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我国零水耗盐湖提锂技术取得新突破

时间:2022-02-22 13:50

来源:中国化工报

作者:姜小毛

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2月18日,从江苏久吾高科技股份有限公司传来喜讯,经过久吾高科、山东电力建设第三工程有限公司、中蓝长化工程科技有限公司(原化工部长沙设计研究院)等三方联合攻关,结合光热储能、光伏发电、热电联产、微电网调控、盐田规划、尾库设计、吸附提锂、膜分离集成、多效蒸发、能效智能调峰等技术,研发成功了零水耗盐湖提锂技术解决方案。

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据久吾高科副总经理王肖虎介绍,中国企业目前在南美锂三角做盐湖提锂遇到的最大问题就是缺淡水,导致无法利用先进的吸附技术快速开发。现有技术吸附耦合膜法提锂工艺的淡水消耗主要来自于吸附剂淋洗废水排放和膜系统浓水外排,这些外排的高盐废水已超出传统中水回用工艺能够处理的范围,要进一步实现水耗减量甚至零水耗,则只能采用蒸发制淡水的技术,将这些高盐废水吃干榨尽,将盐水变为淡水回用至系统中去。蒸发制盐同时制取淡水的技术相对成熟,但无论是多效蒸发或是MVR蒸发都依赖于能源的大量供给。盐湖大多数处于人迹罕至的偏远高原,淡水、蒸汽、电力等公用工程配套难度大。

王肖虎认为,要在这样的地区基于吸附耦合膜法工艺实现零水耗盐湖提锂,其核心需要解决三个方面的问题,一是采用高吸附容量的锂吸附剂,从根本上降低淡水用量;二是采用新能源解决方案,直接在盐湖地区自主发电和生产蒸汽,为提锂生产装置及蒸发装置提供电力或蒸汽;三是通过智能控制方案对生产系统进行能效调峰,高效配合新能源方案的能源输出波动。

据山东电建三公司光热研究中心技术总监王仁宝介绍,电能或热能在高原地区通常可以用以下几种方式获得:光热、光伏、风电、地热、生物质等能源形式。其中绝大部分盐湖所在地区具备丰富的太阳能资源,适合采用光伏发电与光热发电(供汽)等清洁能源耦合互补的能源供应形式, 光伏可实现经济、可靠的日间能源供给,光热则是集发电、供汽和储能为一体的高电能质量、高环保性能源,结合微网综合能源智能调控技术,与盐湖提锂实现一体化运行模式,可为盐湖提锂提供24小时连续、稳定和可靠的能源供应。

智能控制方面还需要对设备能耗、工艺控制、能效调节等有着深刻的理解,久吾高科自主开发了吸附耦合膜法盐湖提锂工艺包技术,且对于大型膜工程有着近二十年的设计建设经验,针对生产系统能效调峰的技术要求,能够从工艺设计、装备设计、工艺控制、负荷调节等多方面实现生产装置的智能控制方案。

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据王肖虎介绍,结合各自在其专业领域的优势,久吾高科、山东电建三公司和中蓝长化联合开发出了一套零水耗盐湖提锂整体技术解决方案,其优势在于采用了久吾自主研发的最新一代吸附剂技术,大幅度减少了吸附过程淡水的消耗量,从而减少了系统内废水的产生;通过多效蒸发制淡水技术,将系统内产生的过程废水实现全回用,实现了系统内部水平衡;通过结合先进的智慧能源技术、智能控制技术、吸附耦合膜法提锂技术和废水零排放技术,使得整套系统可以在不依赖外部电网接入和外部淡水消耗的情况下,实现盐湖提锂的工业化开发。

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经测算,针对南美典型氯化物型卤水的盐湖提锂项目,该方案的吨碳酸锂生产成本低于3万元人民币。另据中蓝长化盐化工领域专家介绍,该技术方案不仅解决了提锂工艺水资源短缺的问题,针对钾含量高的盐湖,还可以副产氯化钾,做到盐湖资源的综合利用。中蓝长化专注盐湖资源开发四十余年,是最具经验的盐湖设计院及工程公司,盐湖资源开发、钾资源开发、锂资源开发技术世界领先。

王肖虎表示,该技术解决方案的研发成功,使得吸附耦合膜法用于淡水资源匮乏的盐湖锂资源开发成为了可能;即便是有丰富淡水资源的盐湖地区,零水耗盐湖提锂解决方案也因为其无淡水消耗、高效节能、绿色环保、可放量扩产等优点,成为最有吸引力的技术方案之一。

当下全球正处在由化石燃料向清洁能源转型的变革之中,能源消耗电气化、电力生产清洁化成为新时代元素。与此同时,锂被誉为未来的“白色石油”。

鉴于盐湖卤水类型的锂资源在全球探明锂资源构成中的占比近六成,盐湖提锂有望成为锂资源供应体系的基石。吸附+膜法盐湖提锂工艺由于锂收率高、适合原卤提锂、可以快速建设达产,成为盐湖提锂的主流工艺,但该工艺淡水消耗量较大,以10000t/a的碳酸锂原卤提锂为例,其一年的淡水消耗量约为150万吨,相当于杭州西湖水量的十分之一。而盐湖资源本身所在的高原地区往往都缺淡水,而从他处调运淡水资源,通常成本过高,淡水短缺成为大规模盐湖锂资源开发的瓶颈。

久吾高科多年来潜心研发盐湖提锂技术,成功开发了吸附+膜法盐湖提取碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂工艺,并拥有自主知识产权的铝系和钛系吸附剂。

山东电建三公司在光热发电、海水淡化、新能源等领域多年深耕研发,拥有自主知识产权的高性能光热镜场技术和成套设备,是国内从事光热发电项目最多、全球少数几家掌握光热镜场核心技术的专业化电力工程公司之一。

中蓝长化是集科研、勘察、设计、咨询、监理、总承包为一体的工程技术服务型企业,盐湖及固体矿物的锂盐加工技术国内领先,先后完成了国内多个盐湖提锂项目的咨询、工程设计、工程总承包,如青海盐湖蓝科锂业1万t/a碳酸锂总承包项目、青海盐湖蓝科锂业2万t/a电池级碳酸锂总承包项目、中信国安西台1万t/a碳酸锂项目、宜春银锂2.5万t/a锂盐工程管理总承包项目、雅化锂业年产2万吨电池级碳酸锂(氢氧化锂)工程、雅化锂业新增年产5万吨电池级氢氧化锂及1.1万吨氯化锂及其制品项目、亿纬锂能青海金海锂业1万t/a电池级碳酸锂项目等。

编辑:赵凡

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