吸附耦合膜法是适合中国盐湖特色的提锂方法

中国青海的盐湖卤水属于“高镁锂比”、甚至“高镁锂比低锂离子浓度”的盐湖卤水。单纯依靠盐田沉淀无法适用，不得不在晒卤、除钠、提钾、最后富集至一定的锂离子浓度后，再采用创新的技术和装置进行浓缩分离。综合考虑对于卤水锂离子浓度的宽容度、收率、能耗、环保及经济性，“吸附+膜分离耦合”成为中国盐湖提锂的优选。高效、长循环的吸附剂构成其中的核心壁垒。

中国盐锂提锂的核心问题是“镁锂分离”，二者在元素周期表中呈特殊对角线关系，性质相近因此分离的难度大。吸附+膜分离的耦合工艺符合“提锂环节前移”、“发展低品位、低成本、绿色盐湖提锂技术”产业趋势。

吸附耦合膜法工艺分为吸附段和膜段，吸附段利用吸附剂的锂离子选择性吸附 提取卤水中的锂离子，再洗脱实现锂离子的浓缩，以及与其他离子（主要是镁离子）的分离；膜段通过一系列有机膜梯度耦合进一步浓缩、纯化卤水：超滤膜（UF）主要用于过滤合格液中的悬浮物颗粒降低对后续纳滤膜的污染和损耗、纳滤膜（NF）主要用于实现一二价离子的分离、反渗透膜（RO）主要用于工艺后端对锂溶液的浓缩。

一、吸附法介绍

吸附法通过对被交换物质的离子交换和吸附，达到物质的分离、提纯、浓缩、 富集等功能，因此可以适用于诸多固体-液体分离工艺，潜在应用领域广泛。已实现商业化的、适用卤水类型最广（氯化物型、硫酸镁亚型等）的吸附剂主要是铝系分子筛吸附剂，而下一代的锰系离子筛吸附剂、钛系离子筛吸附剂也有望在特定的盐湖卤水中实现商业化。

吸附法提锂的核心优势在于：

（1）大幅降低了原卤的边际入选品位，目前已可处理锂离子浓度低至50ppm的卤水；

（2）提高了回收率，缩短了锂产品的生产周期，生产效率更高；

（3）由于收率提高，在资源禀赋、抽卤强度不变的情形下产能可以明显提高；

（4）尽管吸附剂存在溶损，但并未带入新的化学元素或有机物，因此较为绿色环保；

（5）成本依然具备吸引力

吸附法的主要劣势在于淡水消耗量大，而盐湖矿区要么淡水稀缺、要么用水额度严格受限。

二、膜分离介绍

膜分离法是当下产业化应用最积极的工艺之一。膜分离法的本质在于通过压力，利用膜的选择性分离功能将料液不同成分进行分离，核心是膜材料选择。通常，膜分离提锂需要多种膜材料进行梯度耦合，以实现提取低价锂离子，分离二价和多价离子（分离镁离子、硫酸根、 锂离子等），而且具备环保和资本开支相对较低的优势。

膜法提锂最大的掣肘在于纳滤膜的通量有限，尤其在高镁锂比盐湖，盐田富集后的老卤需要经过大幅稀释，才可进入膜系统，从而导致工艺体系庞大、投资强度过大、淡水消耗量庞大。在膜材料领域、尤其在高压力运行环境下的膜材料上，海外供应商依然具备领先优势，但伴随团队与技术的引进和消化，国内企业正在快速迭代升级、国产化替代进度正在加快。

盐湖提锂的膜材选择落脚于有机膜。膜材料通过微孔结构的孔径大小决定截留物质范围， 因此膜材料分离精度和分离效率的关键在于孔径分布和孔隙率。在实际应用中，膜分离法往往会基于不同膜的特点将其应用在不同工序环节。盐湖的膜材料根据孔径范围主要分为：

（1）超滤膜（UF）：大多被应用在已经完成吸附解析的合格液中，通过过滤悬浮物粒等来降低后续纳滤膜的污染和损耗可能性；

（2）纳滤膜（NF）：可以实现一二价离子的分离（如镁离子和锂离子的分离），且纳滤膜是荷电膜，能对不同物质选择性提纯，但用于老卤提锂的纳滤膜因通量小，老卤通过前需稀释，导致浓缩意义降低；

（3）反渗透膜（RO）：在盐湖提锂环节中用于工艺后端进行锂溶液的浓缩。

三、吸附耦合膜法总结

在盐湖提锂的工业化过程中，单一吸附法存在吸附剂存在吸附容量小、解吸液锂浓度低、杂质含量高等缺点，单独产线难以达产达标。单纯膜法的局限性则在于膜使用寿命较短，维护成本高，能耗较大；高盐度、高矿化度的卤水也容易造成膜污染，频繁更换增加生产成本。

吸附耦合膜法的优势

（1）可以原卤直提或者从高镁锂比的盐湖卤水中提锂，降低原卤边际品位，提高锂收率的同时大幅缩减盐田面积，缩短生产周期；

（2）使用全程用水解吸即可，无需添加任何化学试剂。

（3）以发展的眼光看，可以在产线后端增添RO反渗透浓缩及MVR蒸发器等装置来进行淡水的循环使用。