溶析结晶用于盐湖卤水提钾和镁锂分离研究

采用溶析结晶法快速分离盐湖卤水中氯化钾并降低卤水中的镁锂比,解决青海盐湖盐田摊晒存在的生产周期长、需要修建大面积盐田等难题。以有机溶剂为溶析剂,考察了不同种类溶析剂加入量、溶析温度、溶析时间等对盐湖氯化钾收率及镁锂比的影响。实验结果表明,以无水乙醇为溶析剂与盐湖卤水体积比为2∶1,溶析温度为-15℃,时间为90 min时,氯化钾和氯化钠的收率分别达到93.15%和99.84%。溶析结晶后的母液经过过滤,在70~80℃,以0.5℃/min的降温速率进行动态降温,析出氯化镁晶体,镁锂质量比由原卤中的388.44降低至266.63,最终达到快速分离氯化钾的目的及为后续对镁锂进一步分离提供更有利的条件。

青藏高原盐湖硼、锂同位素变化规律及其对当雄错盐湖资源评价应用

近年,硼、锂同位素地球化学理论和分馏机理的深入,为盐湖体系硼、锂同位素示踪奠定了基础。基于现有大量研究数据,文章系统归纳盐湖体系硼、锂同位素分馏变化特征,总结盐湖演化过程硼、锂同位素组成的变化规律,建立它们的示踪方法。并以此为基础,对西藏典型富硼、锂盐湖−当雄错开展了硼同位素示踪,解决了当雄错与其物源硼同位素特征不符的难题,提出当雄错湖底蕴含大型硼、锂矿床的新认识,并预测了湖底的硼、锂资源量。根据盐湖体系硼、锂同位素地球化学特征,揭示了溶蚀湖的盐湖资源评价意义,为盐湖体系硼、锂同位素示踪和盐湖资源评价奠定理论基础。此外,借助硼同位素地球化学手段建立的当雄错“围岩−地热水−盐湖”的物源补给模式在西藏和全球具有普遍性。

富锂硫酸盐型盐湖卤水蒸发实验研究进展

随着“双碳”目标的提出,锂在新能源材料领域中的应用受到高度关注,锂的需求呈现爆发式增长。世界锂资源以矿石锂和盐湖锂为主,盐湖锂因其储量大成为未来锂资源开发的重点,因而占比最大的硫酸盐型盐湖成为焦点。因盐湖卤水组成差异较大,叠加硫酸盐型盐湖特殊属性,使得锂在盐田蒸发阶段存在多种结晶形式而造成损失,增加了锂的有效富集难度。总结了前人针对富锂硫酸盐型盐湖的蒸发实验研究结果,结合相图分析总结富锂硫酸盐型盐湖蒸发结晶析盐规律,重点关注锂的浓缩状态及析盐结晶形式,为硫酸盐型盐湖锂资源开发提供参考。

青藏高原中部班戈错富锂盐湖水位月际变化与驱动因素分析

锂在新能源领域的独特优势使其需求规模呈爆发式增长,世界各主要经济体将其列为关键矿产。西藏盐湖锂资源丰富,水位变化是锂资源动态评价的重要环节,班戈错是典型富锂盐湖,极具代表性。本文以2016—2023年班戈错现场实测水文及气象观测资料为基础,分析了水位月际变化特征及驱动因素。主要结论如下:(1)以2018年6月、2021年12月为界,2016年1月至2023年7月,班戈错水位月际变化剧烈,经历下降—上升—下降波动变化过程,且水位上升速度远大于水位下降速度。(2)蒸发量增大是班戈错两次水位波动下降的主要原因;而蒸发量降低和温度升高是驱动水位波动上升的动力。(3)温度及降水是控制湖泊年内变化的主导因子,且温度主要通过控制蒸发来实现影响。研究结果为青藏高原月际尺度气候变化的盐湖区域响应和班戈错将来开采过程中锂资源保障程度研究提供数据基础。

锂资源提取技术研究进展

锂被认为是21世纪最重要的能源金属之一,在全球减碳的共同目标下,新能源产业快速发展,推动过去3a锂消费量的持续增长,引发国内外对提锂技术的研究热潮。根据锂资源的赋存状态,对矿石提锂及卤水提锂技术进行综述,系统性地总结对比了各种方法的优缺点。从矿石中提取锂的方法主要有石灰石烧结法、硫酸法、硫酸盐法、压煮法、氯化焙烧法、直接酸浸法;卤水提锂中受到广泛关注的技术主要有沉淀法、吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、电化学法。由于碳酸锂价格高位回落,国际锂盐获取形势愈加严峻,因此不断开发并完善提锂技术,增强中国的锂资源自供自给能力,实现提锂技术的降本增效势在必行。

负温固井用锂盐-硫铝酸盐水泥浆体系

针对负温环境下固井常用水泥石强度发展缓慢甚至停止水化的问题,对锂盐(TSL)-硫铝酸盐水泥(SAC)浆体系开展了浆体性能及在4℃&-10℃下的水泥石力学性能研究,测试了水泥的水化温升及累计放热量。通过X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG/DTG)和扫描电子显微镜(SEM)对水泥的水化过程进行了分析,论证了TSL-SAC水泥浆体系在负温固井工程中应用的可行性。结果表明:TSL-SAC水泥浆体系浆体性能较好,在TSL掺量为SAC的3%时,在4℃环境下,48 h抗压强度可达23.01±0.47 MPa,在-10℃环境下,48 h抗压强度可达3.98±0.07 MPa,满足固井施工要求。同时,通过引入温控材料有效降低了水泥的水化温升及累计放热量,最大水化温升降低了27.62%,最大水化温升延迟320.67%出现。TSL促进SAC水化反应进行的机制在于增加了水泥石中凝胶态水化产物铁胶及铝胶的生成量,促进了AFt的生长结晶,形成低结晶度的CaCO_(3)保护层并减少CH被碳化。实验结果表明,TSL-SAC水泥浆体系具备在负温固井环境下应用的潜力。

LiODFP在锂离子电池正极氧化分解的DFT研究

使用密度泛函理论(DFT),研究锂盐二氟二草酸磷酸锂(LiODFP)作为成膜添加剂在锂离子电池正极的作用机理。各研究体系的氧化电势理论计算值的排列顺序为:碳酸酯(包括EC、PC、EMC和DMC)>ODFP^(-)(单分子)≈碳酸酯-ODFP^(-)配合物。ODFP^(-)优先于碳酸酯发生氧化反应,ODFP^(-)结构分解的路径比EC分子分解的路径更容易进行。EC+ODFP^(-)-e体系可能发生的分解反应路径是ODFP^(-)结构开环,生成CO、CO_(2)和自由基R1。R1可能进一步发生自由基终止反应,生成含有氟代磷酸盐单体的低聚物,从而抑制碳酸酯溶剂分子的氧化分解。

纳滤膜在盐湖提锂领域的研究进展

中国锂(Li)资源消耗量占全球消耗量的40%,然而其产能仅满足工业需求的20%,80%的Li需要进口,研究新一代提Li技术迫在眉睫。纳滤(NF)膜具有选择性离子分离能力,在Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离中表现出突出的潜力。商用NF膜多荷负电,受Donnan效应和静电引力影响,其对正离子的分离能力有限。近年来的研究发现,荷正电NF膜可以有效分离具有相似水合物离子半径的Mg^(2+)和Li^(+)。该文介绍了NF膜中离子传输理论和选择性筛分机理,综述了商用NF膜在盐湖提Li领域的研究现状及不足,分析了荷正电NF膜的制备方式(包括胺单体的选取、纳米材料掺杂、引入中间层及表面接枝等)对提升Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离性能的影响规律。最后,总结了荷正电NF膜在实际工程应用中的挑战和前景。

氧化物乏燃料锂热还原技术研究进展

以电解精炼为主流的干法后处理技术虽处于实验室研究阶段,但具有可处理最广泛的燃料种类以及反应体系稳定性更高等独特优势。在电解精炼步骤前需通过电还原或热还原将氧化物乏燃料还原为金属。热还原需要使用钙、锂和镁等作为还原剂。相比其他碱金属还原,锂热还原具有回收方法简单、所需温度适中以及设备要求较低等优点,在国内外已相继进行了各方面工艺条件以及理论的研究。调研了氧化物乏燃料锂热还原研究相关进展,对比了各国锂热还原工艺的特点,结合热力学数据分析了高温锂还原的相关机理,从动力学角度对反应的影响因素进行了讨论。总结了现有研究的不足,并对未来锂热还原的趋势进行了展望,为我国干法后处理中工艺流程的研究提供参考。

锂钠镁共存硫酸盐体系多温相图及其应用

针对硫酸钠亚型盐湖卤水钠锂比高、镁锂比高带来的锂分离难题,通过开展锂钠镁共存硫酸盐体系多温相图研究,获取锂钠镁硫酸盐之间的作用关系和结晶析出规律,并应用于指导降低卤水中钠镁含量工艺设计。采用等温溶解平衡法获取了四元体系Li_(+),Na_(+),Mg^(2+)//SO_(4)2--H_(2)O 303.2、318.2 K固液相平衡数据,采用X射线粉晶衍射法(XRD)测定了共饱点的平衡固相类型。复盐分析:采用XRD、扫描电镜(SEM)和热重分析法(TG-DSC)进行了各复盐的晶体结构分析、晶体形貌表征和热分析。研究发现,四元体系Li_(+),Na_(+),Mg^(2+)//SO_(4)^(2-)-H_(2)O303.2、318.2 K下均为复杂体系,相图均包含4个四元共饱点、9条单变量曲线和6个结晶区。303.2 K时,该体系相图结晶区为:Na_(2)SO_(4)、Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O、Li_(2)SO_(4)·H_(2)O、MgSO_(4)·7H_(2)O、Na_(2)SO_(4)·MgSO_(4)·4H_(2)O、Li_(2)SO_(4)·3Na_(2)SO_(4)·12H_(2)O;318.2 K时,该体系相图结晶区为:Na_(2)SO_(4)、MgSO_(4)·7H_(2)O、Li_(2)SO_(4)·H_(2)O、Na_(2)SO_(4)·MgSO_(4)·4H_(2)O、Li_(2)SO_(4)·Na_(2)SO_(4)、Li_(2)SO_(4)·3Na_(2)SO_(4)·12H_(2)O。对比该四元体系288.2、298.2、303.2、318.2、323.2 K多温相图发现,温度对体系的影响主要表现在水合盐和含锂复盐的结晶形式及各盐类结晶区面积的变化。根据四元体系多温相图中含锂复盐(Li_(2)SO_(4)·Na_(2)SO_(4)、Li_(2)SO_(4)·3Na_(2)SO_(4)·12H_(2)O)、白钠镁矾(Na_(2)SO_(4)·MgSO_(4)·4H_(2)O)和三元体系Na_(+),Mg^(2+)//SO_(4)2--H_(2)O多温相图中盐类的结晶规律,给出了硫酸钠亚型盐湖脱钠镁及白钠镁矾的分离加工建议。

盐湖卤水萃取法提锂的研究进展

随着全球锂电行业的迅猛发展,作为原材料的锂需求量也日益攀升。盐湖卤水中蕴含着丰富的锂资源,但浓度低、成分复杂。开发高效锂分离技术,从卤水中提取锂资源具有重要的经济价值和战略意义。溶剂萃取法具有处理量大、萃取效率高、优异选择性以及易于规模化操作等优点,具有良好的工业应用前景。本文主要综述了近5年常用的萃取体系,包括β-二酮、有机磷化合物、大环分子、磷酰基吡唑啉酮、离子液体以及低共熔溶剂。系统地分析了各种萃取体系的作用机理、适用的环境以及存在的优缺点,对于萃取体系存在的问题进一步介绍了萃取过程强化技术,如膜萃取强化、电场强化。最后,对未来各种萃取体系的研究重点和改进提出了观点和评述,同时对萃取体系的发展前景进行了展望。

不同盐胁迫条件下枸杞种子的耐锂特性研究

以3个枸杞品种(宁杞1号、宁杞5号、宁杞7号)为试材,研究不同浓度NaCl溶液对枸杞种子萌发的影响,以及盐胁迫下不同浓度LiCl溶液处理对3个品种枸杞发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长和活力指数的影响。结果表明,随着盐浓度的不断升高,对宁杞1号的根长和芽长均起抑制作用;对宁杞5号的根长和芽长则是先促进后抑制;而对宁杞7号的根长表现出抑制作用,对芽长表现出先促进后抑制。低锂浓度对宁杞1号、宁杞5号和宁杞7号的发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长和活力指数起促进作用,其中宁杞1号较宁杞5号和宁杞7号具有更强的耐锂性。

柴达木盆地巴仑马海盐湖黏土沉积矿物学及稀有稀散元素地球化学特征

黏土型锂矿也被称为沉积型锂矿,是重要的锂矿类型之一,它以结构锂或吸附锂的赋矿形式赋存于蒙皂石族矿物、伊利石等黏土矿物的层间或晶格中。在柴达木西北部的巴仑马海成盐盆地以黏土层为研究对象,对黏土样品进行了化学全分析、X射线衍射分析、主微量元素含量分析、扫描电镜测试,探讨了黏土层内黏土矿物的物质组成及元素地球化学特征。结果表明,研究区黏土层内的黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、伊蒙混层、高岭石等组成。元素地球化学分析显示,锂应该主要赋存于伊利石、绿泥石、伊蒙混层等黏土矿物中,与Si、Al、K、Mg等元素具有较强的正相关性;B的赋存与绿泥石密切相关,与Mg、Fe元素具有较好的正相关性;此外,Rb、Cs与Li在地质过程中具有相似的地球化学行为。

低能耗熔盐电解金属锂电解槽的开发及研究

近年来,金属锂在全固态锂电池、铝锂合金制备中发挥着不可替代的价值,但金属锂生产成本仍然是生产企业需要解决的问题。因此,从降低能耗角度优化生产工艺及设备角度利用Solid Works三维建模电解槽结构,以及ANSYS仿真模拟软件对电解槽进行热场模拟及计算,得出最优设计方案。生产电解效率可达到91%,能耗在35 kWh/kg以下,抽氯和集锂装置可以自动运行,抽出氯气浓度90%,集锂效率可达到80%以上,且出锂量较为稳定。该设备可以更好的投入产业化生产,满足企业降低生产成本的需要,促进熔盐电解金属锂行业的发展。

盐湖提锂工艺研究进展

随着电动汽车的快速发展,对锂资源的需求急剧增加。可开采的锂矿石资源稀缺且提取工艺复杂,而盐湖卤水中锂资源储量丰富,因此提高含锂盐湖利用率具有重要的经济意义。概述了锂资源的性质、作用、分布以及面临的挑战,论述了沉淀法、萃取法、电渗析法、电化学法以及吸附法在盐湖提锂方面的研究进展。

钛基锂离子筛纳米材料研究进展

随着以锂离子电池为代表的新能源行业的兴起,锂需求量大幅增加,因此盐湖卤水提锂技术受到广泛关注。以锂离子筛作为吸附剂的盐湖卤水提锂技术具有环保、高效以及可持续发展的特点。介绍了盐湖卤水提锂技术的类型,综述了钛基锂离子筛的合成方法及钛基锂离子筛纳米材料的研究进展,并对比了不同钛基锂离子筛合成方法的优缺点,最后对钛基锂离子筛的研究方向进行了展望。

国内外提锂技术研究进展及应用

随着双碳政策的实施,新能源汽车产业快速发展,高容量的锂电池得到了大规模的应用,因此,绿色、高效的提锂技术成为决定最终锂资源回收经济效益的关键因素。根据资源类型的差异,提锂技术可分为盐湖卤水提锂和矿石提锂技术两种。盐湖卤水主要用于生产工业级的碳酸锂,工艺流程简单,成本较低,但其生产条件较差,常伴随较高的Mg/Li。盐湖卤水提锂技术主要分为分步沉淀法和吸附法两种,分别用来处理低、高Mg/Li盐湖卤水资源。锂辉石、锂云母、锂黏土等锂矿石主要用于生产电池级碳酸锂,提锂工艺成熟,但生产成本高,环境污染较为严重,目前常用的工艺为硫酸焙烧法、硫酸盐培烧法、氯化焙烧法、石灰石焙烧法和碱性压煮法。结合盐湖卤水、锂辉石、锂云母和锂黏土等目前主要的锂资源,从资源储量分布、典型工艺流程、代表性矿山项目以及相应的运营成本分析等方面详细阐述了国内外锂资源提锂技术的研究和应用现状,并通过对不同锂矿资源开发技术在应用过程中的优缺点对比分析,从工业应用价值的角度来阐述现有技术中制约提锂效率的关键因素,并据此提出了不同锂资源提锂技术未来的发展方向,为提锂技术的优化更新提供相应的参考。

盐湖锂资源现状及提锂技术研究进展

锂广泛应用于新能源汽车、电子产品、储能等诸多领域,在能源结构转型中是一种关键战略资源.从盐湖卤水中提取和分离锂,具备资源储量大、成本低等特点,引起了世界范围内的广泛关注.中国盐湖资源丰富,主要分布于青海和西藏等地,但存在锂浓度较低、镁锂比高和分离难度较大的问题.同时,不同地区盐湖成分差异大,技术通用性差,阻碍了我国盐湖提锂的发展.本文从盐湖锂资源的分布、禀赋特征和提取方法以及发展方向等方面,综述了盐湖卤水提锂的主要研究进展.重点介绍了沉淀法、溶剂萃取、吸附法、膜分离和电化学提锂的基本原理、操作和发展趋势,分析了不同提取方法的优缺点、分离效果和适用条件.传统的沉淀法和萃取法均存在药剂用量大,环境污染严重的问题;吸附法用水量大,吸附剂易溶损,导致其生产应用受限.而新兴的膜分离和电化学方法具有分离效果好、药剂添加需求少、产生废物少、适用性广等优点,在分离Mg/Li或Na/Li方面表现出优异的性能,展现出较好的工业应用潜力.最后对盐湖提锂技术未来的发展方向和研究重点进行了展望.

退役锂离子电池电解液资源化回收技术进展与展望

锂离子电池因其出色的性能成为目前应用最多和最广的电池产品,2022年中国锂电池出货量高达750 GW·h且保持继续增长趋势。锂离子电池使用量的爆发式增长引起了人们对于退役锂离子电池对环境影响和资源化利用的高度关注。锂离子电池电解液是锂离子电池的关键组分,主要由高价值的锂盐电解质和有机溶剂组成,而退役锂离子电池电解液回收技术依然处于开发阶段,尚无工业化应用。为了应对锂离子电池的退役潮,研究绿色高效的回收技术以安全环保的方式实现对电解液的资源化回收具有重要的现实意义。全面总结了目前锂离子电池电解液回收的各类技术,从原理、环境影响、效率、工业化前景角度对各类技术进行了剖析,基于回收原理将目前的技术分为直接回收法和转化回收法。此外,提出了未来的研究方向和发展挑战。

锂离子电池低温电解液的挑战及研究进展

近年来,锂离子电池(LIB)已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能领域,是目前最有前景的新能源应用技术之一。然而低温条件下,LIB仍面临循环寿命和能量/功率密度衰减过大等诸多挑战,严重限制了其在极端工况下的实际应用。其主要原因包括:Li+在电极材料中的扩散及其界面处的电荷传递和去溶剂化过程较为缓慢;电解液粘度增大,对材料和隔膜的润湿性变差;石墨负极嵌锂时容易形成锂枝晶等。基于多年来低温锂离子电池的开发经验和相关文献报道,从电解液的角度综述了提高低温锂离子电池的策略,重点介绍了低粘度、宽液程的共溶剂,高电导率、低去溶剂化能的新型锂盐以及形成薄且致密固体电解质中间相(solid electrolyte interphase,SEI)的成膜添加剂对低温性能的影响及其挑战,并对未来低温电解液的发展方向进行了展望。