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    鹽湖提鋰,政飛低壓大電流電源助力騰飛

    發布日期: 2021-12-03
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    A股“提鋰就漲”,這背后是鋰資源行業的高景氣度支撐。政策的支持,下游強勁需求帶來的供需缺口不斷擴大,伴隨著價格一路上漲,成本因規模漸顯以及工藝進步有望進一步下探,無一不表現出鋰資源行業一片向好的景象。


    鹽湖提鋰兼具資源和成本優勢,資源量占比高,成本低 鋰資源總量在 3190-5190 萬噸之間,分布在鹵水和礦石中,其中鹵水鋰資源占比 62.60%。以礦石為原料生產鋰鹽相比,以鹵水為原料生產鋰鹽能耗低、成本低,綜合成本可以節省 30%到 50%。鹵水鋰資源主要分布在南美“鋰三角”智利、阿根廷、玻利維亞地區,占據全球份額接近 80%;和我國青藏高原地區,份額為 12%。國內鹽湖普遍鎂鋰比偏高,因地制宜孕育多種提鋰技術;南美鹽湖低鎂鋰比,沉淀法為主;一湖一策,不同湖區結合不同情況選擇不同路線 我國除了西藏地區的扎布耶鹽湖以外,鹽湖的鎂鋰比普遍較高,需要使用離子交換吸附、膜分離等選擇性提取方法來更好地實現鎂鋰分離以及鋰離子的富集。目前國內鹽湖提鋰主要采用離子交換吸附法、溶劑萃取法、膜分離法、煅燒浸取法、太陽池法、電化學法這幾類技術路線。離子交換吸附法、膜分離法的環保成本更低,且利用吸附劑、納濾膜或電滲析膜可以更有選擇性地富集鋰離子,相比更優,但也存在著吸附劑、納濾膜性能提升遇到瓶頸,電滲析膜通電能耗高且拆洗膜維護成本高的問題,未來發展方向主要是高性能吸附分離材料的研發及工藝流程的簡化。南美鹽湖低鎂鋰比的稟賦優勢決定了基本以沉淀法為主的工藝流程。


    鋰資源是鋰電池的重要原材料,是一種具有戰略意義的“能源金屬”。全球鋰資源總量在 3190-5190 萬噸之間,分布在鹵水和礦石中,其中鹵水鋰資源占比 62.60%。以礦石為原料生產鋰鹽相比,以鹵水為原料生產鋰鹽能耗低、成本低,綜合成本可以節省 30%到 50%。

    鹵水鋰資源主要分布在南美“鋰三角”地區(智利、阿根廷、玻利維亞)和我國青藏高原地區,南美“鋰三角”地區鹵水鋰資源占據全球份額接近 80%,我國份額為12%。南美鹽湖鋰資源總量豐富,鋰濃度高,鎂鋰比低,靠近港口,有成本優勢和區位優勢,擁有開采權的企業包括 SQM、Livent、我國贛鋒鋰業的子公司 Minera Exar等。我國鹽湖主要分布在青海、西藏地區,相比起南美鹽湖鋰資源量和鋰濃度更低,鎂鋰比不一。



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    我國除了西藏地區的扎布耶鹽湖以外,鹽湖的鎂鋰比普遍較高,需要使用離子交換吸附、膜分離等選擇性提取方法來更好地實現鎂鋰分離以及鋰離子的富集。目前國內鹽湖提鋰主要采用離子交換吸附法、溶劑萃取法、膜分離法、煅燒浸取法、太陽池法、電化學法這幾類技術路線。其中離子交換吸附法、膜分離法的環保成本更,而且利用吸附劑、納濾膜或電滲析膜可以更有選擇性地富集鋰離子,相對而言是更優的選擇,但是也存在著吸附劑、納濾膜性能提升遇到瓶頸,電滲析膜通電能耗高且拆洗膜維護成本高的問題,未來的發展方向主要是高性能吸附分離材料的研發以及工藝流程的簡化。

    鹽湖提鋰資源和成本優勢兼備


    鋰資源是新能源鋰電池材料中鋰鹽的重要供應,在傳統陶瓷玻璃工業中也有廣泛的應用,是一種具備戰略意義的“能源金屬”。全球鋰資源儲量豐富,總量在 3190到 5190 萬噸之間,主要分布在鹵水和礦石中,鹵水鋰資源占比為 62.60%,礦石鋰資源占比 37.40%。

    鹵水鋰資源相比礦石鋰資源不僅占比更高,提鋰成本也更低。和以礦石為原料生產鋰鹽相比,以鹵水為原料生產鋰鹽能耗低、成本低,綜合成本可以節省 30%到50%,因此鹽湖提鋰是經濟性更優的一種鋰資源獲取路徑。

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    鹵水鋰資源主要分布在南美“鋰三角”地區(智利、阿根廷、玻利維亞)和我國青藏高原地區,南美“鋰三角”地區鹵水鋰資源占據全球份額接近 80%,我國份額為 12%。2019 年南美“鋰三角”鹵水鋰資源占比合計達到 76%,其中玻利維亞是全球鹵水鋰資源最多的國家,全球份額達到 31%,阿根廷、智利分別為 25%和 20%,我國鹵水鋰資源占比僅次于上述三國,達到 12%,少數的鹵水鋰資源也分布在美國、阿富汗、加拿大和蒙古。

    主要的提鋰工藝介紹


    吸附法:吸附劑性能提升是關鍵

    離子交換吸附法目前主要是藍科鋰業在青海察爾汗鹽湖使用。該方法的原理是采用選擇性吸附劑吸附 Li+,再用洗脫液將 Li+洗脫后使用納濾膜在酸性條件下除鎂,經過反滲透濃縮、鹽田自然蒸發濃縮后得到高鋰合格液,最后沉淀、過濾得到Li2CO3產品。

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    萃取法:環保成本高,產能規模較小


    鹽湖鹵水中的鋰離子還可以用溶劑萃取法進行提取,其原理是相似相溶,將與鹵水不互溶且密度不小于水的有機溶劑混合接觸,在物理溶解、分離或化學反應(絡合物、螯合物)作用下將鹵水中所需組分萃取轉移到有機相中,再通過反萃取將所需組分從有機溶劑中萃取水相。目前常見的 Li+萃取體系包括中性TBP/FeCl3/MIBK 萃取體系、冠醚類化合物、β-雙酮類、離子液體等。

    萃取法適用于高鎂鋰比鹽湖提鋰,但是有機溶劑有毒有害的問題導致環保成本上升,所以萃取法提鋰并沒有得到大規模的使用,產能也較小,目前該方法主要是青海柴達木興華鋰鹽有限公司在大柴旦鹽湖使用,公司已擁有鹽湖提鋰萃取技術優勢,該萃取體系包括離子液體、共萃劑和稀釋劑,其中離子液體為含萃鋰功能性基團的吡咯類六氟磷酸鹽離子液體,稀釋劑為溶劑汽油、磺化煤油、石油醚,該萃取體系可避免使用協萃劑三氯化鐵,因而無需調鹵水的 pH,每生產一噸氯化鋰,至少可節約 5 噸工業鹽酸及 2 噸氫氧化鈉,大大降低了生產成本,工藝方面減少了皂化工序、洗酸工序及除鐵工序,因而更易于工業化大規模生產。


     

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    膜法:膜的選擇性可實現鎂鋰分離,但維護成本高


    鹽湖提鋰的膜法技術路線包括電滲析膜、納濾膜兩種方法。電滲析膜技術最早用于海水淡化,21 世紀初開始用于鹽湖鹵水中的鎂鋰分離,其技術原理是,使用交替放置的陽離子和陰離子交換膜,陽離子在電場作用下通過陽離子交換膜,而陰離子通過陰離子交換膜遷移到電極上,單價陽離子(例如 Li+、Na+、K+)通過單價選擇性陽離子交換膜遷移到濃縮室,而二價陽離子(例如 Ca+、Mg+)被阻擋,留在脫鹽室,從而達到鎂鋰分離的目的。


     目前國內電滲析膜技術主要是青海鋰業有限公司在東臺吉乃爾鹽湖使用,實際生產中發現電場作用下會產生 H2和 OH-,從而產生的 Mg(OH)2沉淀會覆蓋離子交換膜,影響電滲析效率,因此需要經常拆洗膜,維護成本較高。


     

    納濾膜法的原理是使用納濾膜截留二價及以上的金屬陽離子,一價的 Li+和 Na+可以通過,就可以將提鉀老鹵中的 Li+和 Mg2+分離。納濾膜法適用于鎂鋰比低于 30的鹽湖鹵水,在鎂鋰比大于或等于 30 的鹽湖中需要將納濾膜法與吸附法或電滲析技術相結合。目前青海恒信融鋰業使用納濾膜法生產電池級Li2CO3。

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    煅燒法:最早實現產業化,能耗較高


    煅燒浸取法提鋰的原理是含鋰氧化鎂和tan suan li鎂不溶于水,用水浸取氧化鎂可以達到鋰鎂分離的目的。將鹽田老鹵經過酸化制取硼酸后濃縮得到四水氯化鎂,經過噴霧干燥后得脫水得到二水氯化鎂,進入回轉窯在 700-900℃高溫下煅燒脫水得到無水含鋰氧化鎂等混合物,此時加入高純水可浸取鋰,再通過加入 Ca(OH)2 和Na2CO3除去鈣、鎂等雜質離子。煅燒浸取法是最早實現產業化的技術路線之一,但是能源消耗大且產生有毒有害氣體,造成的環境污染嚴重,曾由青海中信國安科技發展有限公司使用。


     

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    太陽池法:適用于低鎂鋰比鹽湖

    位于西藏的扎布耶鹽湖是國內為數不多的低鎂鋰比鹽湖,目前采用*的鹽梯度太陽池法進行Li2CO3的沉淀。

    鹽梯度太陽池由上、中、下三層構成,分別是上對流層(UCZ)、非對流層(NCZ)和下對流層(LCZ),上對流層的成分是淡水,溫度與環境溫度接近,對下層起到保護作用;下對流層的成分是飽和鹽溶液,具有吸熱和儲熱的功能;中間的非對流層的鹽濃度隨池深度而增加,利用淡水與鹵水折射率的不同,可以使熱量儲存在池底鹵水中。進一步地,由于扎布耶鹽湖的碳酸鹽型鹵水中除Li2CO3以外的其他鹽類溶解度隨溫度升高而增大,Li2CO3溶解度則隨溫度升高而降低,當下對流層溫度升高時Li2CO3就會在池底沉淀富集,而其他鹽類難以析出。

    鹽梯度太陽池對于熱量的儲存方式較為靈活,中間非對流層的存在使得下層儲存的熱量不容易散發,因此鹽梯度太陽池還能夠在冬天保持一定溫度,實現全年連續生產。

     

     

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    政飛的電源產品特點

    政飛提供了低壓大電流電源產品,用在電滲析和膜法結合的方案里,該產品具有能效高、耐鹽霧、可靠性高等特點.


     

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    型號: RD-03100H 尺寸:430*225*550mm DC3V1000A3KW)

    產品主體功能:

    采用 19 英寸標準化尺寸,可組合放置于各種工作臺面及機架;

    輸出指示:高精度電壓電流顯示,4 位液晶屏顯示;

    電壓電流預置:自帶面板預置按鍵,可預先設定電壓電流值;

    輸出開關功能:可在不關閉電源情況下,關閉及開啟電源輸出;

    恒壓恒流:輸出恒壓恒流自動切換,電壓電流值連續線性調節;

    保護功能:過壓保護、過流保護、過溫保護;

    短路特性:本機工作狀態下長時間短路;

    通信功能:標配 RS232/RS485 接口,與電腦或其他設備連接進行數據控制;

     

     

     

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