高镁锂比盐湖卤水中锂资源高效利用和绿色分离的科学基础

This project deals with the scientific and technological challenges in developing lithium resources from Qinghai Salt Lake brine of high magnesium-to-lithium ratio, and making clean and value-added use of such resources. The objectives are to establish novel extraction design and synthetic method for lithium separation from brine, and to develop a process tool for extraction separation research. The research will demonstrate interactions between interfacial molecules and ions in the separation process, governing mass transfer patterns and migration mechanism of low-level impurities in separation and purification of the high-purity lithium. The theories for lithium extraction-in-series from the complex system of salt lake brine will be developed with optimized process flow. This study will take on the global technical challenge of recovering lithium from high Mg-to-Li brine and obtain world-leading innovative fundamental research results outlining definitive application outlook. These research results will lead to economically feasible and proprietary new technologies for recovering high-purity lithium salts, suited to the Chinese salt lake characteristics. The key process components will be sourced in China to provide science evidence of achieving effective, clean and value-added use of the Chinese salt lake resources. This research will also address the strategy for the lithium resources development from the Qinghai salt lake brine, to elevate China’s position in the world arena of brine lithium separation and Chinese competitiveness. Further, this work will drive material research of lithium compounds and industrial innovation. It will also help develop skilled specialists in the area of brine lithium separation.

项目针对青海高镁锂比盐湖卤水锂资源开发现状和高效、清洁、高值化利用的重大需求及关键基础科学问题，建立盐湖分离锂的新萃取剂设计与合成方法和萃取分离研究技术平台；揭示盐湖锂分离过程中界面分子/离子相互作用和传质规律和微量杂质在高纯锂盐产品分离纯化过程中的迁移规律；发展盐湖复杂体系提取锂的串级萃取理论；实现过程强化和流程优化，突破高镁锂比盐湖卤水提锂这一世界性技术难题；取得一批具有国际领先水平和应用前景明确的创新性基础研究成果；研发出具有世界先进水平的适合我国盐湖卤水锂资源特点的、经济上可行的、具有自主知识产权的提取高纯锂盐产品新技术；实现关键核心设备国产化，为我国盐湖资源高效、清洁、高值化利用提供科学依据。探讨青海盐湖锂资源绿色高效利用的发展战略，提升我国在盐湖锂分离领域的国际地位和竞争力，促进锂化合物材料研究和产业自主创新能力的提高，培养和造就一批高水平的盐湖锂分离研究专门人才。

发展了环境友好、原子经济性的萃取剂设计与合成方法以及含锂卤水提取锂的萃取剂选择与评价体系，揭示其构效关系，实现了21个不同结构酰胺类和磷酸酯类的有机化合物的合成，建立了新型高效酰胺类系与磷（膦）类萃取剂的分子设计模型；发展了具有应用前景的新型高效绿色萃取体系（TBP/N523、TBP/NB2EHOTA、TBP/DOP、TBP/DIBK、HFTA/TOPO），实现了从高镁锂比盐湖卤水中萃取锂的共萃取效应、盐析效应、萃合物结构、动力学及热力学的构建，从分子水平揭示了盐湖锂分离过程中界面分子/离子相互作用和传质规律；发展了高纯含锂化合物中微量杂质元素的测定方法，实现了盐湖高纯氯化锂（99.9%）产品纯度分析，建立了微量K、Na、Ca、Mg元素杂质的测试分析方法，确定各元素的测定的最优谱线和最佳的基体范围；发展了新型萃取体系从不同盐湖卤水中萃取锂的关键技术，实现了从不同类型含锂卤水（吉乃尔西台盐湖、大柴旦盐湖和察尔汗盐湖卤水、沉碳酸锂后母液、废旧锂电池回收液）中高效绿色分离提取锂盐产品，凸显出了在镁锂选择性分离、资源高效利用等方面比现有提锂工艺更加优异的效果，突破青海盐湖高镁锂比卤水分离提取锂这一世界性技术难题，为我国盐湖锂资源高效、清洁、高值化利用提供科学依据；发展了新型萃取体系的串级萃取理论及萃取设备结构，构建了离心萃取与厢式萃取设备分离提取锂智能化实验平台和流程仿真模拟系统，实现了萃取体系的优化、串级试验放大以及过程强化和流程优化，为产业化的应用提供技术工艺设计包，加快其科研成果工业化应用的进程。发表论文14篇。申请专利42件，其中授权专利6件。培养博士研究生4名，硕士研究生1名。指导青海大学本科生毕业论文24名，为企业培养优秀工程技术人才约30余人，为青海盐湖锂资源开发，培养一批长期稳定从事该领域工作的科研队伍和工程化创新团队。