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【科技日報】“創(chuàng )新加速器”讓青海鹽湖“鎂害”變“鎂寶”?
近日，在中國科學(xué)院青海鹽湖研究所甘河中試基地內，白色粉末狀的氫氧化鎂阻燃劑與鎂鋁水滑石穩定劑，正源源不斷地從示范性生產(chǎn)線(xiàn)上產(chǎn)出。穩定生產(chǎn)不足半年，這些產(chǎn)品便成為替代進(jìn)口的“搶手貨”。
將鹽湖“鎂害”變廢為寶、為鉀肥生產(chǎn)線(xiàn)通經(jīng)活絡(luò )……作為我國唯一一家專(zhuān)門(mén)從事鹽湖綜合研究的機構，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所打造了一個(gè)使成果從實(shí)驗室邁向工業(yè)生產(chǎn)的“創(chuàng )新加速器”。
開(kāi)發(fā)鹽湖鎂基高值化功能材料
生產(chǎn)一噸鉀肥，會(huì )析出約十噸氯化鎂?！扒嗪Ｊ侵袊V資源大省，堆積如山的氯化鎂一度被當成‘鎂害’處理。受技術(shù)水平制約，鹽湖鎂資源利用率長(cháng)期不足2%?！?月12日，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所研究員李麗娟告訴記者。
長(cháng)期以來(lái)，我國在高端鎂基功能材料產(chǎn)業(yè)化與規?；苽浼夹g(shù)方面，一直未能取得突破。鎂基功能材料長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口。
與鹽湖打了數十年交道的李麗娟，始終關(guān)注著(zhù)鹽湖鎂基高值化功能材料的開(kāi)發(fā)?！皻溲趸V是阻燃劑中的‘明星’，小到手機殼、冰箱殼，大到通信電纜，其應用范圍很廣泛?！崩铥惥杲榻B，高端的鎂基水滑石熱穩定劑，主要應用在透明PVC與氨綸類(lèi)高分子材料中，“我國是全球最大的PVC與氨綸生產(chǎn)國，但所用的高端水滑石主要依賴(lài)進(jìn)口?！?/p>
2024年，李麗娟團隊攜手青海艾特克鹽湖科技有限公司，在甘河中試基地內建起了2000噸特殊形貌氫氧化鎂阻燃劑和2000噸微納鎂基水滑石熱穩定劑產(chǎn)業(yè)化示范線(xiàn)。相關(guān)產(chǎn)品不僅獲得國內廠(chǎng)商青睞，還拿到了國外訂單。
“我們希望在鹽湖旁邊建設更大規模的生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)高端的鎂基高值化功能材料?！崩铥惥陮ξ磥?lái)充滿(mǎn)期待。
鹽湖中的光鹵石礦，是生產(chǎn)鉀肥的主要原料。此前，青海一鉀肥企業(yè)的光鹵石礦存在氯化鈉含量偏高、顆粒偏細的問(wèn)題，嚴重制約了生產(chǎn)。
為了給生產(chǎn)線(xiàn)“通經(jīng)活絡(luò )”，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所副研究員付振海團隊系統梳理了該企業(yè)工藝流程各作業(yè)單元的運行情況，圍繞細粒高鈉光鹵石礦冷結晶工藝優(yōu)化開(kāi)展了系統實(shí)驗研究。
“過(guò)去做項目時(shí)，到了企業(yè)轉化一環(huán)才進(jìn)行中試?！备墩窈Ｕf(shuō)，“現在，我們利用中試基地的浮選、分解結晶、蒸發(fā)等裝置，來(lái)驗證實(shí)驗效果，在技術(shù)轉化前就拿到了很多寶貴數據?！?/p>
把實(shí)驗室的“可行性”搬到生產(chǎn)車(chē)間
從0到1的突破，再到工業(yè)生產(chǎn)1到100的飛躍……在中國科學(xué)院青海鹽湖研究所甘河中試基地主任葉秀深眼里，前者是驗證創(chuàng )新概念、理念及可行性的關(guān)鍵步驟，而后者則是將可行性轉化為實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程，這其中涉及工藝、裝備、原材料等諸多復雜因素，其難度之大，絲毫不亞于從0到1的突破。
“我們開(kāi)展鹽湖研究，在實(shí)驗室內往往更關(guān)注可行性?！痹趯?shí)驗室埋頭鉆研20多年的葉秀深說(shuō)，“實(shí)驗室內的反應器都是瓶瓶罐罐，大小類(lèi)似紙杯，用勺子輕輕一拌就能讓原材料均勻混合。但到了工業(yè)生產(chǎn)階段，反應器卻變成了幾立方米甚至幾百立方米的大塊頭，要想實(shí)現傳質(zhì)的均勻，那可不是一件容易的事?！?/p>
為完成實(shí)驗，科研人員往往追求最理想的實(shí)驗條件。葉秀深舉例說(shuō)，實(shí)驗所用的原材料純度往往很高，而且大粒徑的原材料還會(huì )被磨成粉以提高反應速率。然而，在大批量的工業(yè)生產(chǎn)中，做到這兩點(diǎn)，不太現實(shí)。
“過(guò)去，鹽湖提鋰工藝在實(shí)驗室內一兩年就能完成，可一旦投入生產(chǎn)，花十幾年時(shí)間也不一定能做到順利提取?！比~秀深說(shuō)。在“創(chuàng )新加速器”中試車(chē)間內，科研人員可以把實(shí)驗室中瓶瓶罐罐內的反應，搬到放大的模擬工業(yè)的反應器中，開(kāi)展工程化的驗證放大。
目前，甘河中試基地擁有4個(gè)專(zhuān)用平臺和鹽湖鹽礦分離純化、鹽湖鹽礦材料制備兩大通用平臺。近5年完成30余項國家、省、市級重大項目中試及工程驗證。
