編者按:7月21日,鹽湖資源綜合利用暨鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在青海西寧舉辦。作為第24屆中國·青海綠色發(fā)展投資貿(mào)易洽談會的重要組成部分,此次論壇旨在共話鹽湖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好愿景,共同探究加快鹽湖資源綜合開發(fā)利用暨鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jīng)濟價值巨大。近年來,青海積極推動鹽湖資源開發(fā)融入國家戰(zhàn)略,將鹽湖資源綜合利用作為高質量發(fā)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(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢,表達出強烈的合作愿望,期待與青海在鹽湖資源、鎂產(chǎn)業(yè)等領域加強合作。同時,為青海堅持走綠色循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展道路,為打造具有國際影響力的產(chǎn)業(yè)集群和無機鹽化工產(chǎn)業(yè)基地,為加快推進世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)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(fā)利用“機遇和挑戰(zhàn)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,F(xiàn)在,青海擁有我國開發(fā)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(chǎn),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(fā)利用,對促進青海經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、民生改善等具有極其重要的戰(zhàn)略地位。
青海鹽湖資源綜合開發(fā)利用面臨的機遇和挑戰(zhàn)。柴達木盆地以鹽湖資源為切入點,依托多種資源優(yōu)勢,建設國家級循環(huán)經(jīng)濟先行區(qū),必須著力解決好四個突出問題:1.鹽湖資源綜合開發(fā)利用科學管理有待改善。鹽湖是“活的”礦產(chǎn),繼續(xù)加強監(jiān)測鹽湖生產(chǎn)動態(tài)變化,包括科學合理解決鹽湖生產(chǎn)的氯化鎂、氯化鈣及氯氣等“副產(chǎn)物”,以保護柴達木盆地脆弱的生態(tài)。2.鹽湖資源綜合利用科技創(chuàng)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(xù)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(fā)展、穩(wěn)疆固藏的重要戰(zhàn)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(xù)發(fā)展的根本保障。
青海鹽類資源綠色發(fā)展建議:第一,加強鹽湖資源開發(fā)利用的引導和協(xié)調,推動鹽湖資源管理創(chuàng)新。第二,建立國家鹽湖綜合研發(fā)創(chuàng)新中心和青海分中心,落實創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略。第三,設立國家鹽湖生態(tài)資源科技重大專項,集中開展鹽湖資源開發(fā)利用的關鍵共性技術創(chuàng)新。第四,構建柴達木盆地水、鹽資源調查綜合監(jiān)測網(wǎng)絡。第五,繼續(xù)加強鹽湖資源勘查和評價,與鄰區(qū)和國外建立鉀鋰資源開發(fā)利用聯(lián)合體。第六,建設鹽湖綠色化工產(chǎn)業(yè)園區(qū),加快構筑柴達木循環(huán)經(jīng)濟體系。第七,創(chuàng)新鹽湖資源開發(fā)體制機制,強化柴達木盆地生態(tài)環(huán)境保護。第八,大力加強青海鹽湖資源綜合開發(fā)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(fā),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(lián)系在一起,形成復雜的網(wǎng)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(fā)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(xiàn)了比較復雜的狀態(tài)。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(xiàn)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(tài)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(fā)、產(chǎn)業(yè)化及在鹽湖提鋰中的應用
演講嘉賓:浙江工業(yè)大學教授、博士生導師 沈江南
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目前我國鋰產(chǎn)業(yè)鏈可分為:上游資源開發(fā)、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(fā)者的青睞,發(fā)展鹽湖提鋰技術至關重要,提高鋰鹽純度離不開硼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在鹽湖提鋰的同時實現(xiàn)鹽湖提硼,并對其高效開發(fā)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(fā)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(fā)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(yè)場景,但國內(nèi)電滲析技術起步較晚,國內(nèi)市場不成熟,且受到國外市場的沖擊,目前呈現(xiàn)膜價格較高、系統(tǒng)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(jù)電滲析的原理設置進料和工藝能夠實現(xiàn)較為經(jīng)濟環(huán)保的鹵水脫硼。對于目前節(jié)能減排的大環(huán)境而言,這是一個非常友好的工藝,并且我們開發(fā)的電滲析系統(tǒng)標準化程度高,安裝簡單,成本低廉。
近幾年,產(chǎn)學研結合是國家的大導向,怎么去做好產(chǎn)學研的結合至關重要。目前,膜材料制備技術開發(fā)針對以下三個部分:主要從高化學穩(wěn)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(xié)調匹配技術來進行調控,特別是在成膜加工開發(fā)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(lián)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(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(fā)的電化學儲能和儲熱系統(tǒng),為打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地、實現(xiàn)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(zhàn)略的關鍵,2022年青海鹽湖鋰產(chǎn)量已達8萬噸,主要集中在柴達木地區(qū),為了突破限制該地區(qū)鋰資源開發(fā)的高鎂鋰比難題,形成了以吸附、膜分離、萃取為主的成熟產(chǎn)業(yè)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(fā)“離子選擇性電滲析提鋰技術”,在東臺鹽湖建成年產(chǎn)3000噸碳酸鋰生產(chǎn)線,目前年產(chǎn)量已拓展為2萬噸,取得了顯著經(jīng)濟效益。青海鹽湖所聯(lián)合五礦鹽湖公司開發(fā)了“梯度耦合膜分離提鋰技術”,在一里坪建成萬噸規(guī)模生產(chǎn)線,顯著提高了鋰資源利用率和鋰鹽產(chǎn)品純度,獲4件PCT授權發(fā)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(fā)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(fā)展。青海鹽湖所正積極布局固態(tài)離子電池以及新型電化學儲能技術開發(fā),以支撐新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
柴達木盆地資源開發(fā)與綜合利用
演講嘉賓:柴達木循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)管委會首席科學家 李小松
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《2022年中國無機鹽工業(yè)年鑒》有一個結論,“高質量原料供應問題較為突出,優(yōu)質菱鎂礦供應嚴重短缺,高端氧化鎂生產(chǎn)所需的優(yōu)質氫氧化鎂、碳酸鎂原料供應嚴重不足,制約高端產(chǎn)品的生產(chǎn)與開發(fā)”,這些問題對我觸動非常大,也暴露出青海的優(yōu)質鎂資源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展沒有引起足夠重視,企業(yè)在鎂產(chǎn)品開發(fā)投入不足的問題。建議:第一,避免企業(yè)間低端同質化競爭;第二,不斷提升鎂產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和水平;第三,開發(fā)精細化、功能化產(chǎn)品,以適應我們國家對高純度氧化鎂的需求,提升產(chǎn)品國際競爭力。
硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實際上是石棉尾礦里二氧化硅的開發(fā)?梢詮柠}湖化工帶來的廢酸和石棉尾礦這兩個領域出發(fā)來打造青海“負負得正”的產(chǎn)業(yè),兩個原料加起來會得到正向的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對于新的硅資源的開發(fā)利用有非常重要的戰(zhàn)略意義。
我們國家海鹽的產(chǎn)能在萎縮,井鹽的產(chǎn)量在增加,但湖鹽,特別是青海的湖鹽產(chǎn)量與資源儲量嚴重不匹配。而我國的工業(yè)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(fā)揮應用清潔能源的優(yōu)勢,加大科技研發(fā)投入,實現(xiàn)鈣循環(huán),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(chǎn)業(yè)基地標準的新型純堿產(chǎn)業(yè)。加大鹽湖資源與石棉礦資源深度綜合利用的研發(fā),充分發(fā)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(fā)成本,提高產(chǎn)品市場競爭能力。未來在布局產(chǎn)業(yè)方面充分利用好柴達木盆地資源,進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的綠色化、低碳化。
鹽湖股份建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地的探索與實踐
演講嘉賓:青海鹽湖工業(yè)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(chǎn)業(yè)基地有著諸多發(fā)展機遇,人類發(fā)展對于鹽湖資源日益增長的需求以及新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的崛起,使得鹽湖中的鉀、鋰、硼、銣、銫等成為國民經(jīng)濟發(fā)展賴以支撐的關鍵性礦產(chǎn)資源,給鹽湖產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展帶來了極佳的發(fā)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(chǎn)業(yè)基地還面臨著一些困難和挑戰(zhàn),一是鉀鹽后續(xù)接替資源不足;二是頂層設計有待加強;三是自主創(chuàng)新能力不足;四是生產(chǎn)要素保障不足;五是氯平衡產(chǎn)業(yè)受限;六是系統(tǒng)科學管理不足。所以,在建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地的規(guī)劃中我們要做到,一是堅持綠色發(fā)展,生態(tài)優(yōu)先;二是積極走出去,實現(xiàn)鉀鹽可持續(xù)發(fā)展;三是堅持科技至上,不斷增強自主創(chuàng)新能力;四是打造國家鹽湖資源綜合利用技術創(chuàng)新中心;五是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局;六是提升系統(tǒng)科學管理水平。
當今國際上鹽湖產(chǎn)業(yè)體系已發(fā)展為以鉀、鋰等多資源綜合利用的現(xiàn)代鹽湖礦業(yè)和高值化的鹽湖化工業(yè),以生物技術為基礎的特種基因開發(fā)、鹽湖農(nóng)業(yè);以泥療和漂浮等為依托的鹽湖旅游業(yè)等共同構成的產(chǎn)業(yè)集群。應充分發(fā)揮青海鹽湖資源的獨特優(yōu)勢和稟賦,面向“國際競爭”,服務國家重大戰(zhàn)略需求,跨部門、跨領域、跨學科多方協(xié)作,突破大鹽湖產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展關鍵技術瓶頸,增強鹽湖資源科技儲備和原始創(chuàng)新能力,為建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地提供強有力支撐。
數(shù)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(yè)資深行業(yè)專家 易洪
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在鋰電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展過程中,面臨著企業(yè)運營方面的挑戰(zhàn)。首先,電池的使用成本仍然相對較高,企業(yè)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(guī)劃項目帶來的產(chǎn)能過剩風險。另外,鋰和其他稀有金屬開采的環(huán)境影響,企業(yè)在材料回收和循環(huán)、替代材料開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展方面的挑戰(zhàn)。
鋰電產(chǎn)業(yè)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(chǎn)方式、運營模式、集團管控等方面差異較大,導致各個企業(yè)對數(shù)字化的訴求各不相同。比如說,流程制造和離散制造的企業(yè),生產(chǎn)的差異性、行業(yè)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(chǎn)業(yè)鏈未來是要走出去的,如何全球運營、管理收購來的企業(yè),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(xù)的發(fā)展要求。
SAP數(shù)字化可以在以下三個方面賦能企業(yè)。一是碳管理數(shù)字化。組織和產(chǎn)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(tǒng))。二是構建產(chǎn)業(yè)碳數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。借助IoT、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術幫助上下游企業(yè),建立基于數(shù)據(jù)可信、標準統(tǒng)一、協(xié)同交換完成整體行業(yè)集群協(xié)作化能力,將雙碳、合規(guī)、質量、交付、訂單等各方面數(shù)據(jù)和流程整合,對“業(yè)財碳”的價值鏈進行可持續(xù)性、可操作的管理和洞察。三是提供ESG報告。借助數(shù)字化提供直觀可視化的ESG分析樣例,明確定義企業(yè)當前狀態(tài)與行業(yè)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(shù)字化平臺不僅可以賦能青海鋰電產(chǎn)業(yè)對標世界一流,打造智慧企業(yè),而且可以支撐產(chǎn)業(yè)升級,實現(xiàn)低碳轉型,同時能夠拓展國際合作,助力“雙循環(huán)”發(fā)展。