馬 珍

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，青海格爾木816000）

鋰作為降低碳排放不可替代的重要戰(zhàn)略資源，被譽(yù)為“推動世界前進(jìn)的金屬”［1］，鋰及其化合物被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電子產(chǎn)品、儲能等諸多領(lǐng)域［2］?！度珖V產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020）》將鋰資源認(rèn)定為中國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)之一［3］，對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義?！笆奈濉睍r(shí)期以及未來很長一段時(shí)間，鋰電等一批新能源制造項(xiàng)目將是驅(qū)動中國能源發(fā)展的中堅(jiān)力量。中國鹽湖鹵水中鋰資源含量十分可觀，近80%的鋰資源都存在于青海和西藏的鹽湖之中。因此，鹽湖鹵水提鋰技術(shù)在當(dāng)前研究中頗有前景。高效綠色分離提取鹽湖鋰資源可將中國鹽湖鹵水鋰資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，將大力推動中國鋰電新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為在青海等地建設(shè)世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地及實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力支撐。

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的推動下，鋰的消費(fèi)在以前所未有的速度增長。2021年，隨著電動汽車動力電池原材料碳酸鋰需求量的急劇攀升，2022年初碳酸鋰價(jià)格突破50 萬元/t 大關(guān)，達(dá)到歷史最高點(diǎn)，較2021 年上漲近七成。中國對碳酸鋰消費(fèi)量由10 a前的不足5萬t/a增長到目前的20萬t/a以上，消費(fèi)量占到全球的60%。工信部相關(guān)規(guī)劃中提出，2025年中國新能源汽車銷量占比要達(dá)到25%左右。目前電池行業(yè)是全球鋰資源主要消耗方［4］，預(yù)計(jì)2025年其需求量將超過100萬t，鋰資源的市場需求量正在以每年20%的速率迅猛增長［5］。在市場發(fā)展需求下，鋰資源提取和儲備對于緩解其供需矛盾至關(guān)重要，尋求更高效的鋰提取技術(shù)成為了行業(yè)熱點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國生產(chǎn)碳酸鋰原料來源于鹽湖提鋰的比例占26%，其余均來自于鋰礦石提取，而鹵水提鋰成本僅為礦石提鋰成本的1/2［6］，加之豐富的鹽湖資源，所以鹽湖鹵水提鋰更具成本及資源優(yōu)勢，鹽湖提鋰將成為鋰工業(yè)的主導(dǎo)方向。在碳酸鋰價(jià)格不斷飛漲的背景下，鹽湖提鋰迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。由于中國鹽湖大多數(shù)是屬于高鎂鋰比型鹽湖，其開發(fā)難度大［7］，鎂鋰如何高效分離一直以來都是鹽湖提鋰過程中最為重要的問題，這也是中國電池級的鋰產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口的主要原因之一［8］。因此，鹽湖提鋰已經(jīng)成為保障中國鋰資源安全的重點(diǎn)任務(wù)，必須在鹽湖提取鋰技術(shù)上不斷實(shí)現(xiàn)突破革新，提高中國鋰鹽自我保障能力。

本文從鹽湖鋰資源的分布概況、鹽湖鹵水特點(diǎn)以及提取技術(shù)的角度出發(fā)，對沉淀法、萃取法、膜分離法、吸附法、電化學(xué)法以及新型耦合技術(shù)等鹽湖鹵水提鋰方法進(jìn)行了系統(tǒng)性歸納，詳細(xì)介紹了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析了其相應(yīng)的適用性。最后，結(jié)合鹽湖鋰產(chǎn)業(yè)市場需求，展望了鹽湖提鋰技術(shù)的發(fā)展方向。

1 鹽湖鋰資源概況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鋰資源主要分為鹽湖類和礦石類兩大類。其中，鹽湖資源占60%，礦石資源占40%。中國鋰資源儲量較為豐富，約占全球儲量的6%［4，9］，中國已探明的鋰儲量以金屬鋰儲量計(jì)算超過500萬t，其中近80%的儲量都集中在青海、西藏等地的鹽湖之中［10］。目前主要開發(fā)的鹽湖有青海察爾汗鹽湖、東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖和西藏地區(qū)的扎布耶鹽湖［11］。青海柴達(dá)木盆地現(xiàn)有鹽湖33個(gè)，已發(fā)現(xiàn)鹽湖礦床70多處，柴達(dá)木盆地鹽湖資源中的氯化鋰儲量位居全國前列。其中察爾汗鹽湖是中國最大的可溶性鉀鎂鹽礦床，其鈉、鉀、鎂、鋰的儲量均居中國之首。在青海眾多鹽湖中，察爾汗鹽湖的鋰資源儲量（以碳酸鋰計(jì)）已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1 000 萬t，該鹽湖的氯化鋰儲量約為824.6 萬t。西臺吉乃爾鹽湖的鋰資源儲量僅次于察爾汗鹽湖，東臺吉乃爾鹽湖鋰資源儲量在青海鹽湖中是最小的。表1 展示了幾個(gè)代表性鹽湖的鋰資源開發(fā)現(xiàn)狀，其中包括各鹽湖相應(yīng)的開采方、鋰資源儲量、企業(yè)生產(chǎn)階段及產(chǎn)能數(shù)據(jù)［12］。

表1 中國鹽湖鋰資源開發(fā)現(xiàn)狀（以Li2CO3計(jì)）［4，11-12］Table 1 Current status of development of lithium resources in salt lakes in China（calculated as Li2CO3）［4，11-12］

2 鹽湖鹵水特點(diǎn)

世界各地的鹽湖鹵水其成分和特點(diǎn)各有不同，其中存在大量的金屬離子與非金屬離子導(dǎo)致體系復(fù)雜，不容易分離［13］。中國鹽湖鹵水按照化學(xué)成分可分為：氯化物型、碳酸鹽型及硫酸鹽型。西藏分布有多個(gè)碳酸鹽型鋰鹽湖，例如西藏扎布耶鹽湖，其品位較高，相對來說提取難度較低，但是受制于西藏的海拔和條件原因，不容易進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)［14］；青海鹽湖一般屬于硫酸鹽型和氯化物型，青海的察爾汗鹽湖即為氯化物型鹽湖，其鎂鋰比高、品位較差，相較于西藏鹽湖開采難度大，但是青海開采環(huán)境相對便利且鋰資源儲量大，現(xiàn)已成為中國主要的鋰生產(chǎn)基地［15］。

表2展示了中國典型富鋰鹽湖鹵水的主要組成成分。每個(gè)鹽湖的主要組成成分以及鎂鋰比均有明顯差異，所以針對不同的鹽湖開發(fā)應(yīng)采取符合其自身特點(diǎn)的提鋰技術(shù)。青海和西藏作為世界上最具開發(fā)價(jià)值的鹽湖區(qū)之一，與智利Atacama 和美國Silver Peak等低鎂鋰比鹽湖相比，其鹽湖大部分為高鎂鋰比鹽湖（鎂鋰物質(zhì)的量比為60～1 600），傳統(tǒng)的沉淀法等提鋰技術(shù)不適用于中國的鹽湖［16］。因此制定合適的工藝方案，建立符合中國鹽湖鹵水高效提鋰的技術(shù)對國家有重要的戰(zhàn)略意義。

表2 中國典型富鋰鹽湖鹵水組成成分［17-18］Table 2 Composition of typical lithium-rich salt lake brine in China［17-18］

3 鹽湖提鋰方法

目前，鹽湖鹵水提鋰方法主要有沉淀法、萃取法、煅燒法、吸附法、納濾法、電滲析法和電化學(xué)法等，針對鋰原料特點(diǎn)，在上述提鋰方法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一些新型的復(fù)合提鋰法，如科研院所與企業(yè)共同提出的吸附+膜、納濾膜反滲透+MVR蒸發(fā)濃縮沉鋰法、多組分協(xié)同溶劑萃取-水反萃清潔提鋰法、離子精餾等技術(shù)。其中，與膜相關(guān)的方法主要是通過分離膜的創(chuàng)新得到技術(shù)的升級。

3.1 沉淀法

沉淀法是最早用來提取鹽湖鹵水中鋰資源的方法，也稱為鹽田富集法。該方法適用于低鎂鋰比鹵水以及無鎂鹵水，其主要原理是用碳酸鹽類的堿或是鋁鹽對鹵水中的鋰離子進(jìn)行沉淀，是目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用且技術(shù)成熟的方法，圖1 為沉淀法生產(chǎn)碳酸鋰的工藝流程圖。具體操作方法是：將工業(yè)純堿投入到鹽湖濃縮鹵水中，使鋰以碳酸鋰沉淀形式析出，國外采用這種方法主要有3家企業(yè)，分別是美國ALB 公司、澳大利亞Orcobre 公司、智利SQM 公司。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與改進(jìn)，沉淀法依然是高品位、低鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰的主要技術(shù)方法［19］。

圖1 沉淀法生產(chǎn)碳酸鋰的工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of production of lithium carbonate by precipitation

HAMZAOUI 等［20］制備了可以吸附Li+的氫氧化鋁凝膠，探討了沉淀鋰的影響因素。該法生產(chǎn)周期長、堿耗量大，只適用于低鎂鋰比鹽湖鹵水。針對中國大部分鹽湖高鎂鋰比現(xiàn)狀，付燁等［21］針對鹽湖提鋰開發(fā)了硼鎂共沉淀法，首先向濃縮鹵水中加入堿性沉淀劑，實(shí)現(xiàn)硼、鎂與鋰分離；再通過氫氧化鈉除鎂，然后利用碳酸鈉沉淀碳酸鋰。此法適合青海高鎂鋰比鹽湖鹵水，但此法存在20%的鋰損失。ZHANG等［22］開發(fā)了一種九水偏硅酸鈉沉淀劑，作為高鎂鋰比鹵水中分離鎂鋰的鎂沉淀劑，溶液中鋰離子的回收率達(dá)到86.73%。ZHANG 等［23］發(fā)現(xiàn)磷酸三銨三水合物在模擬和實(shí)際鹽湖鹵水中都表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

3.2 萃取法

萃取法的主要原理是鋰離子與有機(jī)溶劑選擇性絡(luò)合發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)后的絡(luò)合物易溶于有機(jī)相，使鋰離子與其他雜質(zhì)離子分開，然后再通過反萃將鋰離子提取出來［24］。此方法的關(guān)鍵是選擇出高選擇性的萃取劑，已報(bào)道的萃取體系一般分為有機(jī)萃取劑和混合萃取劑，主要有有機(jī)磷類、離子液體［25］、冠醚類［26］、季銨鹽-偶氮離子螯合-締合類、β-雙酮類［27］以及醇類［28］等。萃取法也需先通過曬田工藝分離出大部分的鉀鹽與鈉鹽，然后再進(jìn)行除硼，最后進(jìn)入萃取提鋰工藝。圖2 為萃取法提鋰簡易工藝流程圖。

圖2 萃取法提鋰工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of extracting lithium by extraction

SU等［29］開發(fā)了一種由TBP（磷酸三丁酯）、FeCl3和P507（2-乙基己基膦酸單-2-乙基己酯）組成的混合三元溶劑萃取系統(tǒng)。這種新開發(fā)的系統(tǒng)證明了鋰比鎂的選擇性好，并且只需用水即可有效地洗出鋰。ZHOU 等［30］分別以TBP、FeCl3和琥珀酸二乙酯用作萃取劑、共萃取劑和稀釋劑，研究了TBP體積分?jǐn)?shù)、Fe與Li物質(zhì)的量比等萃取條件對萃取性能的影響，發(fā)現(xiàn)此種提取體系具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。石成龍等［25］采用新型離子液體（ILs）協(xié)同萃取體系提高了鹵水的鋰萃取效率，有效減少了環(huán)境污染。萃取法對鋰選擇性高，適合應(yīng)用于高鎂鋰比鹵水的鎂鋰分離中；但是其中用到大量的萃取劑，容易腐蝕設(shè)備，且易揮發(fā)，這些因素制約了萃取法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3.3 煅燒浸取法

煅燒浸取法也是鹽湖提鋰技術(shù)中的一種比較成熟的方法，且提出此方法的時(shí)間較早，前幾年青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司主要采用此方法制備碳酸鋰。此方法的主要流程是先將除硼后的鹵水再蒸發(fā)除去50%的水，析出四水氯化鎂沉淀，將所得物質(zhì)進(jìn)行焙燒，具體是在600～700 ℃下煅燒2 h得到氧化鎂粗產(chǎn)品，將此產(chǎn)品在水中洗滌可得到含鋰溶液，通過加堿除去溶液中存在較多的鈣鎂離子；然后蒸發(fā)濃縮，可得到純度較高的含鋰溶液；再通過沉淀法加入純堿生產(chǎn)出碳酸鋰產(chǎn)品。圖3為煅燒浸取法工藝流程圖。煅燒法可以在生產(chǎn)過程中附帶生產(chǎn)出高純度的氧化鎂，從側(cè)面來看也屬于一種鹽湖鎂資源的綜合利用方法。煅燒法提出時(shí)間較早，應(yīng)用時(shí)間也較長，但是流程繁瑣、生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生大量的氯化氫氣體腐蝕設(shè)備，且對設(shè)備要求高、能耗較大。長期使用此項(xiàng)技術(shù)的青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司目前已計(jì)劃更改技術(shù)路線，煅燒浸取法正逐步退出主流舞臺。

圖3 煅燒浸取法工藝流程圖Fig.3 Process flow diagram of calcination impregnation

3.4 吸附法

吸附法根據(jù)選擇的吸附劑不同存在不同的吸附機(jī)理。有機(jī)吸附是鋰與有機(jī)吸附劑進(jìn)行絡(luò)合或特異性配位。無機(jī)吸附是利用吸附劑對鋰的選擇性吸附性質(zhì)，將鋰離子吸附到鋰離子篩的晶格中，再通過酸洗等方法將鋰離子從吸附劑中脫附出來，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子提取的目的［31-32］。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以將鋰與其他金屬離子有效分離開，以利于后續(xù)的工藝流程。圖4為吸附法制備碳酸鋰的工藝流程圖。吸附劑必須具有良好的機(jī)械性能、循環(huán)性能、選擇性高以及無毒等特點(diǎn)，且必須經(jīng)濟(jì)、安全無污染、容易制備。吸附劑主要分為無機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。有機(jī)吸附劑主要是離子交換樹脂，其選擇性不好，且難脫附；而無機(jī)吸附劑對鋰具有高選擇性，其吸附量大、脫附量也高，是鹽湖鹵水提鋰應(yīng)用較多的吸附材料，所以目前對于無機(jī)吸附劑研究較多。其主要有錳系和鈦系尖晶石型氧化物吸附劑、鋁鹽吸附劑等，其中尖晶石型氧化物鋰吸附劑為當(dāng)前研究主流。

圖4 吸附法制備碳酸鋰的工藝流程圖Fig.4 Process flow diagram of preparation of lithium carbonate by adsorption

CHEN 等［33］通過共沉淀法將磁性Fe3O4納米顆粒負(fù)載到二維層狀雙金屬氫氧化物上合成了磁性Li/Al 二維層狀雙金屬氫氧化物（MLDHs）新型吸附劑；MLDHs對察爾汗鹽湖老鹵水中的Li+表現(xiàn)出良好的選擇性和優(yōu)先吸附，其吸附量達(dá)到6.0 mg/g；憑借Fe3O4納米顆粒的順磁性，可以使用外部磁場快速回收MLDHs；此外，經(jīng)過8 次吸附-脫附循環(huán)，MLDHs的吸附容量和晶體結(jié)構(gòu)均未發(fā)生顯著變化。WANG等［34］通過固態(tài)反應(yīng)加酸處理工藝制備出鐵摻雜鋰離子篩，改善了鹵水中鋰離子的吸附性能；在Li+質(zhì)量濃度為1.56 g/L、pH=8.8 的溶液中離子篩的飽和吸附容量為34.8 mg/g。WANG 等［35］將納米λ-MnO2采用溶膠-凝膠法附著于聚丙烯腈（PAN）骨架上，可以提高材料的穩(wěn)定性和鎂鋰分離性能。圖5 為PAN/λ-MnO2復(fù)合材料（PMO）的形成示意圖。吸附法與沉淀法、萃取法、煅燒法相比，具有適應(yīng)性強(qiáng)、工藝流程簡單及選擇性高等優(yōu)勢，易于產(chǎn)業(yè)化。此外，吸附法所使用的吸附劑研究空間較大，可以探索不同的改性方法來進(jìn)一步提高吸附劑的吸附效果。

圖5 PAN/λ-MnO2復(fù)合材料（PMO）的形成示意圖［35］Fig.5 Schematic diagram of formation of PAN/λ-MnO2 composite（PMO）［35］

3.5 膜分離法

膜分離法也被稱為離子選擇性遷移法，是通過外在驅(qū)動力的作用對溶質(zhì)進(jìn)行分離，主要分為納濾膜和電滲析。納濾是以壓力為驅(qū)動力的一種膜分離過程，是通過一種功能性半透膜來高效地將鎂分離，同時(shí)得到富含高濃度鋰的鹵水，影響納濾膜分離性能的關(guān)鍵主要是篩分效應(yīng)和Donnan 效應(yīng)。圖6 為納濾法生產(chǎn)碳酸鋰的工藝流程圖。中國科學(xué)院青海鹽湖研究所馬培華研究員在20世紀(jì)90年代末提出了電滲析膜法［36］，此技術(shù)已在位于青海東臺吉乃爾鹽湖的青海鋰業(yè)有限公司成功轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)出的碳酸鋰純度高達(dá)99.7%，已經(jīng)達(dá)到鋰電池原料標(biāo)準(zhǔn)［37］。電滲析膜法主要是采用離子選擇性交換膜，通過其選擇性來透過目標(biāo)離子。帶電的膜表面會阻止二價(jià)離子（例如鎂離子）通過膜，而使單價(jià)離子順利通過膜孔，此法具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低及分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。納濾法常用于高鎂鋰比鹽湖鹵水中鋰的分離，目前研究人員已將納濾法和電滲析法結(jié)合來突破革新，從而進(jìn)一步提升鎂鋰的高效分離效率。

圖6 納濾法生產(chǎn)碳酸鋰的工藝流程圖Fig.6 Process flow diagram of production of lithium carbonate by nanofiltration method

ZHAO 等［38］采用雙極膜電滲析（BMED）與納濾法（NF）、反滲透（RO）等工藝相結(jié)合的集成膜工藝從鹽湖鹵水中制備LiOH，研究了操作壓力、料液pH、料液稀釋倍數(shù)對鋰分離回收效率的影響。雙級NF工藝和反滲透-電滲析（RO-CED）工藝是鎂鋰分離的有效途徑，n（Mg）/n（Li）可控制在0.5 以下。BI等［39］通過聚乙烯亞胺和聚多巴胺制備了帶正電荷的聚酰亞胺/聚多巴胺/聚乙烯亞胺（PI/PDA/PEI）納濾膜，用于分離鎂鋰混合溶液中的Mg2+和Li+。結(jié)果表明，PI/PDA/PEI膜具有正電荷層，對許多無機(jī)鹽具有出色的抑制作用，該膜表現(xiàn)出長期穩(wěn)定性和良好的Mg2+和Li+分離效果，可以將n（Mg）/n（Li）從65.3降低到5.0。ASHRAF 等［40］采用界面聚合法制備了PDA 和PEI 改性NF 膜，改性后提高了鋰分離效率，同時(shí)提高了穩(wěn)定性和親水性，在單級分離中將n（Mg）/n（Li）從30降低到4.1。

3.6 電化學(xué)法

電化學(xué)法提鋰是近年來興起的一種提鋰技術(shù)，具有高效、綠色、耗能低等優(yōu)點(diǎn)。此法主要是將電極材料鋰離子篩制作成工作電極，對鋰進(jìn)行吸附、脫附，保證吸附材料的吸附效率和循環(huán)使用性能。其主要原理簡單表述即是將鋰電池的原理進(jìn)行反轉(zhuǎn)［41］，利用電化學(xué)手段來提取鋰。圖7 為采用電化學(xué)方法時(shí)鋰的富集及脫附［42］。電化學(xué)方法具有很好的應(yīng)用前景，但是目前還未完全探明系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)，以及副反應(yīng)的抑制等都是存在的重要問題，電化學(xué)法的主要影響因素是電極本身、鋰容量、循環(huán)穩(wěn)定性等。

圖7 采用電化學(xué)方法時(shí)鋰的富集及脫附示意圖［42］Fig.7 Schematic diagram of lithium enrichment and desorption by electrochemical method［42］

電化學(xué)法提鋰常用的電極材料有LiFePO4［43］、LiMn2O4［44］等，中南大學(xué)趙中偉教授構(gòu)筑了新型的電化學(xué)提鋰新體系［45］。ZHAO 等［46］發(fā)現(xiàn)LiFePO4在不同pH 范圍水溶液中都很穩(wěn)定，因此將LiFePO4/FePO4電極用于電化學(xué)鹵水提鋰。KIM 等［47］通過使用聚多巴胺涂層改善了LiFePO4活性電極的界面性能，其主要原因是聚多巴胺的親水性使得鋰離子更容易在電極材料上遷移，Li/Na 離子分離系數(shù)高達(dá)4 330。GUO 等［48］開發(fā)了一種LiMn2O4/Li1-xMn2O4的搖椅電極系統(tǒng)，通過限制選擇性濃差極化，提鋰率提高至40%～60%。

3.7 新型分離方法

新型膜法分離方法方面，科研人員主要是研究新型膜材料、新型膜過程。其中，金屬-有機(jī)骨架化合物因具有高的BET 比表面積、孔隙率，在離子分離方面展現(xiàn)出巨大的潛能，通過對其改性可使其表現(xiàn)出優(yōu)異的陽離子分離性能；通過膜法分離與鋰離子篩工藝相結(jié)合，可以很大程度減輕鋰離子篩的溶損和回收問題，進(jìn)而提高其吸附率；通過鋰離子交換膜與電容式電去離子裝置的聯(lián)合，可以提高鋰離子選擇系數(shù)，且能耗較低，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電滲析法；電吸附/電化學(xué)法/交換膜的技術(shù)可降低吸附劑和電極材料的損耗，進(jìn)而提高循環(huán)使用性能；通過萃取法結(jié)合鋰離子交換膜技術(shù)可以同時(shí)發(fā)揮出兩種方法的優(yōu)勢，展現(xiàn)出優(yōu)異的萃取效果；納濾法與電滲析法相結(jié)合的新型工藝也是研究熱點(diǎn)，此新工藝同時(shí)發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，大幅提高了提鋰效率；電滲析結(jié)合電解雙極膜、納濾法、反滲透等集成耦合工藝在鎂鋰高效分離方面也發(fā)揮出了自身優(yōu)勢［4］。

高校及研究院所方面，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文教授團(tuán)隊(duì)提出“離子精餾”鹽湖提鋰技術(shù)，其可以直接應(yīng)用于高鎂鋰比鹽湖提鋰。不同于傳統(tǒng)電滲析隔膜的排布方式，“離子精餾”技術(shù)是將多個(gè)同類型膜并列排布，將其集成于電滲析單元內(nèi)。利用離子在膜中的多級篩分機(jī)制及離子選擇性的級數(shù)放大效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高鎂鋰比鹽湖鹵水中鋰離子的有效分離。“離子精餾”制備的鋰產(chǎn)品純度最高可達(dá)99.9%，已經(jīng)超越了電池級標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)報(bào)道其分離效果明顯優(yōu)于目前所報(bào)道的其他功能膜材料以及膜分離技術(shù)，完全解決了高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰的技術(shù)難題。傳統(tǒng)溶劑萃取一般是高濃度鹽酸反萃，其存在萃取劑降解損失、萃取過程乳化、設(shè)備腐蝕等問題，限制了這一技術(shù)路線的進(jìn)一步應(yīng)用。為有效解決這些問題，繼續(xù)推動鹽湖鋰資源開發(fā)利用，中國科學(xué)院過程工程研究所齊濤和朱兆武團(tuán)隊(duì)研發(fā)出多組分協(xié)同溶劑萃取-水反萃清潔提鋰技術(shù)［49］，為高鎂鋰比鹽湖提取鋰提供了新途徑。

企業(yè)的需求推動著技術(shù)的全方位發(fā)展升級，從而涌現(xiàn)出更有效的新型提鋰技術(shù)。2020年以前，鹽湖企業(yè)所生產(chǎn)的碳酸鋰基本只應(yīng)用于儲能電池，并未大量應(yīng)用于新能源汽車電池。隨著鹽湖提鋰技術(shù)不斷突破革新，鋰鹽品質(zhì)不斷提升，已經(jīng)成功提升至“電池級”標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，企業(yè)方面新型提鋰技術(shù)主要是以吸附法和膜法為基礎(chǔ)，青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司擬采用“納濾膜反滲透+MVR 蒸發(fā)濃縮沉鋰工藝”代替目前的煅燒法工藝來生產(chǎn)碳酸鋰，該方案屬于新型提鋰法，其工藝路線合理，有望進(jìn)一步提高產(chǎn)能。2021 年4 月，青海柴達(dá)木興華鋰鹽有限公司采用多組分協(xié)同溶劑萃取-水反萃清潔提鋰技術(shù)進(jìn)行了中試試驗(yàn)，截至目前中試線運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)指標(biāo)超過預(yù)期，年產(chǎn)量有望達(dá)到8 000 t。2021 年12月，此項(xiàng)技術(shù)通過了評審。五礦鹽湖有限公司與西安藍(lán)深環(huán)保科技有限公司合作研發(fā)了鹽湖原鹵高效提鋰技術(shù)，目前已通過青海省科技廳的項(xiàng)目評審。此項(xiàng)技術(shù)可以直接實(shí)現(xiàn)從原始鹵水中同時(shí)分離鉀、鈉、鋰、鎂及濃縮脫硼提鋰。此外，西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司和江蘇久吾高科技股份有限公司主要采用的是“吸附+膜”技術(shù)路線。

4 結(jié)論與展望

近年來，隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鋰電池產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展。2019 年，中國的鋰電產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已突破2 000億元，未來鋰電產(chǎn)業(yè)可能超過萬億元。鋰作為電池的關(guān)鍵原材料，鋰資源的保障是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。鹽湖提鋰技術(shù)成本低，深度開發(fā)該技術(shù)對于保障國內(nèi)鋰資源的供給安全具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義?，F(xiàn)有提鋰技術(shù)中，吸附法工藝簡單、選擇性好，更適合高鎂鋰比鹵水；沉淀法適合低鎂鋰比鹵水，但是鋰回收率較低，且耗時(shí)長；萃取法根據(jù)萃取劑的不同可以應(yīng)用于不同鹽湖的鹵水；煅燒法由于能耗高的缺點(diǎn)逐步喪失了競爭力；以納濾、電滲析為代表的膜法適合高鎂鋰比鹵水；電化學(xué)法仍需進(jìn)一步深入探究。企業(yè)、高校及研究院所目前也正如火如荼地進(jìn)行技術(shù)革新。如今，中國在鹽湖提取鋰技術(shù)上不斷突破革新，通過系統(tǒng)研究鹽湖資源的綠色高效分離機(jī)理和現(xiàn)代分離技術(shù)，探索過程強(qiáng)化與工程應(yīng)用，發(fā)展鹽湖資源高效分離的新工藝與新技術(shù)，將切實(shí)解決相關(guān)基礎(chǔ)性科學(xué)問題與產(chǎn)業(yè)技術(shù)卡脖子問題，提升鹽湖資源高效利用的技術(shù)高度，實(shí)現(xiàn)鹽湖資源高效、可持續(xù)利用的目標(biāo)，從而有效緩解中國鋰資源的供需矛盾。