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一里坪盐湖提锂记

2020-05-07 作者:生命科学   |   浏览(104)

进所工作的第四年,王敏出了自己的第一次野外。在察尔汗盐湖,要完成万吨级别的硫酸钾提取产业化项目。

中国的锂储量约占世界的三分之一,但直到20世纪末,中国的锂盐消费市场都一直被国外垄断。“因为盐湖里镁的含量高、锂的含量低,高镁锂比的镁锂分离是一个世界性技术难题,也成为中国盐湖锂资源开发的瓶颈。”王敏说。

被录取后,王敏到青海盐湖所报到,拜入老一辈科学家杨存道门下。她从最基础的洗瓶子、摇瓶子开始,一点点学习实验操作规范。

中科院青海盐湖所就是被委托方之一。

作者:任芳言 陈欢欢 来源: 中国科学报 发布时间:2019/5/9 9:45:26 选择字号:小 中 大 ——记2018中科院年度感动人物王敏

青海省有大大小小33个盐湖,高镁锂比是它们共同的特征,但每个盐湖的镁锂比又各不相同。“卤水成分与一里坪盐湖相似的西台盐湖使用煅烧法,但这种方法成本高,环境污染大,经济效益也不高。”张大义说,以往的技术路线不能照搬,在总结各种工艺路线的优缺点后,五矿盐湖决定自主研发适合一里坪盐湖镁锂分离的技术路线。

青海盐湖所王怀有博士表示,王敏作为团队带头人,在实验和工程方面都有非常丰富的知识储备。我们觉得她能解决很多问题,再忙的时候她也会抽时间看专业书充电,意志力很强。

王敏表示,一里坪盐湖晶间卤水钾、硼、锂、镁资源提取路线,具有普遍适应性,绿色环保,可以为柴达木地区富锂盐湖卤水资源的综合开发利用提供产业化示范,也可以为我国其它地区盐湖锂资源开发和综合利用提供技术支撑,对实现我国盐湖锂资源高效、绿色开发和资源循环利用,推进青海省千亿元锂电产业发展具有重要意义。

做一名盐湖人

寻找绿色分离技术

多年来,王敏参与的项目接连投产,证明了她当年选择回家乡并非一时冲动。曾经她被青海盐湖所老一辈科学家的精神感动,如今又有新的年轻人为王敏的热情和能量震撼。

看着白色粉末状的碳酸锂缓缓从设备中流出,中科院青海盐湖所盐湖资源化学重点实验室主任、研究员王敏露出欣慰的笑容,因为她知道,由青海盐湖所与五矿盐湖共同研发的“梯度耦合膜分离技术”已在盐湖锂资源开发领域获得成功应用。

作为中科院青海盐湖研究所研究员,王敏来到柴达木盆地已经33年。这里有蓝盈盈的天和白茫茫的盐。由于富含不同比例的钠、钾、镁、锂等元素,湖水在阳光照射下显出层次丰富的绿。天地悠悠,更衬得人渺小。

为了采集基础技术数据,王敏团队和五矿盐湖的科研人员在一里坪盐湖一呆就是几个月。“我们就是搞这个事业的人,在那里呆两个多月,没啥感觉。要是第一次去的人,恐怕呆不住。”张大义说。

在盐湖所,王敏最初研究的是如何用酸化萃取的方法从盐湖中提取硼资源,之后开始研究提取工业建设需要的钾和锂。

目前,一吨碳酸锂市场价6.5万~8.5万元,这条万吨级生产线将为五矿集团带来每年7亿元左右的产值。

看工作照,王敏实在是太好认了。

早在2007年,中科院青海盐湖所就进入了张大义的关注范畴。他告诉记者:“中科院青海盐湖所是我国唯一专门从事盐湖研究的科研机构,当时,最先进的电渗析法碳酸锂提取工艺就是他们研发出来的。”

依照不同的主要化学成分,盐湖可分为碳酸盐型、硫酸盐型、氯化物型。按盐类矿产种类,则有天然碱湖、石膏湖、钾镁盐湖、硼湖等多种类型。从中提取出的钾、硼、锂、镁作为重要的工业原料,源源不断地向全国乃至全世界输送。

2018年11月,正是盐湖最寒冷的季节,王敏团队在一里坪盐湖坚守60余天,直到万吨级碳酸锂产品成功下线。

2017年千吨试验时,正是风沙较大的10月。那时项目厂房还没修缮完毕,没有暖气、门窗漏风,风一吹,沙子就飞进嘴巴里。即便条件恶劣,王敏也要坚持每天开会,把当天遇到的工程问题解决。

盐湖提锂技术PK赛

盐湖虽然不长草,却是王敏实现理想的地方。直到现在,她对盐湖的好奇和热爱依然。

2011年,五矿盐湖开始对一里坪盐湖采样分析。张大义回忆,当时盐湖提锂的工艺路线只有电渗析法、煅烧法、吸附法和萃取法。“但是,这些工艺路线都处在完善阶段,碳酸锂产量低。”

王敏回忆:那时候一出去就是一两个月,跟着所里几位前辈研究员,每天琢磨如何把承担的工作做完,日子很充实也很忙碌。

“就像生孩子一样。”日前,五矿盐湖有限公司副总经理张大义在接受《中国科学报》采访时难掩兴奋之情,六年孕育,一里坪盐湖提锂的往事历历在目:从2011年在“鸟不拉屎”的一里坪盐湖扎帐篷采样,到2012年与中国科学院青海盐湖研究所合作;从实验室小试初成,到2017年中试取得成功,再到2018年万吨碳酸锂产品成功下线……

2018年,由王敏研究团队与五矿盐湖有限公司共同研发的梯度耦合膜分离技术再破工程化技术瓶颈,万吨碳酸锂产品成功下线。这意味着青海在盐湖资源综合利用,特别是盐湖提锂方面,实现了盐湖卤水镁锂分离过程的连续操作模式及分离过程的实时监测,推动盐湖化工向高效化、自动化和绿色化转变。

五矿盐湖总经理李增荣表示,未来,五矿盐湖还将与中科院青海盐湖所共同合作,积极探索碳酸锂产品的多元化开发及下游产品的深加工,并对目前镁锂分离工艺技术继续优化和完善。

产业化是不允许失败的。王敏告诉《中国科学报》,小规模试验用到的是瓶瓶罐罐,而工程化意味着把试验的各个环节放大。设备、仪表、阀门,任何一个细节都不能出问题,才能保证整个项目的成功。

2013年,五矿盐湖正式拿到一里坪盐湖的采矿权,与王敏团队的合作也全面展开。王敏表示,接到任务后,针对一里坪盐湖卤水的特点,团队设计了一条综合利用、绿色开发的工艺技术路线——“梯度耦合膜分离技术”。

常驻无人区、冲在工程一线解决难题、和不同行业打交道王敏为研究好盐湖资源利用付出良多,只因多年前的一次感动。

2007年,中科院青海盐湖所团队在东台吉乃尔盐湖实现了盐湖提锂及资源综合利用项目建成投产,年产3000吨碳酸锂、25000吨硫酸钾和2500吨硼酸,成为当时最先进的碳酸锂提取工艺。王敏就是该研发团队的主要成员之一。

我是青海人,那里更需要我。看到这些,王敏暗下决心。

“我们起步晚,不能再使用落后的技术路线。”张大义说,当时,公司有意向引进德国的化学法合成技术,但该技术工程化难度大,成本也比较高。经过讨论,五矿盐湖决定采取“两条腿走路”的方法,同时委托多方开发锂资源提取的工艺技术路线。

日子久了,王敏从跟在前辈身后的变成走在前头的。

盐田蒸发、提锂、提硼、提镁……六年的孕育,一项项拥有自主知识产权的技术成果转化,见证了中科院青海盐湖所与五矿集团的成功合作。

在项目进驻之前,一里坪盐湖是不折不扣的无人区。

“天上无飞鸟,地下不长草。一日有四季,风吹盐沙跑。”这是人们对青海柴达木盆地地理气候环境的生动概括。话虽如此,但未曾真正涉足柴达木的人,很难真正领略其苦涩神韵。

杨老师是一个非常严谨的人,对我们的要求也很严。做实验、看数据、作分析处理王敏在前辈引导下,打下了扎实的科研基础。

(原载于《中国科学报》 2019-03-28 第6版 转移转化)

那年夏天,她在志愿表上一连写下5个青海盐湖所,轰动全校。

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