碳酸鋰。
在電動汽車和儲能系統(tǒng)中，鋰電池發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
作為制作鋰電池的核心原材料，“鋰”被稱作“白色石油”，因此，鋰資源也成為各國競相爭奪的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2022年公布的“全球已探明鋰資源儲量占比排名”，中國以8%的占比排名第四（前三分別為：智利36%、澳大利亞24%、阿根廷10%）。
中國以8%的鋰儲量占比，完成了全球動力電池產(chǎn)能的70%（工信部2021年數(shù)據(jù)）。
鹽湖學(xué)專家、中國工程院院士鄭綿平2023年披露，中國鋰原料長期以來大量依靠進(jìn)口，其中2021年鋰原料對外依存度達(dá)到66.7%。
鄭綿平估算，未來幾年，中國鋰資源供需剪刀差將進(jìn)一步擴(kuò)大，資源對外依存度將持續(xù)上升：僅考慮國內(nèi)鋰電產(chǎn)品的需求，2025年中國碳酸鋰供需缺口預(yù)計為15萬噸，2030年將達(dá)到35萬噸。
察爾汗鹽湖。
地球上的鋰資源65%蘊(yùn)藏在鹽湖中，中國75%的鋰資源蘊(yùn)藏在青藏高原的鹽湖中；由于歷史、環(huán)境、技術(shù)等原因，中國只有16%的鋰資源開發(fā)來自鹽湖，這是導(dǎo)致中國鋰資源對外依存度居高不下的重要原因。（鄭綿平院士：電動中國，鋰從何來）
近年來，智利等主要鋰儲國相繼推行“鋰礦國有化”和“供應(yīng)鏈本土化”相關(guān)政策，給全球鋰資源供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性帶來不確定性影響。
自主可控鹽湖鋰資源開發(fā)對保障中國鋰資源安全的巨大戰(zhàn)略意義正在進(jìn)一步彰顯。
察爾汗鹽湖。
「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」第一季「動力中國」第一集來到位于青藏高原的察爾汗鹽湖，這里是中國鋰儲量最豐富的鹽湖。
我們想要探尋，扎根在這里的人，是如何為當(dāng)下這場“新能源革命”注入動力的源泉。
資料：察爾汗鹽湖區(qū)位（谷歌衛(wèi)星地圖）。
察爾汗鹽湖位于柴達(dá)木盆地南部，青海省海西州格爾木市以北60公里，坐落在祁連山和昆侖山之間。
它海拔2670米，總面積5856平方公里，相當(dāng)于3個深圳市的大小，是中國面積最大的鹽湖。
察爾汗鹽湖有"聚寶盆"之稱：在2～20米厚的鹽層里，蘊(yùn)藏著600億噸各類鹽資源，占全國鹽類總儲量的1/3）；同時，這里還富集了鋰、鉀、硼、鈹、鍶、銫等多種有價值的礦產(chǎn)資源。
資料：老一輩鹽湖人在鹽湖上建設(shè)。
1950年代末開始，來自全國各地5000多名建設(shè)者來到這片寸草不生的鹽湖，通過人拉肩扛的原始方式，一步步在這里建成中國最大的鉀肥生產(chǎn)企業(yè)“鹽湖股份”。
察爾汗鹽湖，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司廠區(qū)。
隨著新能源轉(zhuǎn)型的浪潮席卷全球，察爾汗鹽湖因為1200萬噸氯化鋰（鹽湖鋰主要存在形式）儲量（折合碳酸鋰當(dāng)量891萬噸）而備受關(guān)注。
2007年，鹽湖股份在察爾汗鹽湖創(chuàng)立藍(lán)科鋰業(yè)，進(jìn)軍鹽湖提鋰行業(yè)。
目前，察爾汗鹽湖是藍(lán)科鋰業(yè)的主產(chǎn)區(qū)，鹽湖股份擁有察爾汗鹽湖3700平方公里的開采權(quán)（總面積的63%）。
資料：察爾汗鹽湖開采分布圖（谷歌衛(wèi)星地圖，局部）。
青藏高原廣泛分布著200多個鹽湖，不同區(qū)域的鹽湖稟賦各不相同。
西藏鹽湖品質(zhì)較好，但開采環(huán)境不理想；青海鹽湖天然稟賦較差，鹵水（含有高濃度鹽分的湖水）品位較低，特別是鹵水的“高鎂鋰比”增加了“鎂鋰分離”的難度，一度阻礙了鹽湖碳酸鋰大規(guī)模量產(chǎn)。
“鎂鋰比”是指單位體積鹽湖鹵水中鎂離子和鋰離子的比例。
以全球鋰資源儲量最豐富的玻利維亞、智利和阿根廷“鋰三角”地區(qū)鹽湖為例，當(dāng)?shù)佧}湖鹵水鎂鋰比一般在1.4~10:1之間。
“青海地區(qū)的鹽湖鎂鋰比普遍偏高，察爾汗鹽湖鹵水的鎂鋰比高達(dá)500:1。”鹽湖提鋰工程師、青海鹽湖藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理孫永龍對「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」介紹。
高鎂鋰比對工藝提出了較高的要求。
鹽湖提鋰行業(yè)常見的工藝有沉淀法、萃取法、煅燒法、膜分離法和吸附法等，它們適用的鹵水品味和工況各不相同。
“我們采用的吸附法適用于高鎂鋰比的鹽湖。”孫永龍形容，吸附法就像利用一塊磁鐵在一堆含有鐵屑和其他顆粒的物質(zhì)中精準(zhǔn)分離鐵屑。
所以這塊磁鐵，也就是行業(yè)內(nèi)所說的“吸附劑”，是吸附技術(shù)的關(guān)鍵，直接決定了吸附法提鋰的效率和收率。
藍(lán)科鋰業(yè)使用的吸附劑。
“通過10多年的研發(fā)，我們擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的吸附劑，并配套了吸附劑生產(chǎn)車間，實現(xiàn)了吸附劑自足。”孫永龍對「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」介紹，藍(lán)科鋰業(yè)將吸附劑年損耗控制在了10%以內(nèi)。
藍(lán)科鋰業(yè)吸附塔車間。
有了成熟的吸附劑，還需要一套精密且高效運轉(zhuǎn)的吸附裝置，才能保障鋰從鹽湖鹵水中被有效地提取出來。
在藍(lán)科鋰業(yè)吸附塔作業(yè)區(qū)，200多座單體高5米多的白色圓柱裝置依次排列，它們是鹽湖提鋰的核心裝置“吸附塔”。
鹽湖提鋰吸附法工藝流程圖。
那么，碳酸鋰是怎樣一步步被提取出來的？
吸附塔內(nèi)部裝有吸附劑，鎂鋰比500:1的鹽湖鹵水通過管道進(jìn)入塔腔內(nèi)部和吸附劑相遇，吸附劑定向抓取鋰離子，并讓其他物質(zhì)隨鹵水尾液排出塔腔；
之后系統(tǒng)注入洗脫劑對吸附劑進(jìn)行沖洗，從而得到鎂鋰比6:1的氯化鋰合格液；
合格液離開吸附塔，再通過納濾、反滲透、蒸發(fā)、沉鋰、干燥等一系列工序，經(jīng)過兩天時間，碳酸鋰便被最終提取出來。
藍(lán)科鋰業(yè)吸附塔車間。
孫永龍對「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」介紹，從鹵水進(jìn)入到合格液排出就是一個循環(huán)，每個吸附塔每天可以不間斷、滿負(fù)荷地運行4個循環(huán)。
藍(lán)科鋰業(yè)是行業(yè)內(nèi)通過的吸附工藝率先達(dá)到萬噸級以上碳酸鋰規(guī)?；慨a(chǎn)的企業(yè)之一。
2022年藍(lán)科鋰業(yè)碳酸鋰產(chǎn)量突破3萬噸，2023年產(chǎn)量達(dá)到3.6萬噸，2024年年底預(yù)計建成4萬噸/年基礎(chǔ)鋰鹽一體化項目。
藍(lán)科鋰業(yè)碳酸鋰灌裝車間。
從0走到4萬噸/年，藍(lán)科鋰業(yè)用了17年，孫永龍參與了全過程。
2007年藍(lán)科鋰業(yè)成立時，剛剛畢業(yè)的孫永龍就加入了。
他一直記得自己是2007年9月18日第一次來到察爾汗鹽湖：“當(dāng)時特別震撼，從來沒見過這么大的鹽湖，下車一眼看過去，除了鹽湖什么都沒有，一根草都沒有，上班的地方連辦公樓都只是個框架。”
鹽湖提鋰工程師、青海鹽湖藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理孫永龍。
剛加入時，孫永龍的崗位是車間操作工，負(fù)責(zé)現(xiàn)場操作、故障處理、干雜活。
2009年，由于吸附劑技術(shù)制造成本和破碎率過高等問題，提鋰商業(yè)可行性試驗失敗，藍(lán)科鋰業(yè)曾一度瀕臨關(guān)停。
當(dāng)時，工廠對200多名新員工進(jìn)行分流，孫永龍和其他10多名同事因為“在工作中表現(xiàn)踏實”，被安排留守，繼續(xù)進(jìn)行新裝置和新技術(shù)的實驗。
孫永龍回憶，由于當(dāng)時企業(yè)缺乏資金，加上業(yè)界在鹽湖提鋰技術(shù)上也沒有成熟可循的工藝和裝備，重新實驗的產(chǎn)線的設(shè)備都靠工廠自行制作和搭建，現(xiàn)場的土建工程也要靠團(tuán)隊自己完成。
最難熬的是冬天，察爾汗鹽湖氣溫零下20度，而施工大都在室外進(jìn)行。
察爾汗鹽湖，藍(lán)科鋰業(yè)廠區(qū)。
有一段時間，孫永龍“動過離開鹽湖的念頭”。
那是一次土建施工，為了架設(shè)管道，孫永龍和10幾個同事被安排裝麻袋壘墩子，整整3個月時間他們都在裝麻袋、背麻袋、壘麻袋，因為要趕時間節(jié)點開機(jī)，每個人每天必須要完成100個。
高強(qiáng)度的體力勞動一度讓孫永龍對自己產(chǎn)生了疑問：“覺得自己上了學(xué)，卻跑到這荒無人煙的地方來背麻袋，好像體現(xiàn)不了自己的人生價值。”
察爾汗鹽湖。
但隨著實驗一步步成功，產(chǎn)線重新開機(jī)，孫永龍業(yè)逐漸擺脫了體力勞動的限制，開始接觸和學(xué)習(xí)鹽湖提鋰工藝的專業(yè)性工作。
“開機(jī)以后，每天干什么、產(chǎn)量要達(dá)到多少都很明確，各工段每天都有評比，這樣我就慢慢鉆研生產(chǎn)，每天都想爭個第一，這樣就真正進(jìn)入了鹽湖提鋰這個行業(yè)。”
孫永龍在車間做了5年操作工，之后從工段長、車間主任一路成長，成為了藍(lán)科鋰業(yè)的副總經(jīng)理，負(fù)責(zé)整個提鋰車間的安全生產(chǎn)。
藍(lán)科鋰業(yè)倉庫中的碳酸鋰。
“我搭了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的順風(fēng)車，因為產(chǎn)業(yè)發(fā)展得快，我才有機(jī)會來做這么多事情。”孫永龍對「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」表示，每天看著一袋袋碳酸鋰從廠區(qū)裝車發(fā)往全國各地，是他最大的成就感。
經(jīng)過17年的摸索，孫永龍對提鋰車間的細(xì)節(jié)了如指掌，基于這種熟悉，他能在不同的數(shù)據(jù)和環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)回收率和產(chǎn)量提升的創(chuàng)新機(jī)會。
孫永龍說，他的腦海里有整個提鋰車間的流程裝置細(xì)節(jié)：“一顆螺絲釘在哪里我都知道，管廊怎么設(shè)、哪里的管廊多寬、工藝管線怎么走，我基本上都可以畫出來。”
孫永龍和同事在藍(lán)科鋰業(yè)車間。
一次，和同事討論吸附塔結(jié)構(gòu)時，孫永龍通過計算發(fā)現(xiàn)，在吸附塔完成解析后進(jìn)行頂液的工序中，在當(dāng)時較為保守的參數(shù)設(shè)計下，吸附塔的孔隙率還有冗余。
通過團(tuán)隊一個星期的實驗和論證，孫永龍重新調(diào)整了工藝參數(shù)，最終為單個吸附塔的每個循環(huán)節(jié)約下來8立方水。
吸附法工藝需要的一項重要資源就是水。孫永龍對「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」算了一筆賬：“一方水5塊錢，一個塔一個循環(huán)節(jié)約8方水，就是40塊錢，一天下來4個循環(huán)就是160塊錢，我們一共200多個塔，每個塔每天節(jié)約160 塊錢，那一天下來就是節(jié)約8000多方水，4萬多塊錢。”
資料：鹽湖鹵水輸送管。
而這8方水的含鋰量為80個ppm，也就是一升水里有80毫克鋰，計算下來，這一項調(diào)整“每天提升碳酸鋰產(chǎn)量約 3.5公斤，一年提升產(chǎn)量超過1.2噸”。
“這些水一旦排出去了，就完全浪費掉了。”孫永龍表示，對于4萬噸來說，1.2噸并不起眼，但產(chǎn)量與每個職工的工資和企業(yè)成本直接掛鉤，資源的合理利用更是與鹽湖能否長久可持續(xù)開發(fā)關(guān)系密切，1毫克都不能浪費。
察爾汗鹽湖邊矗立的鹽雕。
“鋰從100多億年前的宇宙大爆炸開始形成，經(jīng)過了非常漫長的自然演化，才聚集成人類可以使用的鋰礦，我們能用上清潔的新能源汽車，是大自然給我們的禮物，我們要珍惜自然的饋贈，才能更加可持續(xù)地發(fā)展下去。”（紀(jì)錄片/本文 首發(fā)鈦媒體APP 作者/鈦媒體音視頻中心 編輯/陳拯 ）
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