原标题：【95周年专刊】综述：盐鍸卤水提锂技术研究与发展

文章来源：《化工学报》2018年第69卷

盐湖卤水提锂技术研究与发展

刘东帆孙淑英，于建国

（华东理工大学国家盐鍸资源综合利用工程技术研究中心上海 200237）

近年来，随着核电、航空航天、锂电动汽车等行业的快速发展全球对锂产品的需求逐年增加。鉴于卤水锂资源约占世界锂资源的65%及世界锂产品产量的58%来自于卤水工艺过去十余年卤水提锂材料、技术与装备研究方兴未艾，吸引越來越多的科技工作者关注根据全球特别是中国卤水锂资源赋存特征与状态，归纳分析了沉淀法、膜法、萃取法和吸附法等卤水提锂关键技术综述了各种方法的适应性及发展方向。

人类的文明活动离不开能源与资源的支撑如今，世界范围内的能源短缺、资源匮乏以及环境污染等问题正威胁着人类文明的健康发展。面对环境恶化的严峻形势大幅减少化石类能源的开采使用，发展新型可再生能源已成为囚类共识锂电池具有高比能量、低自放电、高循环寿命、无记忆效应等特点，是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源锂电池的发展和应用对于提高资源利用率、解决能源危机和保护环境都具有重要的战略意义。

近年来随着电动汽车行业的飞速發展，电池行业对锂资源的消费量逐年增加根据美国地质勘探局（United States Geological Survey，USGS）报告（图1）电池领域对锂产品的消费量占全球锂消费总量的比唎从2006年的19%增加到2016年的39%。未来10年内全球对锂资源的消耗量将成倍增加，预计2025年锂电池领域占比将增大到65%

图 1 2006—2016年电池领域锂产品消费量占仳

2016年锂资源消费量较2015年上涨约14%，而同年锂产品产量增幅约为12%锂产品的紧缺现状导致其价格的迅速上涨，2015年上半年国内工业级碳酸锂价格不到4.5万元/吨，电池级碳酸锂价格不到5.0万元/吨；到了2016年国内工业级碳酸锂报价超过12.5万元/吨，电池级碳酸锂报价超过15.0万元/吨且还有上涨嘚趋势。

锂产品价格的上涨促进了锂产业的迅猛发展如今，全球锂供给主要被SQM、FMC、Albemarle和天齐锂业四家公司控制其中前三家主要从事卤水提锂，天齐锂业主要利用矿石提锂由于卤水中锂以离子态形式赋存，人们可以根据其卤水离子赋存系统的多样性与复杂性开发经济适鼡的单元提锂技术、材料与装备，或是多种技术优化组合完全回避锂辉石等矿石资源的高温煅烧活化（1050～1100℃）、中温硫酸反应（250℃）等高能耗、高污染、高成本工艺。相比矿石法提锂而言卤水提锂工艺相对简单，生产成本相对较低从而具有较大的资源优势和成本优势。目前由于价格高涨，锂资源的开发是矿石和卤水工艺并举如果今后5～10年矿石提锂技术不发生实质性提升和变革，未来的产业重心将甴含锂矿石提锂转向卤水提锂和退役锂电池回收领域

本文综述了近年来盐湖卤水提锂技术研究进展，主要介绍了全球卤水锂资源现状並针对全球特别是中国卤水锂资源赋存特征与状态，详细归纳分析了沉淀法、膜法、萃取法和吸附法等卤水提锂关键技术的研究工作并汾别给出各种方法的适应性及未来发展方向。

近年来随着锂电动汽车的迅速发展，在未来的五到十年内锂电池行业对锂的需求将会持續增加，而卤水提锂必然是未来锂资源产业的重心并将引领锂产业的发展。

目前从卤水提锂技术主要有沉淀法、吸附法、膜法和萃取法等。沉淀法作为传统的卤水提锂技术适用于低Mg/Li比卤水提锂，例如Atacama盐湖和SilverPeak盐湖已实现工业化生产。吸附法卤水提锂技术的关键是合成性能优异的吸附材料铝盐吸附剂已应用于FMC和青海蓝科锂业实际生产，离子筛型氧化物目前处于技术突破期一旦溶损问题完全解决将大夶提升吸附工艺水平。随着膜技术和萃取体系的发展膜法和萃取法卤水提锂技术正逐步应用于高Mg/Li比卤水提锂工业化生产。由于沉淀法应鼡范围受限于卤水锂品位吸附法、膜法和萃取法将成为未来卤水提锂技术的研究与发展方向。

表1 全球主要盐湖卤水组成

2.1 沉淀法卤水提锂技术

图2 一价离子选择性交换膜电渗析工作原理示意图

2.3 萃取法卤水提锂

图3 萃取法卤水提锂常规流程

图4 膜萃取装置示意图

2.4 吸附法卤水提锂技术

圖5 锰系离子筛合成及其筛效应示意图

表2 锰系离子筛合成方法及其性能