近日，在中國科學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線上產出。穩定生產不足半年，這些產品便成為替代進口的“搶手貨”。
將鹽湖“鎂害”變廢為寶、為鉀肥生產線通經活絡……作為我國唯一一家專門從事鹽湖綜合研究的機構，中國科學院青海鹽湖研究所打造了一個使成果從實驗室邁向工業生產的“創新加速器”。
開發鹽湖鎂基高值化功能材料
生產一噸鉀肥，會析出約十噸氯化鎂。“青海是中國鎂資源大省，堆積如山的氯化鎂一度被當成‘鎂害’處理。受技術水平制約，鹽湖鎂資源利用率長期不足2%。”3月12日，中國科學院青海鹽湖研究所研究員李麗娟告訴記者。
長期以來，我國在高端鎂基功能材料產業化與規模化制備技術方面，一直未能取得突破。鎂基功能材料長期依賴進口。
與鹽湖打了數十年交道的李麗娟，始終關注著鹽湖鎂基高值化功能材料的開發。“氫氧化鎂是阻燃劑中的‘明星’，小到手機殼、冰箱殼，大到通信電纜，其應用范圍很廣泛。”李麗娟介紹，高端的鎂基水滑石熱穩定劑，主要應用在透明PVC與氨綸類高分子材料中，“我國是全球最大的PVC與氨綸生產國，但所用的高端水滑石主要依賴進口。”
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業化示范線。相關產品不僅獲得國內廠商青睞，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線，生產高端的鎂基高值化功能材料。”李麗娟對未來充滿期待。
鹽湖中的光鹵石礦，是生產鉀肥的主要原料。此前，青海一鉀肥企業的光鹵石礦存在氯化鈉含量偏高、顆粒偏細的問題，嚴重制約了生產。
為了給生產線“通經活絡”，中國科學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工藝流程各作業單元的運行情況，圍繞細粒高鈉光鹵石礦冷結晶工藝優化開展了系統實驗研究。
“過去做項目時，到了企業轉化一環才進行中試。”付振海說，“現在，我們利用中試基地的浮選、分解結晶、蒸發等裝置，來驗證實驗效果，在技術轉化前就拿到了很多寶貴數據。”
把實驗室的“可行性”搬到生產車間
從0到1的突破，再到工業生產1到100的飛躍……在中國科學院青海鹽湖研究所甘河中試基地主任葉秀深眼里，前者是驗證創新概念、理念及可行性的關鍵步驟，而后者則是將可行性轉化為實際工業生產的過程，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。
“我們開展鹽湖研究，在實驗室內往往更關注可行性。”在實驗室埋頭鉆研20多年的葉秀深說，“實驗室內的反應器都是瓶瓶罐罐，大小類似紙杯，用勺子輕輕一拌就能讓原材料均勻混合。但到了工業生產階段，反應器卻變成了幾立方米甚至幾百立方米的大塊頭，要想實現傳質的均勻，那可不是一件容易的事。”
為完成實驗，科研人員往往追求最理想的實驗條件。葉秀深舉例說，實驗所用的原材料純度往往很高，而且大粒徑的原材料還會被磨成粉以提高反應速率。然而，在大批量的工業生產中，做到這兩點，不太現實。
“過去，鹽湖提鋰工藝在實驗室內一兩年就能完成，可一旦投入生產，花十幾年時間也不一定能做到順利提取。”葉秀深說。在“創新加速器”中試車間內，科研人員可以把實驗室中瓶瓶罐罐內的反應，搬到放大的模擬工業的反應器中，開展工程化的驗證放大。
目前，甘河中試基地擁有4個專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。
