張?zhí)K江，張 琳，姜愛(ài)玲，張彥文，朱曉勇

（自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北三河065201）

鉀（K）是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的氮磷鉀三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，享有糧食“食糧”的美譽(yù)［1］；鋰（Li）在儲(chǔ)能材料與清潔核能開(kāi)發(fā)中占有一席之地，是“21 世紀(jì)戰(zhàn)略元素”的關(guān)鍵組成部分之一［2］；鎂（Mg）被譽(yù)為新世紀(jì)最具開(kāi)發(fā)與應(yīng)用潛力的綠色工程材料［3］，銣（Rb）則是原子鐘、量子計(jì)算與能量轉(zhuǎn)換等諸多高新技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵元素［4］。以“鉀鋰鎂銣”等為代表的鹽湖資源，在高效農(nóng)業(yè)、新能源新材料、電子通信、航空航天、國(guó)防軍工、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中有著較為廣泛的應(yīng)用，均被全球發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)視為與稀土具同等戰(zhàn)略地位的重要資源［5］。

當(dāng)前，中國(guó)正處在世界糧食危機(jī)、環(huán)境污染治理和“雙碳”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)是應(yīng)對(duì)能源資源緊缺與生態(tài)環(huán)境危機(jī)的必然選擇［6］。推進(jìn)國(guó)內(nèi)鹽湖資源的科學(xué)高效開(kāi)發(fā)與綜合利用，不僅可持續(xù)保障全國(guó)大農(nóng)業(yè)糧食的長(zhǎng)期供給、能源資源與新材料的安全穩(wěn)定，也必將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)［7］。本文從中國(guó)鹽湖資源概況入手，結(jié)合鹽湖資源綜合利用研究進(jìn)展與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，指出國(guó)內(nèi)鹽湖產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題，進(jìn)而為維護(hù)國(guó)家糧食安全、能源資源與新材料安全、保障中國(guó)鹽湖資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)與利用提出相應(yīng)的對(duì)策建議［8］。

1 中國(guó)鹽湖資源概況

鹽湖是指湖水含鹽度w（NaCleq）＞3.5%的湖泊，也包括表面鹵水干涸、由含鹽沉積與晶間鹵水組成的地下鹵水湖與干鹽湖［9］。中國(guó)現(xiàn)代鹽湖發(fā)育，鹵水中無(wú)機(jī)鹽資源豐富，除蘊(yùn)含鉀、鈉、氯、鎂等元素外，鋰、硼、銣、銫、碘、溴等總體儲(chǔ)量也頗為可觀［10-11］。作為自然資源的重要組成部分與巨大的珍貴無(wú)機(jī)鹽資源寶庫(kù)，中國(guó)鹽湖以數(shù)量多、面積廣、資源豐富、類型齊全、富含較多稀有元素著稱于世［10-12］。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已發(fā)現(xiàn)各類鹽湖1 500多個(gè)，幾乎沿著大興安嶺南端-呂梁山山脈-陰山祁連山山脈-念青唐古拉山東岡底斯山山脈一線以北的西北部干旱和半干旱地區(qū)分布，主要集中分布于青海、西藏、新疆與內(nèi)蒙古等4個(gè)?。▍^(qū)）［10-13］。依據(jù)大地構(gòu)造背景、地形地貌條件、元素物質(zhì)來(lái)源組成與鹵水地球化學(xué)特征，可將中國(guó)鹽湖劃分為青藏高原區(qū)、西北區(qū)、東北區(qū)與東部分散區(qū)等4個(gè)鹽湖分布區(qū)域，其中青海鹽湖以硫酸鎂-氯化物型為主，西藏多為碳酸鹽-硫酸鹽型鹽湖，新疆與內(nèi)蒙古則分別以硫酸鹽型和碳酸鹽型為主［10-15］。

青海鹽湖集中分布于素有“聚寶盆”之稱的柴達(dá)木盆地，盆地內(nèi)分布著察爾汗、東西臺(tái)吉乃爾、大柴旦、馬海、昆特依、一里坪、察汗斯拉圖、大浪灘、尕斯庫(kù)勒等各種大小不同的地表鹵水湖、半干涸湖和干涸鹽湖共計(jì)33個(gè)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)鹽湖礦床70余處，鹽類沉積面積為3 萬(wàn)km2［5-6，12，16］。作為全國(guó)最大的鹽湖資源儲(chǔ)備基地，柴達(dá)木盆地累計(jì)探明資源量約為4 000億t，其中已探明的液體氯化鉀資源量為7.5億t、鎂鹽資源量為65.04 億t、伴生鋰礦資源量為1 848.96萬(wàn)t、硼礦資源量為8 197.9萬(wàn)t、溴礦資源量為18.25萬(wàn)t、碘礦資源量為1.02萬(wàn)t［5，17］。

西藏鹽湖廣布，鹵水面積＞1 km2的鹽湖數(shù)量達(dá)234個(gè)，其總面積為8 150.18 km2，約占全區(qū)鹽湖總面積（8 225.18 km2）的99%，主要有扎布耶、結(jié)則茶卡、龍木錯(cuò)、秋里南木、基步茶卡等鹽湖［18］。區(qū)內(nèi)鹽湖資源豐富，水化學(xué)類型齊全，成分復(fù)雜，除賦存有海量鈉鹽、鎂鹽、天然堿與芒硝等“普通鹽湖”外，還以“鉀鎂鹽湖”和富硼、鋰（銣銫溴）等“特種鹽湖”而聞名，不僅是中國(guó)現(xiàn)代內(nèi)陸鹽湖分布較為密集的?。▍^(qū)）之一，同時(shí)也是全球范圍最大、海拔最高、數(shù)量最多的高原鹽湖區(qū)［18］。

新疆共有苛苛蘇、瑪納斯、烏爾禾、羅布泊、艾丁等各類干涸與鹵水鹽湖超過(guò)110 個(gè)，主要分布于昆侖-阿爾金山、天山與阿爾泰山的山間盆地中［12］。塔里木盆地的羅布泊鹽湖鹵水KCl 平均品位為1.51%，探明的鉀鹽（KCl）給水度資源儲(chǔ)量為1.18億t、孔隙度資源儲(chǔ)量為2.5 億t，是國(guó)內(nèi)迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大含鉀硫酸鹽型鹵水鉀鹽礦床［19］。與內(nèi)地海鹽相比，新疆湖鹽質(zhì)優(yōu)品位高，適宜生產(chǎn)鉀鹽、純堿、氯堿與聚氯乙烯，以及深層次提煉生產(chǎn)鈉、鎂、溴等高附加值鹽化工產(chǎn)品［20］。

內(nèi)蒙古鹽湖是中國(guó)鹽湖分布最多、面積普遍較小的地區(qū)，除西居延海與吉蘭泰鹽湖面積＞100 km2外，諸如哈登賀少、雞龍同古、古乃爾、查哈諾爾等其他373個(gè)鹽湖面積均未超過(guò)100 km2，主要集中分布在呼倫貝爾、錫林郭勒-烏蘭察布、鄂爾多斯和阿拉善等4大高原鹽湖區(qū)［12，21］。區(qū)內(nèi)鹽湖以晶間鹵水為主，湖表鹵水次之，鹵水中以Na+、Cl-、SO4

2-和CO32-含量占優(yōu)勢(shì)［21］。

2 鹽湖資源的綜合利用研究現(xiàn)狀

綜合利用礦產(chǎn)資源是中國(guó)礦業(yè)開(kāi)發(fā)的基本方針之一［22］。在全面貫徹新發(fā)展理念、高質(zhì)量發(fā)展、深入推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)與“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施的新形勢(shì)下，高效開(kāi)發(fā)與綜合利用鹽湖資源是礦業(yè)公司降低成本、提升效益、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級(jí)和增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇與重要途徑［22-23］。而高效提升資源的利用效率，首要條件是對(duì)這些鹽湖資源開(kāi)展相關(guān)綜合利用科研工作。圍繞國(guó)內(nèi)典型鹽湖主元素及相關(guān)有益元素的高值化利用，科研工作者與專業(yè)技術(shù)人員目前已開(kāi)展了大量分離提取基礎(chǔ)試驗(yàn)和應(yīng)用研究，并取得較為豐富的研究成果［12］。

在提鉀方面，季榮等［24］利用冷分解-正浮選工藝對(duì)察爾汗鹽湖反浮選提鉀尾鹽開(kāi)展鉀鈉分離研究，通過(guò)新型鉀鹽捕收劑YC-15有效避免了原礦中烷基嗎啉類反浮選捕收劑的干擾，浮選精尾礦后成功獲取農(nóng)用氯化鉀肥與優(yōu)質(zhì)工業(yè)鹽，實(shí)現(xiàn)了提鉀尾鹽的資源化綜合利用。

在變廢為寶利用鎂渣方面，李穎等［25］利用鹽湖共存元素如鉀、鈉、硼和氯的助燒結(jié)作用，在≤1 200 ℃煅燒提鋰鎂渣、外摻硼的輕燒鎂粉與水氯鎂石的熱解產(chǎn)物制備低活性氧化鎂和磷酸鎂水泥（MPC），解決了現(xiàn)行工藝生產(chǎn)死燒氯化鎂與MPC高成本、高能耗和設(shè)備周轉(zhuǎn)低效率的難題。楊佳亓 等［26］、唐 志 雷 等［27］利 用 鹽 湖 提 鋰 副 產(chǎn) 鎂 渣［Mg（OH）2］，分別與可溶性鋁鹽和MgSO4·7H2O成功制備帶有SO4

2-和CO32-插層的鎂基層狀復(fù)合金屬氫氧化物（LDHs）與表面光滑、分散性好、長(zhǎng)徑比高、純度佳的153型堿式硫酸鎂晶須。上述兩種制備工藝綠色、經(jīng)濟(jì)，不僅降低了鋰鹽生產(chǎn)成本，提升了“鎂害”高值化研發(fā)水平，還對(duì)實(shí)現(xiàn)鹽湖鎂鋰資源綜合高效利用提供了一種有效途徑。而畢秋艷等［3］則在180 ℃水熱條件下，利用氯化鎂/硫酸鎂為鎂源、抗壞血酸/尿素為碳源，分別制備出粒徑均一、形貌多樣的無(wú)水碳酸鎂和具優(yōu)良分散性的立方體狀、球狀無(wú)水碳酸鎂，該方法極大縮短了反應(yīng)時(shí)間、提升了反應(yīng)效率，為大規(guī)模制備無(wú)水碳酸鎂、高值化利用鹽湖鎂資源提供了新的研究思路。

在制鋰方面，YANG 等［28］采取了以中性配體三烷基氧化膦（Cyanex923）和離子液體1-羥乙基-3-甲基咪唑雙（三氟甲基磺?；啺罚∣HEMIMNTf2）為萃取劑，從堿性鹵水中提取鋰離子的萃取新工藝，在最優(yōu)條件下該方法鋰的單級(jí)萃取率≥93%，具有良好的堿性鹵水提鋰應(yīng)用前景。

在提硼與銣方面，陳康等［29］采取酸化-氨法沉鎂-碳化聯(lián)合工藝對(duì)東臺(tái)吉乃爾鹽湖分離析鉀后的老鹵提取硼酸，經(jīng)一次重結(jié)晶后獲得了純度達(dá)99.52%的高質(zhì)硼酸（硼浸出率達(dá)95.52%），該方法成本低易操作，除將鉀硼有效分離提取外，還能將老鹵中大量鎂元素分離純化制備高純氧化鎂，實(shí)現(xiàn)了更好的分離提取效果與較優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。而高丹丹等［4］則通過(guò)對(duì)含銣察爾汗鹽湖鹵水體系NaCl+KCl+RbCl+MgCl2+H2O 中含固溶體關(guān)鍵子體系的相平衡研究及上述體系多溫固液相平衡性質(zhì)預(yù)測(cè)熱力學(xué)模型構(gòu)建，明確了制約鹵水微量銣進(jìn)入固相的關(guān)鍵礦物——鉀光鹵石基固溶體，設(shè)計(jì)了向氯化鉀中加水—浸出液蒸發(fā)濃縮—浸出液調(diào)堿萃取提銣的流程并進(jìn)行了定量化模擬、公斤級(jí)小試和噸級(jí)放大試驗(yàn)，確定了較佳的工藝操作條件并較好地滿足了從察爾汗鹽湖氯化鉀中濃縮銣資源開(kāi)發(fā)所需的經(jīng)濟(jì)性前提。

3 鹽湖資源的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

3.1 察爾汗鹽湖

察爾汗鹽湖總面積約為5 856 km2，是中國(guó)面積最大、資源儲(chǔ)量最豐富的可溶性氯化物型鉀鎂鹽礦床，同時(shí)也是世界最大鹽湖之一［30］。鹽湖內(nèi)儲(chǔ)藏著極為豐富的鉀、鎂、鋰、鈉、銣、銫、碘等各種自然資源，總儲(chǔ)量超過(guò)600億t［30］。其中，鉀鹽資源約為5.4億t（固體礦約為2.96億t、液體礦約為2.44億t），鎂鹽資源約為40.59 億t（固體礦約為2.03 億t、液體礦約為38.56 億t），鋰鹽資源約為1 204 萬(wàn)t，硼礦資源約為769 萬(wàn)t，銣礦資源約為4.3 億t，溴鹽資源約 為50.7億t，碘鹽資源約為3.47億t，均居全國(guó)前列［17］。

作為國(guó)內(nèi)最大的氯化鉀生產(chǎn)企業(yè)，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司擁有察爾汗鹽湖鐵路以西約3 700 km2的采礦權(quán)，具有天然的鉀鋰資源優(yōu)勢(shì)［31-32］。在制鉀方面，利用光鹵石生產(chǎn)高品位、高回收率氯化鉀一體化冷結(jié)晶技術(shù)，通過(guò)鈉浮選劑，使進(jìn)入浮選工序的光鹵石中氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，降至5%以下后獲得低鈉光鹵石，隨后低鈉光鹵石進(jìn)入結(jié)晶器并控制結(jié)晶器母液濃度，分離液相氯化鎂后，最終獲取固相結(jié)晶狀氯化鉀產(chǎn)品（見(jiàn)圖1）［33］。依托“冷結(jié)晶”工藝先后建成兩套總產(chǎn)能達(dá)400 萬(wàn)t/a 的鉀肥裝置，具有能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量與選礦回收率較高、產(chǎn)品粒度大等優(yōu)點(diǎn)，是全球目前單體裝置最大的光鹵石生產(chǎn)氯化鉀裝置，其生產(chǎn)的氯化鉀產(chǎn)品KCl 品位≥98%、選礦回收率≥65%。該工藝改變了國(guó)內(nèi)鉀肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，成為未來(lái)引領(lǐng)世界技術(shù)發(fā)展的方向［33］。

圖1 察爾汗鹽湖氯化鉀一體化冷結(jié)晶生產(chǎn)工藝［33］Fig.1 Integrated cold crystallization production process of potassium chloride in Qarhan Salt Lake［33］

在提鋰方面，旗下青海鹽湖藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司歷經(jīng)十余年“制鉀剩余老鹵尾液提鋰”的辛苦打磨與耕耘，采用的“吸附+膜分離濃縮的耦合技術(shù)”已實(shí)現(xiàn)n（Mg）/n（Li）從500/1 到4/1 的高鎂鋰比鹵水中鎂鋰分離，突破了從“低鋰含量超高鎂鋰比”鹵水提鋰難題，印證了其工藝成熟度與生產(chǎn)穩(wěn)定性（見(jiàn)圖2）［31］。2019—2021 年，公司碳酸鋰產(chǎn)量分別達(dá)到1.13 萬(wàn)t、1.36 萬(wàn)t 與2.27 萬(wàn)t，而銷量則分別達(dá)1.13萬(wàn)t、1.38萬(wàn)t與1.92萬(wàn)t［31］。

圖2 察爾汗鹽湖碳酸鋰“吸附+膜分離濃縮的耦合技術(shù)”生產(chǎn)工藝［31］Fig.2 Production process of“adsorption+membrane separation and concentration coupling technology”for lithium carbonate in Qarhan Salt Lake［31］

藏格礦業(yè)股份有限公司擁有察爾汗鹽湖鐵路以東約724.35 km2的采礦權(quán)，為國(guó)內(nèi)第二大氯化鉀生產(chǎn)企業(yè)，實(shí)際產(chǎn)量保持在100 萬(wàn)t/a 以上［32］。2017年，旗下格爾木藏格鋰業(yè)有限公司（簡(jiǎn)稱藏格鋰業(yè)）成立；2018 年，通過(guò)與啟迪清源（北京）科技有限公司、西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司等鋰專業(yè)服務(wù)商合作，藏格鋰業(yè)采用“精濾-連續(xù)吸附除雜（鋁系吸附劑）-鈉濾除雜-反滲透濃縮-離子交換除雜MVP 濃縮工藝”，獲得Li 含量≥30 g/L、回收率≥80%的高純氯化鋰溶液用于生產(chǎn)碳酸鋰，成功實(shí)現(xiàn)“低鋰離子濃度、超高鎂鋰比”鹵水中的鎂鋰分離［31］。2018年底，公司規(guī)劃2萬(wàn)t碳酸鋰中的一期年產(chǎn)1萬(wàn)t產(chǎn)能投產(chǎn)（10 條生產(chǎn)線），2021 年實(shí)際產(chǎn)銷分別為0.755 3萬(wàn)t與1.096萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到1萬(wàn)t的碳酸鋰產(chǎn)量目標(biāo)［31］。

3.2 扎布耶鹽湖

扎布耶鹽湖面積約為247 km2，是一座全球罕見(jiàn)的鎂鋰比極低、且鋰硼鉀銫等含量達(dá)超大型的碳酸型鹽湖。鹽湖保有資源儲(chǔ)量碳酸鋰為178.8 萬(wàn)t（鋰離子質(zhì)量濃度為420～1 610 mg/L），氯化鉀為1 592.6萬(wàn)t，累計(jì)查明資源儲(chǔ)量氧化硼為962.9萬(wàn)t［12，31］。

西藏礦業(yè)發(fā)展股份有限公司（簡(jiǎn)稱西藏礦業(yè)）利用湖區(qū)豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能和冷資源，巧妙利用“碳酸鋰在水中的溶解度隨溫度升高而降低”進(jìn)行提鋰，干燥后的鋰精礦（碳酸鋰品位為50%～70%）運(yùn)輸至甘肅白銀鋰鹽廠，利用苛化-碳化法對(duì)經(jīng)調(diào)漿等流程后形成的精礦料漿進(jìn)行提純生產(chǎn)氫氧化鋰與碳酸鋰產(chǎn)品（見(jiàn)圖3）［12，31］。該工藝經(jīng)濟(jì)合理易操作，綠色環(huán)保符合當(dāng)?shù)貙?shí)際，在國(guó)內(nèi)外均屬首創(chuàng)［12］。目前，鹽湖一期已建成7 000 t/a“鋰精礦”（2021 年實(shí)際產(chǎn)量為0.901 6萬(wàn)t），未來(lái)“新二期”項(xiàng)目通過(guò)動(dòng)態(tài)兌鹵、鋪膜等方式進(jìn)行技改，將新增碳酸鋰產(chǎn)能1.2萬(wàn)t/a，至2025年西藏礦業(yè)有望形成鋰鹽總產(chǎn)能3萬(wàn)～5萬(wàn)t［31］。

圖3 扎布耶鹽湖碳酸鋰“太陽(yáng)池結(jié)晶”生產(chǎn)工藝［12］Fig.3 Production process of“solar pond crystallization”of lithium carbonate in Zabuye Salt Lake［12］

3.3 羅布泊鹽湖

羅布泊鹽湖是世界級(jí)的超大型含鉀硫酸鹽型鹵水礦床，總面積約為10 350 km2，共生鈉鎂及伴生鋰硼等元素，綜合回收利用價(jià)值高，經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)潛力巨大。然而，與同類型智利阿塔卡瑪及美國(guó)大鹽湖相比，羅布泊鹽湖的硫酸根含量較高，開(kāi)發(fā)技術(shù)難度較大［12，19］。

自2000年開(kāi)始，國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱國(guó)投羅鉀）根據(jù)鹽湖資源特征與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，通過(guò)持續(xù)的技術(shù)革新研發(fā)出具完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)內(nèi)外獨(dú)一無(wú)二的“羅布泊硫酸鹽型鹵水制取硫酸鉀”工藝（見(jiàn)圖4），該工藝使中國(guó)的硫酸鉀肥自給率由2000年前的10%提升至現(xiàn)在的50%，為保障全國(guó)鉀肥穩(wěn)定增長(zhǎng)及國(guó)家糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)［19］。目前，國(guó)投羅鉀已成為世界最大的單體硫酸鉀生產(chǎn)商，具備160萬(wàn)t/a的硫酸鉀產(chǎn)能，是僅次于察爾汗鹽湖的中國(guó)又一重要鉀肥供應(yīng)基地［31］。2022年6 月，國(guó)投羅鉀規(guī)劃啟動(dòng)內(nèi)容包括“老鹵輸送、鹽田攤曬、吸附、膜處理和蒸發(fā)、沉鋰、干燥及附屬設(shè)施”在內(nèi)的“鋰資源綜合利用的工程建設(shè)”，擬利用“鋁系吸附劑+膜法”工藝對(duì)提鉀后剩余的老鹵提鋰，若工程建設(shè)正常推進(jìn)，預(yù)計(jì)2023年年底即可竣工［31］。

圖4 羅布泊鹽湖硫酸鹽型鹵水制取硫酸鉀生產(chǎn)工藝［19］Fig.4 Production process of preparing potassium sulfate from sulfate brine of Lop Nur Salt Lake［19］

3.4 東臺(tái)吉乃爾鹽湖

東臺(tái)吉乃爾鹽湖面積約為314.2 km2，為青海省內(nèi)優(yōu)質(zhì)、具較高硼鋰鉀品位的硫酸鎂亞型鹽湖，開(kāi)發(fā)企業(yè)為東臺(tái)鋰資源公司及旗下青海鋰業(yè)子公司［31］。公司采用中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所（簡(jiǎn)稱中科院青海鹽湖所）開(kāi)創(chuàng)的“選擇性離子遷移的新型分離”電滲析工藝提鋰（見(jiàn)圖5），此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)品質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好、過(guò)程無(wú)污染且淡水消耗量較低，可同步實(shí)現(xiàn)鋰與其他元素的大量分離；但不足之處是對(duì)鹵水鋰離子濃度有一定要求［6，31］。截至2021年已建成2 萬(wàn)t 碳酸鋰產(chǎn)能，工業(yè)嫻熟穩(wěn)定，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定且達(dá)到“鹽湖電池級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)。2021 年實(shí)現(xiàn)碳酸鋰產(chǎn)量1.022 5 萬(wàn)t，2022—2023 年公司將擬新增1萬(wàn)t/a碳酸鋰及建設(shè)3萬(wàn)t/a硼酸生產(chǎn)線［31］。

圖5 東臺(tái)吉乃爾鹽湖碳酸鋰“選擇性電滲析膜分離”生產(chǎn)工藝［6］Fig.5 Production process of“selective electrodialysis membrane separation”of lithium carbonate in East Taijinaier Salt Lake［6］

3.5 西臺(tái)吉乃爾鹽湖

西臺(tái)吉乃爾鹽湖面積約為570 m2，是一個(gè)以液體鋰礦為主、固液共生的特大型鋰鉀硼鎂礦床。鹽湖保有資源儲(chǔ)量（固體保有+液體孔隙度）：氯化鈉約為49 億t、氯化鎂約為1.53 億t、氯化鉀約為4 199 萬(wàn)t、氯化鋰約為235萬(wàn)t，其中鋰離子質(zhì)量濃度約為210 mg/L、n（Mg）/n（Li）約為62∶1［31］。

2007 年，青海中信國(guó)安鋰業(yè)發(fā)展有限公司（簡(jiǎn)稱中信國(guó)安）利用自主研發(fā)的煅燒法技術(shù)進(jìn)行高鎂鋰比鹽湖提鋰，成為省內(nèi)最早一批實(shí)現(xiàn)鋰資源商業(yè)化開(kāi)發(fā)的企業(yè)［31］。2014年，青海恒信融鋰業(yè)科技有限公司（簡(jiǎn)稱恒信融鋰業(yè)）成立，通過(guò)采用在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的“納濾反滲透膜法”工藝，對(duì)外購(gòu)于中信國(guó)安的脫硼鹵水開(kāi)展低污染高回收率提鋰，即利用專用鋰鎂分離膜得到溶液鋰質(zhì)量濃度＞550 mg/L的低鎂鹵水，之后陸續(xù)經(jīng)濃縮、沉鋰、干燥等步驟逐漸形成碳酸鋰與氫氧化鎂（見(jiàn)圖6）［31］。目前，恒信融鋰業(yè)正推進(jìn)“吸附+膜法”二期組合工藝升級(jí)，未來(lái)將有望進(jìn)行深層原鹵提鋰［31］。

圖6 西臺(tái)吉乃爾鹽湖碳酸鋰“納濾反滲透膜法”生產(chǎn)工藝［31］Fig.6 Production process of lithium carbonate by“nanofiltration reverse osmosis membrane method”in West Taijinaier Salt Lake［31］

3.6 一里坪鹽湖

一里坪鹽湖為富含鉀、鋰、硼、鎂、銣等元素的硫酸鎂亞型鹽湖［31］。鹽湖鹵水總給水度資源儲(chǔ)量約為46 920 萬(wàn)m3，含氯化鉀約900.36 萬(wàn)t、氯化鋰約92.074萬(wàn)t，平均鋰離子質(zhì)量濃度約為150 mg/L［31］。一里坪鹽湖目前的開(kāi)發(fā)企業(yè)為五礦鹽湖有限公司（簡(jiǎn)稱五礦鹽湖）。在中科院青海鹽湖所“梯度耦合膜分離技術(shù)”與德國(guó)弗萊貝格工業(yè)大學(xué)“多級(jí)鋰離子濃縮高鎂鋰比鹵水提鋰技術(shù)”兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上，五礦鹽湖依托其與青海鹽湖所共同研發(fā)的“梯度膜分離耦合”工藝和新型鋰吸附樹(shù)脂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鈉、鎂、鉀與鋰的同時(shí)分離及濃縮脫硼提鋰，最終產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)電池級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)圖7）［31］。2019 年，公司1 萬(wàn)t/a 碳酸鋰產(chǎn)能已投產(chǎn)使用，成本約為3.5萬(wàn)元/t［31］。

圖7 一里坪鹽湖碳酸鋰“梯度膜分離耦合”生產(chǎn)工藝［31］Fig.7 Production process of lithium carbonate by“gradient membrane separation coupling”in Yiliping Salt Lake［31］

4 中國(guó)鹽湖資源開(kāi)發(fā)利用中面臨的主要問(wèn)題

4.1 生產(chǎn)要素保障不高

與東部沿海發(fā)達(dá)省份相比，中西部地區(qū)在基礎(chǔ)設(shè)施方面仍有較大差距［17］。例如，地處青藏高原與黃土高原交匯口的青海，地形地貌復(fù)雜多變且海拔較高，公路、鐵路與航空網(wǎng)絡(luò)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于東部地區(qū)，交通運(yùn)輸能力與“建設(shè)世界級(jí)鹽湖產(chǎn)業(yè)基地”的身份不相匹配。國(guó)內(nèi)鹽湖鹵水提鋰生產(chǎn)碳酸鋰成本約為5 850美元/t，而境外拉丁美洲“鋰三角”鹵水提鋰生產(chǎn)碳酸鋰的成本僅是國(guó)內(nèi)成本的76.92%［17］。同時(shí)，青海鹽湖企業(yè)對(duì)地下水與電的依賴程度較大，而省內(nèi)電網(wǎng)超95%的電量?jī)?yōu)先供應(yīng)具有“面積大投入大、電量小產(chǎn)出小、成本高虧損高（兩大兩小兩高）”特點(diǎn)的藏區(qū)［17］。此外，在鹽湖資源共伴生多元元素綜合利用與新興產(chǎn)業(yè)培育方面，與東部省份相比，中西部地區(qū)與企業(yè)重大科技專項(xiàng)支撐不足，鹽田精控分離、鹵水資源可持續(xù)開(kāi)采模型建立、未來(lái)鎂資源化合物提取與合金材料應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)和重大裝備研發(fā)投入過(guò)大，亟需國(guó)家給予重大科技專項(xiàng)支持［16］。

4.2 科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)

在鹽湖鹵水的資源開(kāi)發(fā)中，部分企業(yè)目前仍比較局限于粗放型鹽湖初級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)［34］。例如，國(guó)內(nèi)慣用鉀肥種類偏少，現(xiàn)有鉀肥品種相對(duì)單一，目前主要的鉀肥品種僅有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀、硫酸鉀鎂肥等。而受重鉀鋰輕綜合利用和著眼當(dāng)前經(jīng)濟(jì)效益的影響，政府部門(mén)和相關(guān)企業(yè)暫未引起對(duì)銣、銫這類高價(jià)值稀散元素資源利用的足夠重視［35］。同時(shí)，因產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)儲(chǔ)備不足、關(guān)鍵技術(shù)尚未破題，致使高精尖深加工技術(shù)研發(fā)缺乏前瞻性系統(tǒng)布局，深層次的鹽湖資源開(kāi)發(fā)尚未高值精細(xì)與規(guī)模化，直觀表現(xiàn)為除鉀鋰鎂外的鹽湖中其他伴生高附加值硼溴等有益組分未得到有效開(kāi)發(fā)和利用［5，34］。

4.3 開(kāi)發(fā)利用水平較低

長(zhǎng)期以來(lái)，因傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程較長(zhǎng)、中間環(huán)節(jié)較多及部分企業(yè)不當(dāng)管理，在以提鉀為主的鹽湖資源開(kāi)發(fā)利用中極易造成鹽田采收、選冶回收總體效率偏低以及尾礦含鉀豐富，一定程度上造成了資源的閑置浪費(fèi)［35］。

此外，受自然地理環(huán)境與地質(zhì)條件等多因素影響，鹽湖化工產(chǎn)業(yè)多以鉀鋰鈉硼元素的化合物等產(chǎn)品體系為主，產(chǎn)品單一且主要集中于初級(jí)礦產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)鏈短，高精尖深加工工藝普遍滯后，長(zhǎng)期處于價(jià)值鏈底端，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱，嚴(yán)重制約了鹽湖產(chǎn)業(yè)升級(jí)和良性發(fā)展［5］。因此，亟需對(duì)高附加值產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)與工藝研發(fā)投入，從而解決國(guó)內(nèi)鹽湖市場(chǎng)低端產(chǎn)品供大于求、高品質(zhì)高科技產(chǎn)品供不應(yīng)求的尷尬場(chǎng)面。

5 對(duì)策建議

5.1 加強(qiáng)資源利用管理

鹽湖是重要的戰(zhàn)略性綜合資源，應(yīng)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定正確合理的資源戰(zhàn)略并搞好開(kāi)發(fā)利用［6］。建議從國(guó)家層面在部委及下屬司局設(shè)立“國(guó)家鹽湖資源綜合利用辦事處”，總體負(fù)責(zé)全國(guó)鹽湖資源科學(xué)開(kāi)發(fā)與綜合利用的規(guī)劃協(xié)調(diào)，以及相關(guān)規(guī)章制度的組織編寫(xiě)和制定實(shí)施［7］。通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)有鹽湖資源儲(chǔ)量核實(shí)與勘查、重要礦種儲(chǔ)備、化工產(chǎn)業(yè)布局及可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃等市場(chǎng)要素的統(tǒng)籌部署與整體推進(jìn)，積極助推鹽湖產(chǎn)業(yè)深度融入國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略與新發(fā)展格局［36］。

5.2 提高資源利用效率

嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家部委相關(guān)規(guī)定要求，引導(dǎo)、鼓勵(lì)企業(yè)推廣應(yīng)用“低品位固體鉀礦浸泡式溶解轉(zhuǎn)化、尾鹽溶解轉(zhuǎn)化制取鉀石鹽-熱溶結(jié)晶工藝回收利用成套技術(shù)與裝備、吸附-納濾膜耦合法高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰產(chǎn)業(yè)技術(shù)”等先進(jìn)的采選冶礦技術(shù)和綜合回收工藝，降低資源能耗與“三廢”排放，努力提高資源和尾礦總體利用率［5，16-17］。清理整頓與淘汰停產(chǎn)采選冶工藝技術(shù)水平難達(dá)標(biāo)、裝備落后、產(chǎn)品單一且能源資源浪費(fèi)嚴(yán)重的鹽湖企業(yè)［5，17］。通過(guò)設(shè)置需同時(shí)滿足資源、技術(shù)、資源采收率與環(huán)境評(píng)價(jià)有保證的“4有保證”底線，篩選、提高欲開(kāi)發(fā)鹽湖資源企業(yè)與廠礦的準(zhǔn)入門(mén)檻［1］。因地制宜，引進(jìn)、研發(fā)適合自身特點(diǎn)發(fā)展的鹽湖資源綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)生產(chǎn)工藝，改進(jìn)設(shè)備效率，努力提高鹽湖資源開(kāi)發(fā)利用水平，盡早實(shí)現(xiàn)資源由粗放型開(kāi)采到多元素?zé)o損提取效益型綜合開(kāi)發(fā)利用的轉(zhuǎn)變［5，17］。

5.3 加大戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備

中國(guó)鹽類資源總量巨大，但鉀資源嚴(yán)重不足［5］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鉀鹽資源多處于高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)態(tài)勢(shì)，若長(zhǎng)此以往必將影響國(guó)內(nèi)鉀肥供給結(jié)構(gòu)及全國(guó)糧食安全［5］。建議國(guó)家根據(jù)鉀鹽資源儲(chǔ)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)鉀肥的長(zhǎng)期需求數(shù)量及鉀資源匱乏的實(shí)際國(guó)情，對(duì)國(guó)內(nèi)鹽湖鉀鹽資源開(kāi)發(fā)實(shí)行總量控制，合理設(shè)計(jì)與確定企業(yè)鉀肥生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模，杜絕過(guò)度超量開(kāi)發(fā)造成的資源浪費(fèi)［1，10］。此外，加大政府部門(mén)對(duì)鹽湖及配套資源的調(diào)查評(píng)價(jià)，進(jìn)一步摸清家底［5-6，36］。加強(qiáng)對(duì)鹽湖各類資源的地質(zhì)勘查與評(píng)價(jià)，組織專業(yè)技術(shù)力量對(duì)湖區(qū)礦產(chǎn)資源典型地段開(kāi)展詳細(xì)地質(zhì)勘探，提升鹽湖鉀鋰等重點(diǎn)礦種勘探等級(jí)并摸清其實(shí)際儲(chǔ)量［5］。同時(shí)，發(fā)布政策措施，鼓勵(lì)具核心競(jìng)爭(zhēng)力與強(qiáng)大技術(shù)研發(fā)能力的企業(yè)赴中國(guó)典型湖區(qū)，借鑒國(guó)外找鹽經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展深層地下鹵水風(fēng)險(xiǎn)勘探和綜合評(píng)價(jià)，通過(guò)增加礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量、提升資源保障能力并形成一批新的鹽湖資源儲(chǔ)備基地［5，37］。

5.4 強(qiáng)化生產(chǎn)要素保障

圍繞鹽湖產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際，系統(tǒng)梳理其對(duì)生產(chǎn)要素的需求［17］。采取政策支持為主、市場(chǎng)配套為輔的方式，積極爭(zhēng)取國(guó)家、地方和民間資本對(duì)煤、天然氣、水庫(kù)、電站及各類交通運(yùn)輸?shù)缆返然A(chǔ)設(shè)施的投入，增強(qiáng)生產(chǎn)要素的保障能力［17］。同時(shí)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新改造、兩化融合促進(jìn)鹽湖產(chǎn)業(yè)綠色數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)等途徑，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)要素使用效能［38］。

5.5 構(gòu)建領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)體系

鹽湖開(kāi)發(fā)涉及地質(zhì)勘探、能源資源環(huán)境、冶金建材、裝備制造等諸多行業(yè)，涵蓋從上游原材料礦石、中游元素化合物制造到下游工農(nóng)業(yè)和國(guó)防軍工等終端應(yīng)用全流程，涉及的產(chǎn)業(yè)鏈廣、產(chǎn)品種類多、工藝技術(shù)復(fù)雜［16］。因此，應(yīng)以資源綜合開(kāi)發(fā)利用為重點(diǎn)，聚焦鉀鋰鎂產(chǎn)業(yè)做優(yōu)做強(qiáng)做大，充分利用國(guó)內(nèi)外兩種資源與兩個(gè)市場(chǎng)，優(yōu)化延伸鉀、鋰、鎂、硼、鈉等礦產(chǎn)資源利用產(chǎn)業(yè)鏈條，注重鹽湖銣、銫、溴、碘等稀散元素開(kāi)發(fā)提純利用，鼓勵(lì)推進(jìn)鹽湖產(chǎn)品向高精尖與精加工新能源、新材料、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)等領(lǐng)域拓展，積極開(kāi)發(fā)氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鋰、氫氧化鋰、氧化鎂、金屬鎂、硼酸等高值化產(chǎn)品，推動(dòng)鹽湖生態(tài)“鎂鋰鉀”園建設(shè)，構(gòu)建形成全球領(lǐng)先的現(xiàn)代鹽湖資源梯度開(kāi)發(fā)和綠色高效綜合利用化工產(chǎn)業(yè)體系［5，16，36］。

5.6 推動(dòng)產(chǎn)業(yè)跨界合作

加強(qiáng)企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)、科研院所與高等院校的學(xué)術(shù)交流、科技攻關(guān)、技術(shù)研討聯(lián)動(dòng)，共同開(kāi)展鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)理論研究與小中型科研實(shí)驗(yàn)、行業(yè)研究和市場(chǎng)分析，不斷探索開(kāi)發(fā)新技術(shù)新工藝，打造鹽湖資源“政產(chǎn)研學(xué)用”緊密型跨界合作團(tuán)隊(duì)［16-17，34］。同時(shí)，借助對(duì)外溝通交流方式，與國(guó)外建立更加長(zhǎng)期廣泛的穩(wěn)定合作關(guān)系，通過(guò)在礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘察、尾礦清潔整理與高效利用、關(guān)鍵技術(shù)工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)等方面開(kāi)展深度跨界合作，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)鹽湖技術(shù)輸出與國(guó)外資源導(dǎo)入［17，34］。聚焦制約中國(guó)鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)利用的重大關(guān)鍵共性技術(shù)瓶頸，支持鹽湖資源基礎(chǔ)科學(xué)研究與應(yīng)用示范，開(kāi)展稀有元素提取、氯平衡技術(shù)提升等科技攻關(guān)，增強(qiáng)鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)利用發(fā)展后勁［36］。