【海川化工科技前沿】中科院青海盐湖所“创新加速器”让青海盐湖“镁害”变“镁宝”

【科技日报】“创新加速器”让青海盐湖“镁害”变“镁宝”
2025-03-18
近日，在中国科学院青海盐湖研究所甘河中试基地内，白色粉末状的氢氧化镁阻燃剂与镁铝水滑石稳定剂，正源源不断地从示范性生产线上产出。稳定生产不足半年，这些产品便成为替代进口的“抢手货”。

将盐湖“镁害”变废为宝、为钾肥生产线通经活络……作为我国唯一一家专门从事盐湖综合研究的机构，中国科学院青海盐湖研究所打造了一个使成果从实验室迈向工业生产的“创新加速器”。

开发盐湖镁基高值化功能材料

生产一吨钾肥，会析出约十吨氯化镁。“青海是中国镁资源大省，堆积如山的氯化镁一度被当成‘镁害’处理。受技术水平制约，盐湖镁资源利用率长期不足2%。”3月12日，中国科学院青海盐湖研究所研究员李丽娟告诉记者。

长期以来，我国在高端镁基功能材料产业化与规模化制备技术方面，一直未能取得突破。镁基功能材料长期依赖进口。

与盐湖打了数十年交道的李丽娟，始终关注着盐湖镁基高值化功能材料的开发。“氢氧化镁是阻燃剂中的‘明星’，小到手机壳、冰箱壳，大到通信电缆，其应用范围很广泛。”李丽娟介绍，高端的镁基水滑石热稳定剂，主要应用在透明PVC与氨纶类高分子材料中，“我国是全球最大的PVC与氨纶生产国，但所用的高端水滑石主要依赖进口。”

2024年，李丽娟团队携手青海艾特克盐湖科技有限公司，在甘河中试基地内建起了2000吨特殊形貌氢氧化镁阻燃剂和2000吨微纳镁基水滑石热稳定剂产业化示范线。相关产品不仅获得国内厂商青睐，还拿到了国外订单。

“我们希望在盐湖旁边建设更大规模的生产线，生产高端的镁基高值化功能材料。”李丽娟对未来充满期待。

盐湖中的光卤石矿，是生产钾肥的主要原料。此前，青海一钾肥企业的光卤石矿存在氯化钠含量偏高、颗粒偏细的问题，严重制约了生产。

为了给生产线“通经活络”，中国科学院青海盐湖研究所副研究员付振海团队系统梳理了该企业工艺流程各作业单元的运行情况，围绕细粒高钠光卤石矿冷结晶工艺优化开展了系统实验研究。

“过去做项目时，到了企业转化一环才进行中试。”付振海说，“现在，我们利用中试基地的浮选、分解结晶、蒸发等装置，来验证实验效果，在技术转化前就拿到了很多宝贵数据。”

把实验室的“可行性”搬到生产车间

从0到1的突破，再到工业生产1到100的飞跃……在中国科学院青海盐湖研究所甘河中试基地主任叶秀深眼里，前者是验证创新概念、理念及可行性的关键步骤，而后者则是将可行性转化为实际工业生产的过程，这其中涉及工艺、装备、原材料等诸多复杂因素，其难度之大，丝毫不亚于从0到1的突破。

“我们开展盐湖研究，在实验室内往往更关注可行性。”在实验室埋头钻研20多年的叶秀深说，“实验室内的反应器都是瓶瓶罐罐，大小类似纸杯，用勺子轻轻一拌就能让原材料均匀混合。但到了工业生产阶段，反应器却变成了几立方米甚至几百立方米的大块头，要想实现传质的均匀，那可不是一件容易的事。”

为完成实验，科研人员往往追求最理想的实验条件。叶秀深举例说，实验所用的原材料纯度往往很高，而且大粒径的原材料还会被磨成粉以提高反应速率。然而，在大批量的工业生产中，做到这两点，不太现实。

“过去，盐湖提锂工艺在实验室内一两年就能完成，可一旦投入生产，花十几年时间也不一定能做到顺利提取。”叶秀深说。在“创新加速器”中试车间内，科研人员可以把实验室中瓶瓶罐罐内的反应，搬到放大的模拟工业的反应器中，开展工程化的验证放大。

目前，甘河中试基地拥有4个专用平台和盐湖盐矿分离纯化、盐湖盐矿材料制备两大通用平台。近5年完成30余项国家、省、市级重大项目中试及工程验证。