編者按:7月21日,鹽湖資源綜合利用暨鋰產業發展論壇在青海西寧舉辦。作為第24屆中國·青海綠色發展投資貿易洽談會的重要組成部分,此次論壇旨在共話鹽湖產業發展的美好愿景,共同探究加快鹽湖資源綜合開發利用暨鋰產業發展的更好路徑。
青海是我國鹽湖分布的最大“富礦”,豐富的鉀、鎂、鋰等鹽類資源潛在經濟價值巨大。近年來,青海積極推動鹽湖資源開發融入國家戰略,將鹽湖資源綜合利用作為高質量發展的第一張牌。應邀出席論壇的中外嘉賓高度評價了青海鹽湖產業發展態勢,表達出強烈的合作愿望,期待與青海在鹽湖資源、鎂產業等領域加強合作。同時,為青海堅持走綠色循環、可持續發展道路,為打造具有國際影響力的產業集群和無機鹽化工產業基地,為加快推進世界級鹽湖產業基地建設建言獻策,指明方向。本報特整理論壇演講嘉賓的精彩觀點與廣大讀者共同分享。
青海鹽湖資源綜合開發利用“機遇和挑戰并存”
演講嘉賓:中國工程院院士 鄭綿平
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青海是我國重要的鹽類資源大省,也是我最早開始工作的地方。因此,我對青海有著深厚的情感。現在,青海擁有我國開發程度最高的鹽湖資源,是重要的無機鹽資源寶庫。
青海的柴達木盆地,除鉀資源外,各鹽湖還共伴生鋰、硼、鎂、鈉等鹽類礦產,具有儲量大、品位高、類型全的特點。因此,柴達木盆地鹽湖資源綜合開發利用,對促進青海經濟發展、社會進步、民生改善等具有極其重要的戰略地位。
青海鹽湖資源綜合開發利用面臨的機遇和挑戰。柴達木盆地以鹽湖資源為切入點,依托多種資源優勢,建設國家級循環經濟先行區,必須著力解決好四個突出問題:1.鹽湖資源綜合開發利用科學管理有待改善。鹽湖是“活的”礦產,繼續加強監測鹽湖生產動態變化,包括科學合理解決鹽湖生產的氯化鎂、氯化鈣及氯氣等“副產物”,以保護柴達木盆地脆弱的生態。2.鹽湖資源綜合利用科技創新有待加強。仍需加強鹽湖資源綜合利用的科技攻關。3.鉀鹽后備資源儲備不足。要繼續尋找鉀鹽資源接替基地。4.高水平、本地化人才資源缺乏。青海是西部發展、穩疆固藏的重要戰略支撐點,但是中高級人才匱乏,亟需引起高度重視,建立留住人才和多形式引智的長效機制,這是青海鹽湖資源綜合利用及可持續發展的根本保障。
青海鹽類資源綠色發展建議:第一,加強鹽湖資源開發利用的引導和協調,推動鹽湖資源管理創新。第二,建立國家鹽湖綜合研發創新中心和青海分中心,落實創新驅動發展戰略。第三,設立國家鹽湖生態資源科技重大專項,集中開展鹽湖資源開發利用的關鍵共性技術創新。第四,構建柴達木盆地水、鹽資源調查綜合監測網絡。第五,繼續加強鹽湖資源勘查和評價,與鄰區和國外建立鉀鋰資源開發利用聯合體。第六,建設鹽湖綠色化工產業園區,加快構筑柴達木循環經濟體系。第七,創新鹽湖資源開發體制機制,強化柴達木盆地生態環境保護。第八,大力加強青海鹽湖資源綜合開發利用高端人才保障工程建設。
原子尺度上的水科學
演講嘉賓:北京大學教授、博士生導師 江 穎
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從水的基本性質和水與無機離子相互作用的基礎研究出發,為鹽湖資源的分離提取提供了新認識和新思路。
有人總結過水大概有70多個反常的特性,比如熱脹冷縮、高比熱、高熱導等。水分子和分子之間靠“氫鍵”聯系在一起,形成復雜的網絡結構。為了研究水的復雜結構、水與離子的相互作用、水與材料界面的相互作用等,我們的研究團隊開發了高分辨掃描探針顯微技術,利用該技術可建立水分子的圖像,揭示在特定條件下水分子之間形成的復雜結構、水分子與離子的相互作用、水分子在材料界面上的行為等。
在無機鹽的水溶液中,離子的分散情況、離子與水分子之間的相互作用、離子和離子之間的相互作用都呈現了比較復雜的狀態。在特定的條件下,鋰、鈉、鉀離子通過與水分子的作用,可以形成特定的鏈狀結構,不同離子形成離子鏈的“粗細”不同,在鋰、鈉、鉀各自形成的離子鏈中,鋰離子形成的離子鏈相對較“粗”。在混合離子的水溶液中,離子鏈的形成也呈現了不同的特征,有的離子傾向于單獨成鏈,有的離子傾向于共同成鏈。
氫能引起了廣泛的關注,氫氣主要是靠電解水制備的。要提高電解效率、降低電解成本,深入研究和理解氫在電極表面水層中的微觀形態和反應過程很重要。采用高分辨顯微技術可以深化這方面的研究,為選擇和制備更好的電極材料提供幫助。
深入到原子和分子尺度,研究水的微觀結構、水與離子的相互作用、水與材料界面的相互作用等,可為海水淡化、離子分離、水解制氫、防結冰等實際應用問題提供全新的思路和解決方案。
均相離子膜、雙極膜的研發、產業化及在鹽湖提鋰中的應用
演講嘉賓:浙江工業大學教授、博士生導師 沈江南
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目前我國鋰產業鏈可分為:上游資源開發、中游鋰鹽深加工以及下游的終端應用,上游原材料跟不上是目前最大的問題,所以我們應把目光放在如何高效獲得上游鋰資源上。
青海鹽湖由于其資源豐富,干燥條件好,受到開發者的青睞,發展鹽湖提鋰技術至關重要,提高鋰鹽純度離不開硼產業的發展,在鹽湖提鋰的同時實現鹽湖提硼,并對其高效開發利用是解決我國硼資源高度依賴進口的有效途徑。因此,開發硼資源,離不開新型材料工藝加持——膜法。
目前應用廣泛且具有較好發展前景的鹽湖提鋰技術主要可以分為膜法、離子交換與吸附法、溶劑萃取法等,其中膜法主要以電滲析法和納濾法為主。電滲析技術因其技術自由度大,可能性多,具有較好的工藝靈活性等特點,廣泛適用于各個工業場景,但國內電滲析技術起步較晚,國內市場不成熟,且受到國外市場的沖擊,目前呈現膜價格較高、系統和配套設施復雜、運行維護復雜等問題,如何打破這些瓶頸是我們一直探索的方向。
我們團隊主要做的就是電滲析工藝的相關工作,我們根據電滲析的原理設置進料和工藝能夠實現較為經濟環保的鹵水脫硼。對于目前節能減排的大環境而言,這是一個非常友好的工藝,并且我們開發的電滲析系統標準化程度高,安裝簡單,成本低廉。
近幾年,產學研結合是國家的大導向,怎么去做好產學研的結合至關重要。目前,膜材料制備技術開發針對以下三個部分:主要從高化學穩定性材料設計與合成、高效納米催化劑設計與合成、材料整體特性協調匹配技術來進行調控,特別是在成膜加工開發如高效催化層(厚度在納米級)精確控制加工技術和多層界面特殊的交聯復合加工技術,都是接下來需要我們考慮的方向。
鹽湖資源綠色利用技術支撐雙碳對策探究
演講嘉賓:中國科學院青海鹽湖研究所學術委員會主任、研究員 王 敏
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青海鹽湖資源豐富,多種關鍵礦產資源儲量居全國首位,其中察爾汗鹽湖的鉀、鋰提取技術和產量均處國際領先行列。構建以清潔能源為主體的新型能源系統已成為我國能源轉型的主要方向,基于鹽湖鉀、鈉、鎂、鋰資源開發的電化學儲能和儲熱系統,為打造國家清潔能源產業高地、實現我國雙碳目標提供重要支撐。
鹽湖鋰資源是支撐國家新能源戰略的關鍵,2022年青海鹽湖鋰產量已達8萬噸,主要集中在柴達木地區,為了突破限制該地區鋰資源開發的高鎂鋰比難題,形成了以吸附、膜分離、萃取為主的成熟產業化提鋰技術。鹽湖研究所馬培華研究員于上世紀90年代開發“離子選擇性電滲析提鋰技術”,在東臺鹽湖建成年產3000噸碳酸鋰生產線,目前年產量已拓展為2萬噸,取得了顯著經濟效益。青海鹽湖所聯合五礦鹽湖公司開發了“梯度耦合膜分離提鋰技術”,在一里坪建成萬噸規模生產線,顯著提高了鋰資源利用率和鋰鹽產品純度,獲4件PCT授權發明專利,牽頭制定《鹵水碳酸鋰》國家標準。以該技術為基礎,開發了電池級磷酸鋰制備技術、雙極膜電滲析制備氫氧化鋰技術、以及廢舊鋰離子電池回收技術,成功推動鹽湖提鋰技術的低能耗、無污染、綠色化發展。青海鹽湖所正積極布局固態離子電池以及新型電化學儲能技術開發,以支撐新能源產業的健康發展。
柴達木盆地資源開發與綜合利用
演講嘉賓:柴達木循環經濟試驗區管委會首席科學家 李小松
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《2022年中國無機鹽工業年鑒》有一個結論,“高質量原料供應問題較為突出,優質菱鎂礦供應嚴重短缺,高端氧化鎂生產所需的優質氫氧化鎂、碳酸鎂原料供應嚴重不足,制約高端產品的生產與開發”,這些問題對我觸動非常大,也暴露出青海的優質鎂資源與產業發展沒有引起足夠重視,企業在鎂產品開發投入不足的問題。建議:第一,避免企業間低端同質化競爭;第二,不斷提升鎂產業創新能力和水平;第三,開發精細化、功能化產品,以適應我們國家對高純度氧化鎂的需求,提升產品國際競爭力。
硅產業的發展,實際上是石棉尾礦里二氧化硅的開發。可以從鹽湖化工帶來的廢酸和石棉尾礦這兩個領域出發來打造青海“負負得正”的產業,兩個原料加起來會得到正向的產業發展,對于新的硅資源的開發利用有非常重要的戰略意義。
我們國家海鹽的產能在萎縮,井鹽的產量在增加,但湖鹽,特別是青海的湖鹽產量與資源儲量嚴重不匹配。而我國的工業用鹽量消費近1億噸,如何把青海的鹽資源利用起來,今后,我們要發揮應用清潔能源的優勢,加大科技研發投入,實現鈣循環,氯的二次利用,煙氣二氧化碳回收利用,打造符合世界級鹽湖產業基地標準的新型純堿產業。加大鹽湖資源與石棉礦資源深度綜合利用的研發,充分發揮好青海柴達木盆地獨特的氣候條件。充分利用豐富的太陽能、風能等寶貴的清潔能源。降低資源開發成本,提高產品市場競爭能力。未來在布局產業方面充分利用好柴達木盆地資源,進而實現產業的綠色化、低碳化。
鹽湖股份建設世界級鹽湖產業基地的探索與實踐
演講嘉賓:青海鹽湖工業股份有限公司副總裁、研究員 馬黎春
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建設世界級鹽湖產業基地有著諸多發展機遇,人類發展對于鹽湖資源日益增長的需求以及新能源、新材料等戰略性新興產業的崛起,使得鹽湖中的鉀、鋰、硼、銣、銫等成為國民經濟發展賴以支撐的關鍵性礦產資源,給鹽湖產業的大發展帶來了極佳的發展機遇。由于鹽湖資源關乎國家的糧食安全、能源安全、國防安全、民生改善等方面,所以得到了國家的高度重視。
當前,建設世界級鹽湖產業基地還面臨著一些困難和挑戰,一是鉀鹽后續接替資源不足;二是頂層設計有待加強;三是自主創新能力不足;四是生產要素保障不足;五是氯平衡產業受限;六是系統科學管理不足。所以,在建設世界級鹽湖產業基地的規劃中我們要做到,一是堅持綠色發展,生態優先;二是積極走出去,實現鉀鹽可持續發展;三是堅持科技至上,不斷增強自主創新能力;四是打造國家鹽湖資源綜合利用技術創新中心;五是優化產業布局;六是提升系統科學管理水平。
當今國際上鹽湖產業體系已發展為以鉀、鋰等多資源綜合利用的現代鹽湖礦業和高值化的鹽湖化工業,以生物技術為基礎的特種基因開發、鹽湖農業;以泥療和漂浮等為依托的鹽湖旅游業等共同構成的產業集群。應充分發揮青海鹽湖資源的獨特優勢和稟賦,面向“國際競爭”,服務國家重大戰略需求,跨部門、跨領域、跨學科多方協作,突破大鹽湖產業戰略發展關鍵技術瓶頸,增強鹽湖資源科技儲備和原始創新能力,為建設世界級鹽湖產業基地提供強有力支撐。
數字賦能助力青海 勇攀世界鹽湖高峰
演講嘉賓:思愛普(SAP)公司高科技行業資深行業專家 易洪
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在鋰電產業高速發展過程中,面臨著企業運營方面的挑戰。首先,電池的使用成本仍然相對較高,企業的整體供應鏈運營成本有下降的空間。其次,存在大量的在建和規劃項目帶來的產能過剩風險。另外,鋰和其他稀有金屬開采的環境影響,企業在材料回收和循環、替代材料開發和可持續發展方面的挑戰。
鋰電產業鏈較長,從上游的礦資源開采,到中游的鋰電材料、電芯、電池,以及下游的新能源汽車、消費電子、電池回收等,由于生產方式、運營模式、集團管控等方面差異較大,導致各個企業對數字化的訴求各不相同。比如說,流程制造和離散制造的企業,生產的差異性、行業的特點在哪里?SAP的解決方案是不是具有先進性、可復制性?鹽湖鋰電產業鏈未來是要走出去的,如何全球運營、管理收購來的企業,如何管理在國外的工廠或者人員,滿足在全球化運營管理,滿足可持續的發展要求。
SAP數字化可以在以下三個方面賦能企業。一是碳管理數字化。組織和產品的碳足跡分析和核算、減排分析,建立碳核算和報告體系(組織、流程、系統)。二是構建產業碳數據網絡。借助IoT、大數據、區塊鏈等數字技術幫助上下游企業,建立基于數據可信、標準統一、協同交換完成整體行業集群協作化能力,將雙碳、合規、質量、交付、訂單等各方面數據和流程整合,對“業財碳”的價值鏈進行可持續性、可操作的管理和洞察。三是提供ESG報告。借助數字化提供直觀可視化的ESG分析樣例,明確定義企業當前狀態與行業標桿的差距,同時,量化潛在的社會責任和財務收益。
SAP認為,先進的數字化平臺不僅可以賦能青海鋰電產業對標世界一流,打造智慧企業,而且可以支撐產業升級,實現低碳轉型,同時能夠拓展國際合作,助力“雙循環”發展。