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【新時代 西部情】與土坡、地窖為伴,20年無人區尋覓真“鋰”

發表日期:2019-08-21來源:放大 縮小
作為一個世界性的技術難題,高鎂鋰比鹽湖鋰資源提取一直困擾著中國科研工作者。20多年來,中國科學院青海鹽湖研究所鄧小川研究員在時任所長馬培華的指導下,帶領“鹽湖提鋰”團隊,堅守青藏高原柴達木盆地東臺吉乃爾鹽湖區,集中攻克鹽湖提鋰技術。在這條長達千里的無人區拓荒之路上,鄧小川和他的團隊書譜寫了一個個“愛國奮斗、建功立業”的動人故事。

  從零開始探尋“鋰” 

  青海省格爾木市,素有“中國鹽湖城”的美稱。格爾木市的東臺吉乃爾鹽湖區(以下簡稱“東臺”),海拔2700米,方圓幾百里荒無人煙,是名副其實的無人區。這里的鹽湖,湖面浩瀚,一平如洗,天空之鏡,美輪美奐。

  在這壯美如畫的地方,鄧小川和他的團隊有一項十分艱巨的任務——從鹽湖中提取“鋰”這一新能源領域的重要資源。鋰,是一種銀白色的金屬元素,質軟,是密度最小的金屬,被譽為“21世紀的能源金屬”,在電池、陶瓷、玻璃、冶金、核工業及光電等行業應用廣泛。鹽湖提鋰技術是當前國際資源競爭的核心技術之一。全球可供開采的鋰資源儲量約1300萬噸,我國以逾350萬噸的儲量位居全球第二,但受技術、環境制約,年開采量僅占全球年開采總量的5%,鋰產品市場一度被國外公司壟斷。

  早在1994年,中國科學院青海鹽湖研究所時任所長馬培華研究員率先提出鹽湖提鋰的戰略價值。當時,以美國為主的一些國家,突破了鹽湖提鋰的技術難題,將鹽湖提鋰成本降低到礦石提鋰的一半。“這給我國礦石提鋰市場帶來致命的打擊,一些企業面臨倒閉”,鄧小川說,鋰的提取有礦石和鹽湖兩種,當時國內市場以礦石提鋰為主。“隨著外國在鹽湖提鋰上的技術突破,迫使我們必須開展自主產權的技術研發”。

  “我們完全從零開始。”鄧小川回憶到,我國的鋰資源主要賦存于鹽湖,青海已探明的鹽湖鋰儲量占全國的83.4%,“但苦于沒有技術支持,青海鹽湖鋰資源只能安靜地躺在那里,或者在鹽湖其他資源的開發利用中被白白浪費掉”。
 

  更大的技術困難不是“鹽湖提鋰”,而是在“高鎂鋰比”的鹽湖中提鋰。在鹽湖資源中,鋰有一個“孿生兄弟”——鎂,它們倆像“連體嬰兒”一樣難舍難分。“我們的工作就是要將這對‘連體嬰兒’分離開來,讓它們各自發揮自己的功用”,鄧小川開玩笑地說。然而,與國外高品質的鹽湖鋰資源不同,青海的鹽湖鋰資源中鎂/鋰比值非常高。有資料統計顯示,國外鹽湖鎂鋰比例為6:1,而我國鹽湖鎂鋰比例為40:1,青海部分鹽湖鎂鋰比例甚至高達2100:1。

  如何做好這臺“嬰兒分離”手術,攻克高鎂鋰比提鋰技術,成了“鹽湖提鋰”團隊的歷史重任。

  “剛開始,我們的研究工作是保密的”,在“鹽湖提鋰”團隊工作了18年之久的朱朝梁回憶說,“我們在所里后院搭了一個簡易實驗棚,建成一個小型碳酸鋰生產車間”。剛工作的朱朝梁很少和外界往來,每天就待在車間里,將各種數據記錄下來登記造冊,“幾年下來,光厚厚的大冊子就記了六七本”。

  2002年底,“鹽湖提鋰”團隊的第一次生產實驗成功了!朱朝梁清楚地記得,他和鄧小川在車間守了整整三天三夜,把生產環節的每一個步驟都仔細檢查核對。到第三天凌晨,第一車碳酸鋰“出料”了,他們興奮地尖叫起來!“本想買一掛鞭炮放,可推門一看,外面白茫茫的一片雪。”朱朝梁說,這場“瑞雪”讓他記憶深刻,也是他工作十幾年來最開心的時刻。

  第一車碳酸鋰出爐 

  小試與中試的成功只是萬里長征的第一步。真正的考驗是建立企業生產線。

  “鹽湖提鋰”團隊的第一條3000噸生產線就建在東臺鹽湖區。 

  那時,從西寧驅車到東臺需要十幾個小時。鄧小川和他的“鹽湖提鋰”團隊經常輾轉西寧、格爾木、東臺三地,既要克服高原缺氧等艱苦的自然環境,更要突破白手起家的建廠窘境。“我們最早一批工作人員進駐東臺什么都沒有,沒路,沒水,沒電,沒房……”鄧小川回憶說,一位從杭州請來的老專家,一到東臺就高原反應,躺了幾個小時才慢慢緩過來。

  朱朝梁也記得第一次去東臺的情景:十六臺半掛車拉著建廠設備從格爾木出發,在無人煙的荒漠上不停“兜圈圈”,因為沒有路,掛車司機只能憑著感覺向東臺進發,等到達東臺已是半夜時分。

  然而,到了目的地他們才發現,半掛車上的大型設備根本無法運下來。“幸虧老司機有經驗,他們沿著半掛車做了一個小斜坡,讓設備從斜坡上緩緩滑下來。”在東臺,土坡、地窖、彩板房、搓板路,成了朱朝梁最親切的工作環境。

  東臺海拔高、干旱嚴重,淡水資源稀缺,生活用水得從格爾木長途運送過來。由于當地地表溫度高,鹽分含量大,儲水罐放在室外極容易氧化生銹。為了保存寶貴的淡水,隊員只好把儲水罐埋在地下,做成“水窖”。住宿條件同樣艱苦,鄧小川還記得,“他們第一批入駐東臺的人只能睡帳篷,后來才有了簡易的彩板房。在那里住一晚就一床、一身的灰塵,一兩周才有時間返回格爾木洗個澡。”

  “惡劣的自然環境都可以克服,最大的困難是研發生產設備”。由于“高鎂鋰比鹽湖提鋰技術”的工業化生產在國內是一個空白,所以,如何找到適宜的裝置及其材料,成為鄧小川最頭疼的問題。

  “我們原先安裝的裝置在工廠試驗中存在泄漏,必須找到合適企業生產的替代材料”。為了找到優質材料,鄧小川和團隊成員在兩個月的時間內多次往返西寧、蘭州,以及東部沿海城市,“最后在浙江的一家工廠,通過物理復合做了七層材料,最終把分離裝置的材料問題解決了”。

  那段時間,鄧小川還遭遇一場事故。“由于忙著輾轉各地尋找材料,身體透支,不小心遭遇車禍,導致四節頸椎骨折,并形成顱內出血,一度收到病危通知。”

  受傷的鄧小川備受煎熬:一邊傷勢嚴重需要治療靜養,一邊工程緊急需要解決困難。醫院治療40多天后,鄧小川又在家靜養了兩個月,“只能天天打電話與臺站聯系”。后來有個關鍵技術問題解決不了,鄧小川硬是帶著頸托趕往臺站。

  “就這樣挺了過來!”

  2007年國慶,東臺第一條3000噸鹽湖提鋰生產線預備投產。當時,已任民建中央常務副主席的馬培華先生專程從北京趕到東臺,他要和鄧小川的“鹽湖提鋰”團隊一起見證第一車國人自己提取生產的鹽湖碳酸鋰。然而讓人遺憾的是,因為管道爆裂問題,鄧小川并未實現正常投產,“想要的儀式感也泡湯了”。

  鄧小川幾乎一夜急白了頭,“馬先生回北京后,團隊成員基本一周沒合眼”,一直連續作戰,更換調試設備,重新投產。終于,“第一車碳酸鋰”在馬培華回京一個多星期后出爐了。 

  “結果超出我們的預計”,鄧小川驕傲地說,“鎂的分離率達到95%以上,直接超過了我們之前的中試數據。”

  遠在北京、已任民建中央常務副主席的馬培華先生第一時間致電慰問。他心心牽掛的“大事”終于做成了。

  2012年,團隊又幫助企業順利建成年產10000噸碳酸鋰及資源綜合利用生產線,進一步完善了生產工藝和加工技術。

  “只有在這里,我們才能做些事情” 

  對“鹽湖提鋰”團隊而言,扎根鹽湖是使命,更是擔當。

  “我能深感馬培華先生早期對鹽湖提鋰的戰略期待”,朱朝梁說,“馬先生不止一次跟我們說,要集全所之力干成‘鹽湖提鋰’這件事”。在馬培華看來,“鹽湖提鋰”是前無古人、后無來者的歷史機遇,更是鹽湖所千載難逢的重大使命。 

  “時代交給我們這項重任,我們必須把它扛在肩上”。鄧小川是和馬培華先生有著30多年交情的團隊核心。早在1987年,鄧小川從華東化工學院化工機械專業畢業,就毅然決然地奔赴青藏高原,并在鹽湖所一干就是30多年。當時,與鄧小川同一批來青海工作的有幾十個人,而今堅持留下的已屈指可數,但鄧小川卻一直扎根了下來。“只有在這里,我們才能做些事情”,鄧小川輕松地說,但話語背后卻是巨大的使命擔當。

  “我沒辦法丟下這里的工作,鹽湖需要我,我也需要鹽湖。”很多人都不理解鄧小川為何能在東臺這個“天上無飛鳥,地上不長草”的地方待那么久。但在鄧小川看來,這是一個根本不能用世俗眼光加以評判的問題。“青海是我國鹽湖資源的戰略高地,我們只有站好這班崗,發揮好自己的應有作用,才能為我國能源戰略安全做一點力所能及的貢獻。”鄧小川篤定地說。

  樊發英是“鹽湖提鋰”團隊的新人。2015年,她從北京化工大學博士畢業來到青海鹽湖所工作。作為北化的高材生,她原本有更多的擇業機會,但最終她還是回到西寧加入了“鹽湖提鋰”團隊。入職第一次考察就在東臺,盡管是土生土長的西寧人,樊發英還是被眼前的荒涼驚呆了!“整整一天,我只看見一個活物,是一只盤旋在空中的烏鴉。”然而,正是這次東臺之行,讓樊發英更堅定了加入“鹽湖提鋰”團隊的決心。 

  “老一輩科研工作者在如此艱苦的條件下做了那么偉大的工程,給我們青海帶來了十分巨大的經濟貢獻和社會效益。作為青海本地人,我更有責任接過前輩們的重擔,把鹽湖事業繼續做好!”在樊發英看來,每去一次東臺,都是對人生觀、價值觀的一次凈化。 

  “鹽湖是青海最重要的資源,要制定正確的資源戰略,加強頂層設計,搞好開發利用。”這是習近平總書記2016年在青海考察時的重要講話。在鄧小川看來,這也是總書記對“鹽湖提鋰”團隊的更高要求。 

  “鋰是不可再生的資源,鹽湖是大自然賜予我們的瑰寶。我們搞鹽湖提鋰當然不能搞獨門絕技,應堅持綜合開發”,鄧小川說,除了鋰資源的提取,他們團隊還在研究鎂、硼等特色資源的綜合開發利用。“我們要從鹽湖中提取重要的稀有資源,但最后要給鹽湖留下能夠延續生命的水。不論走多遠,都要把鹽湖生態環境保護放在第一位”。 

  如今,“鹽湖提鋰”團隊已經創造出十分巨大的經濟效益和社會效益。從2016年-2018年的三年間,團隊技術轉化企業共生產碳酸鋰2.39萬噸,新增銷售額31.7億元,新增利潤16.02億元,其中,專利技術轉讓費達4000萬元,創下青海省“歷史之最”。2016年榮獲中科院科技促進發展獎。2017年,核心專利“從鹽湖鹵水中分離鎂和濃縮鋰的方法”獲第十九屆中國專利獎優秀獎。2018年,團隊與青海東臺吉乃爾鋰資源股份有限公司簽訂“弘光專項”戰略合作協議,繼續加大“研企合作”,共同推動青海鹽湖鋰產業的升級發展。 

  鄧小川   1987年畢業于華東化工學院化工機械專業,獲工學學士學位。1987-1998年,青海鹽湖研究所任工程師、所學術委員會委員、所中/初級職稱評定委員會委員。1999-2002年,青海鹽湖研究所任副研究員、課題組長、碩導、所學術委員會委員。2002-2013年,青海鹽湖所任研究員,課題組長,碩士生導師。2013-至今,鹽湖所鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心副主任。

  主要學術成就:1、攻克高鎂鋰比鹽湖鋰資源分離提取技術,推進鹽湖鋰資源集約開發和鋰產業高質量發展。鄧小川研究員團隊有效解決了高鎂鋰比鹽湖低成本提鋰的世界性工藝核心難題,研制成功具有自主知識產權、國際領先水平的鹽湖鋰資源回收系列關鍵生產技術,實現萬噸級碳酸鋰生產,對我國鹽湖化工產業轉型升級、推動鹽湖鋰資源可持續開發和高寒生態脆弱區的生態環境保護起到引領示范作用。2、促進鹽湖資源高值化加工和延伸產業鏈。成功開發系列高純鋰鹽、鎂鹽、硼酸、鋰電池正極材料技術,取得鹽湖硼鎂基功能微納米材料及其復合功能材料制備的系列先進適用技術,實現鹽湖鋰、硼、鎂資源綜合開發和高值利用。

  獲國家及省部級獎8項,發表論文100余篇,其中SCI與EI論文60篇;授權發明專利38項,其中3項專利實施轉化;指導研究生30余人;為國內20余家企業提供技術支持和合作,向企業轉讓科技成果10余項,企業應用課題組技術成果累計新增產值超過30億元。

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