《鹽湖研究》2024年第6期

封面文章

錳基材料電化學(xué)法鹽湖提鋰研究進展

唐 杰1，羅清龍2，龐全全3，石鎧源1*

（1. 中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，青海 西寧 810008；3. 北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871）

摘 要：鑒于鋰離子電池的大規(guī)模使用，鋰產(chǎn)品在能源領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，由于鋰資源供應(yīng)不足，尋 找高效的提鋰方法已成為當(dāng)務(wù)之急，目前，固態(tài)鋰資源在全球鋰供應(yīng)量中占主要部分，因受限于鋰提取技術(shù)，資源量更 大的液態(tài)鋰資源的開發(fā)卻非常有限，且液態(tài)鋰資源生產(chǎn)成本更低，生產(chǎn)流程更簡單，環(huán)境更友好，具有廣闊的開發(fā)前 景。電化學(xué)提鋰方法是一種潛力巨大的提取方法，該方法起源于搖椅電池，鋰錳氧化物由于其優(yōu)異性能，是理想的電 化學(xué)提鋰電極材料。錳基材料電化學(xué)提鋰方法具有高效、環(huán)保、可控、經(jīng)濟等優(yōu)點，可以實現(xiàn)高效的鋰提取和分離，同 時減少環(huán)境污染和生產(chǎn)成本。未來隨著鋰需求的不斷增加，錳基材料電化學(xué)提鋰方法將會成為鋰提取的重要技術(shù)。

關(guān)鍵詞：液態(tài)鋰資源；鋰提取；鹽湖開發(fā)；電化學(xué)法；鋰錳氧化物

基礎(chǔ)研究

碳包覆多孔氧化鎂對靛藍胭脂紅的高效吸附

王欣玉1，2，3，張耀玲1，2*，張 波1，2，李 武1，2

（1. 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，中國科學(xué)院鹽湖資源綜合高效利用重點實驗室，青海 西寧 810008；2. 青海省鹽湖資源化學(xué)重點實驗室，青海 西寧 810008；3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

摘 要：研究通過水熱法和煅燒法的兩步組合工藝合成了薄層碳包覆的多孔氧化鎂復(fù)合材料，隨后采用XRD、FT-IR、 SEM、TEM、EDS等手段對該復(fù)合材料進行結(jié)構(gòu)表征，并研究了不同吸附條件對靛藍胭脂紅染料去除率的影響。采用 等溫?zé)崃W(xué)模型和吸附動力學(xué)模型對吸附過程進行了模擬。實驗結(jié)果表明，在片狀多孔氧化鎂上包覆有較薄的碳層， 其中n（MgCl2）∶n（C6H12O6）=5∶2的形貌均一，性能穩(wěn)定。水熱合成的層狀氫氧化鎂在煅燒后轉(zhuǎn)化為多孔氧化鎂，且粒 徑變小，比表面積變大。用該材料對靛藍胭脂紅進行吸附實驗，結(jié)果表明，該材料對水溶液中的陰離子染料靛藍胭脂 紅表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能且吸附在5～75 g/L NaCl濃度和pH值為2～10范圍內(nèi)所受影響較小。吸附后的材料經(jīng)過煅 燒具有良好的循環(huán)性能，可多次回收利用，即使經(jīng)過10個循環(huán)，碳包覆多孔氧化鎂復(fù)合材料對靛藍胭脂紅的吸附容量 仍高達983.95 mg/g。吸附符合Langmuir 等溫?zé)崃W(xué)模型以及偽二階動力學(xué)模型。

關(guān)鍵詞：碳包覆；吸附；氧化鎂；染料；靛藍胭脂紅

298.2 K下KCl在三甘醇-水體系中的熱力學(xué)性質(zhì)研究

解佩敬，杜燕萍* ，楊思蒙，劉 斌，常 薇，侯海云，王 寧，楊嘉琳

（西安工程大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，西安市紡織化工助劑重點實驗室，陜西 西安 710048）

摘 要：電解質(zhì)溶液的熱力學(xué)性質(zhì)是海鹵水開發(fā)利用的重要基礎(chǔ)。文章采用鉀離子選擇性電極（K-ISE）和氯離子選擇 性電極（Cl-ISE），組成電池：K?ISE | KCl（m），三甘醇（TEG）（w），H2O（1?w）| Cl?ISE，測量了 298.2 K 時 KCl在 TEG+ H2O（TEG 的質(zhì)量分數(shù) wt%=0，0.10，0.20，0.30 和 0.40）混合溶劑中的電動勢。通過 Nernst 方程分別與擴展的 DebyeHückel 模型和 Pitzer 模型結(jié)合，得到了 KCl+TEG+H2O 體系的熱力學(xué)性質(zhì)：活度系數(shù)（γ±）、標準遷移吉布斯自由能 （△Gt ）和原水化數(shù)（nhydr）。結(jié)果表明，擴展的Debye-Hückel和Pitzer模型均能準確描述該體系；氯化鉀的活度系數(shù)隨混 合體系中 KCl 含量的增加而減小，隨混合溶劑中 TEG 含量的增加而減小；△Gt > 0，說明 KCl 從水中遷移到（TEG+ H2O）混合溶劑的過程是非自發(fā)行為。研究結(jié)果為鹽-混合溶劑體系提供了熱力學(xué)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：電動勢法；KCl；三甘醇；活度系數(shù)；Pitzer模型

硫酸鎂亞型鹽湖鹵水生產(chǎn)硫酸鉀工藝計算模型

李昱昀* ，徐 盛，程先明，曹 偉，楊三妹

（中藍長化工程科技有限公司，湖南 長沙 410116）

摘 要：文章利用K+、Mg2+、Na+//Cl－、SO42-—H2O五元介穩(wěn)相圖水鹽體系理論數(shù)據(jù)和類似項目采集的工藝數(shù)據(jù)，基于物 料平衡原理，建立了一種由硫酸鎂亞型鹽湖鹵水生產(chǎn)硫酸鉀全流程物料平衡的計算模型，并以我國西部某鹽湖鹵水生 產(chǎn)硫酸鉀為應(yīng)用對象，證明該計算模型設(shè)計合理，簡單明了，可操作性強。

關(guān)鍵詞：計算模型；硫酸鎂亞型；硫酸鉀

重慶地區(qū)早中三疊世主要成鹽盆地海相鉀鹽找鉀潛力分析

張 雄1，趙海彤1，毛玲玲1，劉成林2，欒進華1，張瑞剛1，羅 旭1，王 勇1， 胡 峰1，朱正杰1，3*

（1. 重大地質(zhì)事件資源環(huán)境效應(yīng)重慶市重點實驗室（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院），重慶 401120；2. 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北 武漢 430074；3. 百色學(xué)院，廣西 百色 533000）

摘 要：重慶地區(qū)是我國古代海相鉀鹽找礦的重要區(qū)域，但一直未取得找礦突破。文章對合川鹽盆、長壽-墊江鹽盆、忠 縣鹽盆、萬州區(qū)鹽盆等主要成鹽區(qū)含鹽地層找鉀潛力進行了分析。系統(tǒng)收集了區(qū)內(nèi)鹽礦勘查成果，補充測試了合川、 長壽、墊江等地區(qū)三疊系巖鹽樣品。結(jié)果顯示，長壽-墊江鹽盆三疊系巖鹽中存在原生雜鹵石礦物，K+ 含量達到3.82%， 合川鹽盆巖鹽樣品中也存在原生雜鹵石礦物，K+ 含量達到3.71%，忠縣鹽盆和萬州鹽盆巖鹽鉀含量較低，未發(fā)現(xiàn)含鉀礦 物。長壽-墊江鹽盆古鹵水濃縮程度較高，大部分樣品溴氯系數(shù)顯示達到鉀石鹽析出階段，其次為合川鹽盆，忠縣和萬 州鹽盆古鹵水濃縮程度較低，主要在巖鹽析出階段。綜合分析認為早中三疊世時期，重慶地區(qū)古氣候炎熱，古鹵水濃 縮程度較高，長壽-墊江鹽盆內(nèi)次級凹陷，具有較好的找鉀潛力。

關(guān)鍵詞：重慶地區(qū)；海相鉀鹽；找鉀潛力；早中三疊世

壩上地區(qū)察汗淖爾流域鹽塵暴形成風(fēng)險研究

蔣紅軍1，王仁德1*，張茹春1，李 慶1，張 韜1，王 攀2，劉 穎3

（1. 河北省科學(xué)院地理科學(xué)研究所/河北省地理信息開發(fā)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050011；2. 中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 石家莊 050061；3. 北京師范大學(xué) 地理科學(xué) 學(xué)部地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室防沙治沙教育部工程研究中心，北京 100875）

摘 要：近年來，位于冀蒙交界處的察汗淖爾日漸干涸，有成為鹽塵暴策源地的風(fēng)險，這引起了人們的高度關(guān)注和普遍 擔(dān)憂。鹽塵污染治理的重要前提是確定鹽塵暴的形成區(qū)域。作者通過調(diào)查取樣和遙感解譯，對察汗淖爾流域表層土 壤鹽漬化程度和植被覆蓋進行了全面分析，確定了察汗淖爾流域鹽塵暴形成的主要潛在區(qū)域，并進行了鹽塵源風(fēng)險等 級劃分。結(jié)果表明，察汗淖爾流域土壤鹽漬化程度呈現(xiàn)中間高，四周低的趨勢。流域內(nèi)植被覆蓋狀況總體較好，東南 部總體優(yōu)于西北部，但干涸湖心僅有零星植被。干涸湖心及其周邊區(qū)域不僅表土鹽分含量高，植被覆蓋狀況也較差， 發(fā)生嚴重風(fēng)蝕可能性較大，是鹽塵暴形成的中高風(fēng)險區(qū)。流域的其他區(qū)域或者土壤鹽分含量低，或者植被蓋度高，鹽 塵暴形成風(fēng)險較低。該研究結(jié)果為掌握察汗淖爾，乃至壩上地區(qū)其他干涸湖盆鹽塵源分布特征，并采取針對性的防治 措施提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：鹽塵暴；鹽塵源；風(fēng)險等級；干涸湖底；察汗淖爾

實驗報告

TBP和N523對H3BO3、HCl萃取性能對比研究

彭小五1，2，時 東1，2*，謝紹雷1，2，張禹澤1，2，姬連敏1，2，李麗娟1，2

（1. 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，鹽湖資源綠色高值利用重點實驗室，青海 西寧 810008；2. 青海省鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)中心，青海 西寧 810008）

摘 要：文章以研究較多的從高鎂鋰比鹵水中萃取提鋰的中性磷酸酯類鋰萃取劑“磷酸三丁酯”（TBP）和酰胺類鋰萃取 劑二-2-乙基己基乙酰胺(N523）為代表，系統(tǒng)考察了TBP和N523對H3BO3和HCl的萃取性能。結(jié)果表明：TBP對H3BO3的萃取能力遠強于N523，TBP與H3BO3形成的絡(luò)合物結(jié)構(gòu)為H3BO3·2TBP，MgCl2對TBP和N523萃取H3BO3均有明顯 的鹽析效應(yīng)；N523對HCl的萃取能力強于TBP，MgCl2和LiCl對TBP和N523萃取HCl均具有明顯的鹽析效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：TBP；N523；鹽湖鹵水；硼酸

天然結(jié)晶水氯鎂石提純及輕燒氧化鎂制備研究

姜麗鑫，秦柏森，孫僑陽，溫天朋，于景坤*

（東北大學(xué)冶金學(xué)院，遼寧 沈陽 110819）

摘 要：為了高效資源化利用青海鹽湖提鉀后產(chǎn)生的天然結(jié)晶水氯鎂石，文章提出了一種水氯鎂石提純和輕燒氧化鎂 制備的方法。該方法利用氯化鎂、氯化鉀和氯化鈉在無水乙醇中的溶解性差異，采用溶解-析出法使氯化鉀和氯化鈉雜 質(zhì)從氯化鎂溶液中分離，獲得高純度的水氯鎂石（MgCl2·6H2O）。然后，以提純得到的水氯鎂石為原料，通過直接分解 法制備高純度的輕燒氧化鎂。結(jié)果表明，通過溶解-析出法可以使氯化鉀和氯化鈉雜質(zhì)從氯化鎂溶液中分離，獲得純度 達99.82%的水氯鎂石；分解水氯鎂石，可以獲得純度為99.50%的高純度氧化鎂。研究結(jié)果對于高效資源化利用青海 鹽湖提鉀后產(chǎn)生的天然結(jié)晶水氯鎂石具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水氯鎂石；氯化鎂；提純；氧化鎂；無水乙醇

篩分—反浮選聯(lián)合脫雜法制備精光鹵石工藝研究

吳艷妮，丁曉姜* ，黃友良，李博昀

（中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100101）

摘 要：針對察爾汗鹽湖產(chǎn)出的高雜質(zhì)光鹵石礦質(zhì)量差、難以生產(chǎn)利用的情況，本研究以該光鹵石礦為原料，采用反浮 選工藝和篩分脫除細粒級—反浮選聯(lián)合工藝分別進行脫除雜質(zhì)試驗研究。結(jié)果表明：相比反浮選工藝，聯(lián)合工藝可以 通過脫除-0.088 mm/-0.074 mm細粒級，預(yù)先脫除 56.36%/41.22%的鈉雜質(zhì)及 92.56%/87.79%的鈣雜質(zhì)，再聯(lián)合一次粗 選，兩次掃選，粗選精礦與掃選精礦合并的反浮選工藝流程，使Na+、Ca2+脫除率均達到90%以上。脫雜后精光鹵石中的 K+品位較原礦提高了1.1倍，精光鹵石品質(zhì)能夠滿足后續(xù)生產(chǎn)要求，可以實現(xiàn)該礦正常生產(chǎn)利用，并且該工藝能夠顯著 降低藥劑用量，在產(chǎn)品品質(zhì)及選礦成本上具有較大優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：光鹵石；浮選；氯化鉀；氯化鈉；硫酸鈣/石膏；細粒級

重液分選茶卡北山水系沉積物及其對偉晶巖型鋰礦床探礦的指示意義

呂翰羿1，2，3，程懷德1，2*，李斌凱1，2，馬海州1，2，李永壽1，2，韓文華1，2，王金思1，2，3

（1.中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，中國科學(xué)院鹽湖資源綜合高效利用重點實驗室，青海 西寧 810008；2.青海省鹽湖地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室，青海 西寧 810008；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；）

摘 要：偉晶巖型鋰礦是最重要的鋰金屬來源之一，由于在時間、空間和構(gòu)造背景方面存在顯著的不均一性，該型礦床 目前尚無有效的探礦方法。在遷移搬運過程中，水系沉積物保留了蝕源區(qū)礦物信息，利用其元素和礦物組成，可在一 定程度上還原沉積物物源區(qū)的礦物組成特征。分析水系沉積物中含鋰重礦物的虧損與富集以及粒徑的變化，是偉晶 巖型鋰礦探礦的有效方法之一。文章以茶卡北山流域的水系沉積物為研究對象，經(jīng)逐級精細化地重液分選，實現(xiàn)了 重、輕質(zhì)礦物的有效分選。結(jié)果表明，河流過程可以對水系沉積物中的鋰含量產(chǎn)生較大的影響，無支流時的搬運距離 越遠，水系沉積物中的鋰含量越少，支流混合可以對水系沉積物中的鋰含量產(chǎn)生正相關(guān)影響。重液分選方法對水系沉 積物含鋰礦物產(chǎn)生了有效的富集作用，主要富集鋰元素的載體為云母類礦物，鋰元素含量較未分選前提高3～14倍，且 在分選后產(chǎn)生了明顯的礦物組成差異。這種變化規(guī)律可用于對含鋰偉晶巖礦物的指示與追蹤，因此水系沉積物的重 液分選法是偉晶巖型鋰礦床探礦的重要指示方法。

關(guān)鍵詞：茶卡北山；偉晶巖型鋰礦床；水系沉積物；重液分選實驗；地球化學(xué)探礦

察爾汗鹽湖含碎屑層地層條件下采鹵井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)研究

袁世聰1，朱登賢1*，王明祥2，3*，王海平1，榮統(tǒng)瑞1，劉青青1，王召邦1， 王京良1，陳順花1，金青明1，易 磊2，3

（1. 青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000；2.中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，鹽湖資源綠色 高值利用重點實驗室，青海 西寧 810008；3. 青海省鹽湖地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室，青海 西寧 810008）

摘 要：因鹽湖碎屑層松散、無膠結(jié)、易液化、承載力弱等不良工程地質(zhì)特性的影響，鹽湖大口徑采鹵井成井和平穩(wěn)運 行中面臨4大工程難題，從根本上制約著深部鹵水規(guī)模化、工程化開采。在察爾汗鹽湖別勒灘區(qū)段含碎屑層的典型礦 區(qū)，開展了含碎屑層條件下的不同孔隙大小時的透水率和不同填礫粒徑防砂效果的滲透對比試驗，研究多碎屑地層條 件下采鹵井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。試驗結(jié)果表明：（1）采鹵井建井設(shè)計要重點考慮防砂、防塌的問題，井身的濾水 結(jié)構(gòu)類型以填礫類為宜；（2）為增強井管耐壓性，外井壁管管材須加厚，宜選用 10 mm 厚鋼管，內(nèi)井壁管管厚須達 8 mm；（3）該試驗和2022年新建采鹵井較高的涌水量均表明圓眼+條式濾水管組合有較好的抗壓、滲水和泥沙過濾性 能，采鹵井涌水量大，相較于繞絲濾水管成本降低、性能提升，可有效降低采鹵井的建井成本；（4）含水層單位涌水量相 對較小，在適度防砂的基礎(chǔ)上獲取較大出水量，濾水管開孔率可放大至 15%；（5）最佳填礫粒徑：5～10 mm、20～ 30 mm；（6）最佳填礫結(jié)構(gòu)：濾料顆粒的粒徑由外到內(nèi)逐漸變大的多級粒徑填礫結(jié)構(gòu)，可使不同粒徑濾料顆粒之間形成 穩(wěn)定的擋砂隔斷，起到較好的外層擋砂，內(nèi)層高效滲透的效果。

關(guān)鍵詞：察爾汗鹽湖；采鹵井；井身結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵參數(shù)

進展評述

聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究進展

宋 彥1#，馬 靜1#，秦恩博1，李 楠1，劉國棟1，王青磊1*，上官雪慧1*， 賈國鳳2*，李法強1*

（1. 臨沂大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 臨沂 276005；2. 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，青海 西寧 810008）

摘 要：鋰電池已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對鋰電池的安全性和能量密度提出了更高 的要求。目前商業(yè)化的鋰電池普遍采用以碳酸酯有機溶劑和鋰鹽為主的液態(tài)電解質(zhì)，但存在易泄漏、易燃燒，甚至爆炸 等安全隱患，嚴重阻礙了高性能鋰電池的發(fā)展。相比于液態(tài)電解質(zhì)，聚合物固態(tài)電解質(zhì)能夠有效克服上述液態(tài)電解質(zhì) 的缺陷，具有安全性好、電池能量密度高等優(yōu)點。聚合物基質(zhì)材料是聚合物固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)鍵，研發(fā)高性能聚合物固態(tài) 電解質(zhì)已成為研究人員關(guān)注的焦點。基于此，文章主要綜述了聚合物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展歷程及分類，重點總結(jié)了聚環(huán) 氧乙烷（PEO）及其衍生物、聚碳酸酯（PPC）、聚丙烯腈（PAN）、聚硅氧烷（PDMS）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA）等基質(zhì)材料的研究現(xiàn)狀、優(yōu)缺點及改性策略。此外，對有機無機復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)進行了闡述。最后，展望了 聚合物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：鋰電池；固態(tài)電解質(zhì)；聚合物電解質(zhì)；復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)

全球鹽湖提鋰領(lǐng)域研究發(fā)展態(tài)勢

張 超1，2，3，路厚源3，費鵬飛1，楊良嶸4*

（1.中國科學(xué)院文獻情報中心，北京 100190；2.中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院信息資源管理系， 北京 100190；3.山西大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，山西 太原 030006；4. 綠色過程與工程重點 實驗室，中國科學(xué)院過程工程研究所，北京 100190）

摘 要：近年來，隨著鋰離子電池的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，鋰資源的需求迅速增長，鹽湖提鋰具有重要意義。文章從主 要國家鋰資源提取研究布局、鹽湖提鋰領(lǐng)域研究科研產(chǎn)出和國家自然科學(xué)基金立項三個方面，系統(tǒng)分析和討論了鹽湖 提鋰領(lǐng)域研究的主要進展和發(fā)展趨勢，并概述了該領(lǐng)域的最新研究成果。文章旨在描述全球鹽湖提鋰領(lǐng)域研究態(tài)勢， 幫助研究人員準確把握研究趨勢，為科研機構(gòu)制定科學(xué)政策和戰(zhàn)略計劃提供支持。

關(guān)鍵詞：鹽湖提鋰；SCI論文；國家自然科學(xué)基金；研究發(fā)展態(tài)勢

電化學(xué)法海水提鋰研究進展

馬來波*，路紹琰，武海虹，孫康瑞，駱碧君，王 亮，王玉琪，張 琦，黃西平

（自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192）

摘 要：海洋中鋰資源的提取利用對于保障我國資源安全有重要的戰(zhàn)略意義，相較于其他海水提鋰方法，電化學(xué)法提 鋰的最大優(yōu)勢是具備更快速且可控的提鋰速率，電化學(xué)法提鋰在海水提鋰領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。目前研究的熱 點是活性電極提鋰（LiFePO4電極、LiMn2O4電極）和固態(tài)電解質(zhì)膜提鋰，文章對電化學(xué)法提鋰的研究進展進行了綜述， 并對海水提鋰的前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：海水提鋰；電化學(xué)法；活性電極提鋰；固態(tài)電解質(zhì)膜