青海鹽湖鋰資源開(kāi)發(fā)的環(huán)境影響分析及對(duì)策

鄭昌盛(五礦鹽湖有限公司，青海 海西 817099)

0 引言

目前，世界上的鋰礦石分為鹽渣和硬巖。其中66%為鹵水，34%為礦石。由于從礦石中提取鋰的成本較高，從鹽中提取鋰已成為世界鋰生產(chǎn)的主要方式。其在資源類(lèi)型、困難和采礦成本上來(lái)說(shuō)是世界上最有價(jià)值的。中國(guó)鹽湖鋰儲(chǔ)量集中在青藏湖區(qū)，鹽湖鋰儲(chǔ)量約占中國(guó)鋰總儲(chǔ)量的80%，其中青海鹽湖鋰儲(chǔ)量約占50%。青海鹽湖主要由硫酸鹽組成，其中大部分由硫酸鎂和碳酸鎂組成，屬于鎂鹽湖，其中有的除沉積大量巖鹽和海市蜃樓外，還含有相當(dāng)數(shù)量的硼酸鹽，有的還含有一定量的鉀鹽。在一些鹽湖中，含有硫酸、氯化鋰、硼和其他元素，其特征是硫酸鋰含量高。今天，工業(yè)生產(chǎn)鋰最重要的原材料是鹽水，全世界生產(chǎn)的鋰鹽(以鹽為基礎(chǔ))占鋰總產(chǎn)量的85%以上。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，從鹽水中提取鋰是占主導(dǎo)地位的，中國(guó)在世界上僅次于南美的“鋰三角”，主要分布在青海鹽湖的下游“四湖”地區(qū)。青海鹽湖鋰礦開(kāi)采仍處于改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的早期階段。工業(yè)化、大工業(yè)、低成本、高生產(chǎn)水平仍然是重中之重；另外，從鹵水中提取鋰對(duì)環(huán)境的影響還沒(méi)有得到充分的證明[1]。

1 青海鹽湖鋰資源的開(kāi)發(fā)利用

1.1 鋰資源儲(chǔ)量及特點(diǎn)

青海鹽湖鹵化鋰儲(chǔ)量居中國(guó)第一，占世界上鹽湖鋰資源的60%。青海鹽湖鋰鹽約為1 799萬(wàn)噸，排名世界第一。湖里鎂鋰離子濃度高，氯化鋰離子濃度低于鎂。青海鹽湖鋰資源的多樣化，催生了各種生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)。青海硫酸鹽湖的鹵化鎂、鹵化鋰含量約為35%。青海察爾汗氯化鹽湖的鋰離子濃度為0.01%或更低，鎂鋰比大于500，接近鹽湖。

1.2 資源開(kāi)發(fā)

目前，青海鹽湖鋰資源的開(kāi)發(fā)主要集中在盆地南部基地，碳酸鋰產(chǎn)量不足7 000噸，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)能力。除此之外，還可以產(chǎn)生產(chǎn)品工業(yè)碳酸鋰，從而克服瓶頸，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工業(yè)生產(chǎn)。降低生產(chǎn)成本，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。高鎂含量的建設(shè)是在德國(guó)專利技術(shù)“多層鋰離子回收”和鋰、鹵素萃取的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，目前主要生產(chǎn)硼酸和鉀肥，不生產(chǎn)鋰資源。

2 環(huán)境影響分析

不同的地理位置，不同的降雨蒸發(fā)條件和不同的資源設(shè)施決定鹽湖資源開(kāi)發(fā)的方法和技術(shù)手段。鹽酸鈣資源開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)手段有不同的要求，其對(duì)環(huán)境的影響也是不同的。

2.1 西臺(tái)吉乃爾湖

目前生產(chǎn)純度為99.5%的工業(yè)碳酸鋰，在2013年，年產(chǎn)量達(dá)到3 110噸。目前，石灰過(guò)程是使用燃料氣體，屬于純?nèi)剂?，但石灰可以產(chǎn)生碳酸鋰。隨著天然氣價(jià)格大幅上漲，生產(chǎn)成本在能源消費(fèi)中的比重將大幅上升。該計(jì)算方法可產(chǎn)生大量富含氯化氫的管式氣體，工藝路線設(shè)計(jì)為先用鹽吸收硼，再用鹽酸。鹽酸對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，并且泄漏對(duì)人體健康是有害的，而目前生產(chǎn)過(guò)程中仍然存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)、腐蝕和發(fā)電廠廢氣污染的問(wèn)題。酸預(yù)處理的自然蒸發(fā)鹽硼酸對(duì)環(huán)境有影響副產(chǎn)品的生產(chǎn)難度加大，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)增加。當(dāng)從萃取物中去除鎂和鈣，主要是碳酸鎂和硫酸鈣時(shí)尾部會(huì)形成少量熔渣[2]。

2.2 東臺(tái)吉乃爾湖

離子交換膜電滲析用于臺(tái)灣東部欽奈湖鋰資源的開(kāi)發(fā)。目前生產(chǎn)純度為99.6%的碳酸鋰。離子交換膜電滲析可以分離鎂和其他雜質(zhì)。碳酸鋰可由常規(guī)狄利克雷堿生產(chǎn)。離子交換膜電滲析是純粹的生產(chǎn)技術(shù)，沒(méi)有添加劑，包括碳酸鹽生產(chǎn)15天在內(nèi)，生產(chǎn)周期大約是16天。離子膜每 15天清洗一次，生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)閉，為減少生產(chǎn)連續(xù)性，能源消耗增加，青海東臺(tái)印海碳酸鹽膜生產(chǎn)廢料經(jīng)沉淀池后回收。長(zhǎng)期效果需要進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。但離子交換膜昂貴且依賴進(jìn)口，未來(lái)離子交換膜碳酸鋰的回收和定位將會(huì)降低生產(chǎn)成本，提高重要的環(huán)境特征。

2.3 西達(dá)布遜湖

西達(dá)布遜湖濱儲(chǔ)鋰場(chǎng)是由藍(lán)色鋰業(yè)公司青海鹽湖集團(tuán)開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)鋰設(shè)施。特殊吸附被用于開(kāi)發(fā)鋰資源和加工途徑。2013年生產(chǎn)的工業(yè)用碳酸鋰純度為99.5%，約為486噸。因此，假設(shè)該裝置尚未完全實(shí)施特定的填料吸附劑，并且碳酸鋰的產(chǎn)量在計(jì)劃規(guī)模內(nèi)發(fā)生了顯著變化。特殊吸附具有較高的取水量，碳酸鋰的耗水量約為每噸600立方米。未來(lái)與水相關(guān)的問(wèn)題將代表巨大的資源負(fù)擔(dān)。特殊樹(shù)脂吸附具有溫度調(diào)節(jié)性差、流動(dòng)性和滲透性低、破壞小、溶解度高、消耗約5%的優(yōu)點(diǎn)，用于從鋰濃度低的鹽水中提取二氧化鋰，但需要大量的鹽才能進(jìn)入樹(shù)脂層。如果特殊吸附具有穩(wěn)定的吸附和洗滌性能、良好的溫度調(diào)節(jié)和有效的抗溶解性，則特殊吸附具有吸附過(guò)程簡(jiǎn)單、回收率高、選擇性高和環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。

2.4 那陵郭勒河下游

西臺(tái)吉乃爾湖、東太吉乃爾湖和黎平河的水主要來(lái)自納林河下游的臺(tái)吉乃爾河，以及西達(dá)貝森湖。納林河通常擁有充足的資源，但洪水對(duì)鋰資源的增加和利用構(gòu)成一定威脅，并可能在干旱年份造成水源問(wèn)題，防洪問(wèn)題需要全面解決。鹽湖包括鋰資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，都要保護(hù)納林河下游的海洋環(huán)境。2010年的納林格勒河洪水導(dǎo)致東部四個(gè)湖泊的鋰資源減少，鋰資源遭到破壞，可見(jiàn)洪水對(duì)鹽湖鋰資源的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。目前，防洪大壩已建成各種水域，但由于不同的水域由不同的公司經(jīng)營(yíng)，分屬不同的行政區(qū)劃，納林河流域的整體防洪理念需要進(jìn)一步加強(qiáng)[3]。目前，中國(guó)洪澇災(zāi)害的觀測(cè)預(yù)警能力較弱，應(yīng)盡快建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，滿足各行政區(qū)域防洪需要，協(xié)調(diào)各海域、各公司盡快啟動(dòng)南嶺河流域綜合防洪規(guī)劃。納林河下游綠洲是柴達(dá)木盆地的重要牧區(qū)。生態(tài)地位非常重要，但生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水資源非常敏感和脆弱。在干旱年份，仍將對(duì)區(qū)域生態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，特別是在引航項(xiàng)目的疊加區(qū)域，預(yù)計(jì)引水量為1.87億立方米。在干旱年份，高原或西臺(tái)吉乃爾湖的水資源保護(hù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于東臺(tái)吉乃爾湖和西大別森湖。如何確保水資源的合理有效配置，以減少水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)弱勢(shì)群體的影響是非常重要的問(wèn)題。在干旱期間，生態(tài)系統(tǒng)仍然存在：四個(gè)湖泊和四家公司使用不同的鋰生產(chǎn)工藝，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。氯化氫氣體腐蝕設(shè)備由石灰產(chǎn)生并除去大量的鹽酸。離子交換膜電滲析的主要問(wèn)題是高成本、損耗大。特殊吸附法存在的主要問(wèn)題是耗水量大、樹(shù)脂填充不足、能耗高，尚未能夠從高含鋰鹵水中提鋰，目前情況需要進(jìn)一步分析。創(chuàng)新體制機(jī)制，擴(kuò)大技術(shù)交流與開(kāi)發(fā)，提高鹽湖資源的綜合利用水平和生產(chǎn)，加強(qiáng)資源綜合利用，尤其是鋰資源協(xié)調(diào)，是必然選擇。

3 開(kāi)發(fā)利用的對(duì)策

3.1 開(kāi)發(fā)利用的策略

青海鹽湖鋰電資源土地面積較大，但數(shù)量較少，發(fā)展成本高。目前，隨著碳酸鋰的價(jià)格急劇下降，鋰可以充分利用國(guó)際資源，加強(qiáng)青海湖鋰資源的保護(hù)，使用資金征服青海省基礎(chǔ)材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展，重點(diǎn)關(guān)注高收入，低成本，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展[4]。在青海鹽湖鋰資源開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，要根據(jù)南郭河下游自然和草原資源的特點(diǎn)，統(tǒng)一思考和規(guī)劃，為扎伊達(dá)姆盆地和鹽湖資源的綜合開(kāi)發(fā)以及供水和其他基礎(chǔ)設(shè)施提供資金，保護(hù)敏感環(huán)境.

3.2 開(kāi)發(fā)鋰資源的環(huán)保措施

青海鹽湖鋰資源和海洋資源的開(kāi)發(fā)利用是青海全面發(fā)展的目標(biāo)。綜合利用和流程優(yōu)化，減少浪費(fèi)和排放，減少環(huán)境污染，提高鋰產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。青海鹽湖鋰資源保護(hù)和發(fā)展同樣重要，應(yīng)大幅增加鋰供應(yīng)，改善納林格勒河下游鋰資源的安全性和可用性，加強(qiáng)鋰資源保護(hù)，為未來(lái)的開(kāi)發(fā)利用提供基礎(chǔ)。加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)和材料研究，解決青海鉀鹽開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)境問(wèn)題，提高鹽湖鋰的生態(tài)發(fā)展指標(biāo)，為碳酸鋰煅燒、離子膜電滲析、離子再生和高氯酸稀釋及能量分解作出貢獻(xiàn)。針對(duì)本地生產(chǎn)的高消耗問(wèn)題，生產(chǎn)碳酸鋰專用吸附劑和低溫吸附劑，并與本地生產(chǎn)合作。確保納林格勒河下游綠洲生態(tài)用水。“四湖”區(qū)域水資源管理規(guī)劃，協(xié)調(diào)恢復(fù)大湖區(qū)礦業(yè)、鹽湖和綠洲產(chǎn)業(yè)之間的生態(tài)平衡，協(xié)調(diào)綠地生產(chǎn)和綠洲環(huán)境保護(hù)[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

鹽湖是重要的戰(zhàn)略資源，必須制定合理的資源戰(zhàn)略，強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)，在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上加以利用。鹽湖作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)，承擔(dān)著支持全省社會(huì)和生態(tài)發(fā)展的任務(wù)和責(zé)任，目前，青海鹽湖鋰資源開(kāi)發(fā)的工藝技術(shù)和設(shè)備不斷完善，碳酸鋰產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，鹽湖資源發(fā)展迅速。但青海鹽湖鋰的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，資源不足、技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋰產(chǎn)品短缺等問(wèn)題有待克服。為了盡快改變這種狀況，實(shí)施國(guó)家資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略，應(yīng)該把環(huán)境保護(hù)放在首位，促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。