界性难题的神秘面纱,世界屋脊青海,为世界献出了一份弥足珍贵的“提锂”样本......

  镁锂“连体婴”分离由来

  高原寒冬,一眼望去,青海柴达木盆地冷的像一座”空城“。然而此时本应停产的西矿集团青海锂业有限公司车间内,却是一副副“撸起袖子加油干”的火热场面。

  这一火热场面,源于电池级碳酸锂供不应求的市场现状。得益于“高镁锂比盐湖卤水低成本镁锂分离”重大专利带来的成果转化,青海锂业取得了2014年至2016年共产出碳酸锂1.56万吨、新增销售额11.7亿元、新增利润5.2亿元的喜人成就。

  “高镁锂比盐湖卤水低成本镁锂分离”是何来头,又为何要分离?对此,中国科学院青海盐湖研究所研究员、盐湖提锂核心专利第二发明人邓小川接受了本报记者专访。“高镁锂比盐湖卤水绿色低成本镁锂分离是世界性难题,也是盐湖提锂工艺之关键和资源综合利用瓶颈。2015年中国新能源汽车迅速发展,需求传导至锂离子动力电池、锂电池材料直至碳酸锂,而盐湖中含有大量的镁锂钾资源,锂资源的提取又是实现资源综合利用的关键核心技术。且国外盐湖资源镁锂比低,提取难度不大,中国锂资源储量最大的青海盐湖却是镁锂比高,国外技术难以应用,自主提锂势在必行。”

  原来,90年代初,国外攻克了盐湖提取碳酸锂资源的技术,使得成本大幅度降低50%以上,国内市场遭受重创,碳酸锂价格大跌,国内碳酸锂市场倚赖进口的局面宣布到来。

  直到20世纪末,由于国内没有掌握分离提取技术,不少矿产元素市场一直被国外垄断,陷入了受制于人的尴尬境地。

  从实验室到戈壁滩的“盐湖情怀”

  目光锁定青海,被誉为“聚宝盆”的柴达木盆地,是世界第三大、中国第一大盐湖地区,蕴含极其丰富的钠、镁、锂、钾等矿产元素。目前,全球已查明的锂资源储量为3400万吨,青海盐湖锂资源占全球盐湖锂储量的30%左右,占我国锂资源总储量的71%,但多数盐湖的镁/锂比值高达35~2100。

  坐拥如此丰沛的盐湖锂资源只得望“锂”兴叹,如何突破技术瓶颈,令化学性质非常相近的镁锂成功“分离”,从而实现高品质锂资源的“物尽其用”,这是摆在政府及科学家面前的一道难题。

  在几代盐湖科技工作者长期研究积累的基础上,90年代初,时任中国科学院青海盐湖研究所所长的马培华及其提锂团队在高寒缺氧、孤寂苍凉的青海盐湖“无人区”,面对极艰苦的戈壁工作、生活环境,历经近20年的基础研究、科技攻关和应用实践,系统研究了复杂盐溶液体系镁锂分离的基本物化机理,构建了选择性分离提锂的新模式,开发了“选择性离子迁移”高效膜分离绿色新方法及装置,首次创立了我国高镁锂比盐湖提锂及资源综合利用技术体系,取得了一系列重大创新成果,解决了高镁锂比盐湖提取锂盐这一全球性难题,与国内外同类技术相比具有绿色、高效、低能耗、低物耗,产品成本低,纯度高等优点,达到国际领先水平。

  这一核心技术,填补了全球高镁锂比盐湖绿色、低成本工业化提锂的空白。

  “目前,青海盐湖资源开发程度和技术成熟度在中国是最高的。”邓小川这样形容。

  无疑,在打造“生态强省”的高原青海,清洁高效提锂密切契合了新形势下的生态战略要求。

 

责任编辑:黄巧