碳酸鋰。
在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)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(guó)競(jìng)相爭(zhēng)奪的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源。
根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2022年公布的“全球已探明鋰資源儲(chǔ)量占比排名”，中國(guó)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(guó)以8%的鋰儲(chǔ)量占比，完成了全球動(dòng)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(guó)工程院院士鄭綿平2023年披露，中國(guó)鋰原料長(zhǎng)期以來(lái)大量依靠進(jìn)口，其中2021年鋰原料對(duì)外依存度達(dá)到66.7%。
鄭綿平估算，未來(lái)幾年，中國(guó)鋰資源供需剪刀差將進(jìn)一步擴(kuò)大，資源對(duì)外依存度將持續(xù)上升：僅考慮國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)品的需求，2025年中國(guó)碳酸鋰供需缺口預(yù)計(jì)為15萬(wàn)噸，2030年將達(dá)到35萬(wàn)噸。
察爾汗鹽湖。
地球上的鋰資源65%蘊(yùn)藏在鹽湖中，中國(guó)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(guó)只有16%的鋰資源開(kāi)發(fā)來(lái)自鹽湖，這是導(dǎo)致中國(guó)鋰資源對(duì)外依存度居高不下的重要原因。（鄭綿平院士：電動(dòng)中國(guó)，鋰從何來(lái)）
近年來(lái)，智利等主要鋰儲(chǔ)國(guó)相繼推行“鋰礦國(guó)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(lái)不確定性影響。
自主可控鹽湖鋰資源開(kāi)發(fā)對(duì)保障中國(guó)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(dòng)力中國(guó)」第一集來(lái)到位于青藏高原的察爾汗鹽湖，這里是中國(guó)鋰儲(chǔ)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(chǎng)“新能源革命”注入動(dòng)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(gè)深圳市的大小，是中國(guó)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(guó)鹽類總儲(chǔ)量的1/3）；同時(shí)，這里還富集了鋰、鉀、硼、鈹、鍶、銫等多種有價(jià)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(kāi)始，來(lái)自全國(guó)各地5000多名建設(shè)者來(lái)到這片寸草不生的鹽湖，通過(guò)人拉肩扛的原始方式，一步步在這里建成中國(guó)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?yàn)?200萬(wàn)噸氯化鋰（鹽湖鋰主要存在形式）儲(chǔ)量（折合碳酸鋰當(dāng)量891萬(wàn)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(kāi)采權(quán)（總面積的63%）。
資料：察爾汗鹽湖開(kāi)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(gè)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(kāi)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(chǔ)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(duì)「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」介紹。
高鎂鋰比對(duì)工藝提出了較高的要求。
鹽湖提鋰行業(yè)常見(jiàn)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(shuō)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(guò)10多年的研發(fā)，我們擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的吸附劑，并配套了吸附劑生產(chǎn)車間，實(shí)現(xiàn)了吸附劑自足。”孫永龍對(duì)「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(yùn)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(lái)。
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(lái)的？
吸附塔內(nèi)部裝有吸附劑，鎂鋰比500:1的鹽湖鹵水通過(guò)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(duì)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(kāi)吸附塔，再通過(guò)納濾、反滲透、蒸發(fā)、沉鋰、干燥等一系列工序，經(jīng)過(guò)兩天時(shí)間，碳酸鋰便被最終提取出來(lái)。
藍(lán)科鋰業(yè)吸附塔車間。
孫永龍對(duì)「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(gè)循環(huán)，每個(gè)吸附塔每天可以不間斷、滿負(fù)荷地運(yùn)行4個(gè)循環(huán)。
藍(lán)科鋰業(yè)是行業(yè)內(nèi)通過(guò)的吸附工藝率先達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)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(wàn)噸，2023年產(chǎn)量達(dá)到3.6萬(wàn)噸，2024年年底預(yù)計(jì)建成4萬(wàn)噸/年基礎(chǔ)鋰鹽一體化項(xiàng)目。
藍(lán)科鋰業(yè)碳酸鋰灌裝車間。
從0走到4萬(wàn)噸/年，藍(lán)科鋰業(yè)用了17年，孫永龍參與了全過(guò)程。
2007年藍(lán)科鋰業(yè)成立時(shí)，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(lái)到察爾汗鹽湖：“當(dāng)時(shí)特別震撼，從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)這么大的鹽湖，下車一眼看過(guò)去，除了鹽湖什么都沒(méi)有，一根草都沒(méi)有，上班的地方連辦公樓都只是個(gè)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(shí)，孫永龍的崗位是車間操作工，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)高等問(wèn)題，提鋰商業(yè)可行性試驗(yàn)失敗，藍(lán)科鋰業(yè)曾一度瀕臨關(guān)停。
當(dāng)時(shí)，工廠對(duì)200多名新員工進(jìn)行分流，孫永龍和其他10多名同事因?yàn)?ldquo;在工作中表現(xiàn)踏實(shí)”，被安排留守，繼續(xù)進(jìn)行新裝置和新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。
孫永龍回憶，由于當(dāng)時(shí)企業(yè)缺乏資金，加上業(yè)界在鹽湖提鋰技術(shù)上也沒(méi)有成熟可循的工藝和裝備，重新實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)線的設(shè)備都靠工廠自行制作和搭建，現(xiàn)場(chǎng)的土建工程也要靠團(tuán)隊(duì)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(shí)間，孫永龍“動(dòng)過(guò)離開(kāi)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(gè)同事被安排裝麻袋壘墩子，整整3個(gè)月時(shí)間他們都在裝麻袋、背麻袋、壘麻袋，因?yàn)橐s時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)機(jī)，每個(gè)人每天必須要完成100個(gè)。
高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)一度讓孫永龍對(duì)自己產(chǎn)生了疑問(wèn)：“覺(jué)得自己上了學(xué)，卻跑到這荒無(wú)人煙的地方來(lái)背麻袋，好像體現(xiàn)不了自己的人生價(jià)值。”
察爾汗鹽湖。
但隨著實(shí)驗(yàn)一步步成功，產(chǎn)線重新開(kāi)機(jī)，孫永龍業(yè)逐漸擺脫了體力勞動(dòng)的限制，開(kāi)始接觸和學(xué)習(xí)鹽湖提鋰工藝的專業(yè)性工作。
“開(kāi)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(píng)比，這樣我就慢慢鉆研生產(chǎn)，每天都想爭(zhēng)個(gè)第一，這樣就真正進(jìn)入了鹽湖提鋰這個(gè)行業(yè)。”
孫永龍?jiān)谲囬g做了5年操作工，之后從工段長(zhǎng)、車間主任一路成長(zhǎng)，成為了藍(lán)科鋰業(yè)的副總經(jīng)理，負(fù)責(zé)整個(gè)提鋰車間的安全生產(chǎn)。
藍(lán)科鋰業(yè)倉(cāng)庫(kù)中的碳酸鋰。
“我搭了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的順風(fēng)車，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)發(fā)展得快，我才有機(jī)會(huì)來(lái)做這么多事情。”孫永龍對(duì)「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(guó)各地，是他最大的成就感。
經(jīng)過(guò)17年的摸索，孫永龍對(duì)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(huì)。
孫永龍說(shuō)，他的腦海里有整個(gè)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(lái)。”
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(shí)，孫永龍通過(guò)計(jì)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(shí)較為保守的參數(shù)設(shè)計(jì)下，吸附塔的孔隙率還有冗余。
通過(guò)團(tuán)隊(duì)一個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)和論證，孫永龍重新調(diào)整了工藝參數(shù)，最終為單個(gè)吸附塔的每個(gè)循環(huán)節(jié)約下來(lái)8立方水。
吸附法工藝需要的一項(xiàng)重要資源就是水。孫永龍對(duì)「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察」算了一筆賬：“一方水5塊錢，一個(gè)塔一個(gè)循環(huán)節(jié)約8方水，就是40塊錢，一天下來(lái)4個(gè)循環(huán)就是160塊錢，我們一共200多個(gè)塔，每個(gè)塔每天節(jié)約160 塊錢，那一天下來(lái)就是節(jié)約8000多方水，4萬(wàn)多塊錢。”
資料：鹽湖鹵水輸送管。
而這8方水的含鋰量為80個(gè)ppm，也就是一升水里有80毫克鋰，計(jì)算下來(lái)，這一項(xiàng)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(guò)1.2噸”。
“這些水一旦排出去了，就完全浪費(fèi)掉了。”孫永龍表示，對(duì)于4萬(wàn)噸來(lái)說(shuō)，1.2噸并不起眼，但產(chǎn)量與每個(gè)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(zhǎng)久可持續(xù)開(kāi)發(fā)關(guān)系密切，1毫克都不能浪費(fèi)。
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(kāi)始形成，經(jīng)過(guò)了非常漫長(zhǎng)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(zèng)，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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