【成果完成人】马培华 邓小川 李健 王敏 李法强 温现明 梁青生 李增荣 朱朝梁 祝增虎

【第一完成单位】 中国科学院青海盐湖研究所

【成果简介】 1、课题来源与背景 “十五”国家重点科技攻关项目“卤水资源综合利用技术研究”(编号：2001BA602B)于2001年11月由国家计字[2001]436号文件批复，该项目组织单位为青海省科技厅。我国是世界上少数几个现代盐湖发育的国家之一，盐湖主要分布在青海、新疆、西藏和内蒙古等省区，特别是中国青海柴达木盆地，以盐湖数量多、类型全、资源丰富、富含稀有元素而著称于世。在这些盐湖中，钾、锂、硼、镁和钠的液、固盐类矿产储量十分巨大。富含钾、锂、镁等元素，无机盐总储量达3780亿吨，以初级产品计的潜在价值预计为17万亿元，是巨大的无机盐资源宝库。现中国青海锂钾硼资源综合利用的主要区域集中台吉乃尔盐湖及周边区域，其盐类型为硫酸镁亚型盐湖。硫酸镁亚型盐湖中锂元素及硼元素开发技术，受限于盐湖卤水的高镁高硫酸根特性，技术开发难度较大。勉强形成的开发工艺，多因成本过高，不稳定产量与较低收率等原因，无法维持正常生产。在青海之外，全国乃至全球的高镁锂比硫酸镁亚型盐湖，受限于开发技术的不成熟，现均未开发或者只对钾硼资源进行了开发。如何采用经济、环保的方法从多元水盐体系高镁锂比盐湖卤水中回收锂，是多年来未攻克的世界性难题。锂是21世纪人类生产和生活密切相关的战略资源。多年来，锂在锂电、玻璃和陶瓷、锂基润滑脂等方面的需求稳步增长，近年来锂电在电子产品、新能源汽车以及大规模储能方面日益呈现高速增长的态势，推动了锂资源的大规模开发。 2、技术原理及性能指标 该项目属于无机化学、物理化学、分析化学、化学分离工程、电化学工程、化工机械与设备、化工系统工程与资源经济学等交叉学科的研究范畴。它将选择性离子迁移分离技术与盐湖锂资源综合利用工艺有机结合，形成了产业化绿色环保技术。解决了高镁锂比硫酸盐型盐湖卤水盐田法富集、浓缩锂的生产工艺，盐田法生产的浓缩卤水中镁锂分离、碳酸锂制备等关键技术问题，形成和完善了若干生产线和研究开发基地，完成了年产3000吨碳酸锂的试验示范工程。 考核指标： (1)浓缩卤水LiCl含量≥2%，LiCl收率≥65%; (2)锂的分离：锂的收率≥85%; (3)制取碳酸锂：收率≥85%，纯度≥99.5%，其中Fe≤0.0002%，B≤0.0001%; (4)碳酸锂成本：≤13000元/吨; 3、技术的创造性与先进性 该项目首次系统地探索了低成本从高镁锂比硫酸盐型盐湖卤水中镁锂分离的技术难题，构建了高镁锂比盐湖锂资源选择性分离提取模式，阐明了影响镁锂分离的基本物理化学机理，开发出了由自主知识产权的“高镁锂比盐湖卤水锂盐生产的选择性离子迁移分离工艺和技术”;对盐湖卤水盐田法富集及钠、钾、镁、硼等元素分阶段析出规律等相化学技术进行了深入研究，并对盐田运行的工程化设计了操作流程和设计方案;对镁锂分离后的富锂卤水展开碳酸锂制备技术及关键设备工程化的技术研究，使得碳酸锂产品符合国际市场的产品标准要求。 经七年以来的生产运行表明：该工艺技术完全符合循环经济和节能减排的要求，符合绿色制造和环境友好的现代化学工业要求，镁锂分离效果好，资源综合利用程度高，直接在工业生产线上生产出主纯度达到99.6%以上的碳酸锂产品(中国电池级碳酸锂电池标准为主纯度99.5%)。碳酸锂生产成本同Chemetall、FMC、SQM的生产成本相比，处于同一水平或者具有一定的优势。 核心发明： (1)国内首次将选择性离子迁移分离提锂方法用于处理含有大量碱金属、碱土金属氯化物、硼酸盐和硫酸盐等成分的复杂盐溶液体系-高浓盐湖卤水。采用该方法，一次实现镁、钙离子同锂离子，硼酸根、硫酸根离子同氯离子的分离，使得锂盐获得有效富集，而镁盐、钙盐、硫酸盐、硼酸盐等杂质成分被大量截留分离。 (2)国内外首次采用多级多段耦合、连续进出料的高效分离富集方式处理高镁锂比盐湖卤水，提高镁、硼、硫酸根的脱除率，最终浓缩液出料为富锂卤水，经精制除杂后可用于生产锂盐。锂的收率可达85%以上，Mg2+的脱除率≥95%，B的脱除率≥99%，SO42-的脱除率≥99%。 (3)高镁锂比硫酸盐型盐湖卤水盐田相分离及锂、钾、硼综合利用集成技术。 (4)富锂卤水深度除杂制备碳酸锂技术——产品符合青海省地方标准 DB63/T 1113-2012 卤水电池碳酸锂的要求。 获得国家授权发明专利10项;起草并获颁卤水碳酸锂产品地方标准2件。荣获2011年度青海省科学技术进步一等奖，第六届周光召基金会“技术创新奖”。 4、技术的成熟程度，适用范围和安全性 通过对“青海高镁锂比盐湖提锂及资源综合利用”产业化示范和“青海东台吉乃尔盐湖锂钾硼矿产资源开发利用”产能建设，解决了5个问题：产品成本要有国际竞争力;做到资源综合利用;操作过程简单易行，适合当地条件;产品质量好，符合国际市场要求;资源和环境协调发展。目前已在青海东台盐湖地区建成10000吨碳酸锂、125000吨硫酸钾和2500吨硼酸产能，为最终将建成20000吨碳酸锂、150000吨硫酸钾和15000吨硼酸规模奠定了坚实的技术基础，同时，青海盐湖研究所将该成果继续在高镁锂比盐湖开发中推广应用。 该成果可推广应用于我国及世界储量丰富的高镁锂比盐湖、地热、油田卤水锂资源开发。

【成果类别】 应用技术