臭氧化耦合核晶造粒技术提取水中锂、铀战略性资源取得变革性突破

锂、铀是战略性金属矿产资源，在我国国民经济发展和实现“双碳”目标方面扮演着重要角色。党的二十大提出了“提升战略性资源供应保障能力”的目标，凸显了确保战略性矿产资源供应的紧迫性。

当前，我国对战略性矿产资源的提取主要依赖于陆地矿山开采，根据三元锂电及核能的发展趋势预测，陆地锂、铀资源将在百年内枯竭。

同时，在锂、铀开采及提炼过程中所产生的大量废水对矿区周边生态环境构成威胁，对当地居民的生活与健康造成潜在风险。

然而，工业生产过程中会产生一些富含锂、铀的废水，如油田采出水、矿井水等，从水中提取锂、铀资源对于缓解资源枯竭具有重要意义。

但是，目前常规的水中提锂、铀技术存在工艺冗长、处理成本高昂的缺陷。

图1 水中有价离子的传统去除工艺

对此，针对含锂、铀废水的水质净化及资源化回收利用，碳污协同控制与资源化创新团队围绕青海某油田采出废水及中陕核某采矿废水开展了系统研究， 在水中锂、铀资源化回收利用方面取得了变革性突破，水中锂、铀的回收率达90%以上，形成纯度可达90%-95%的球状造粒体，成本仅5000元/吨。

经进一步化学提纯，可达99.99%的电池级，锂和铀的吨回收总成本为2万元左右，大幅降低了锂、铀资源回收的生产成本。

1．开发了锂、铀资源回收的专用晶种

如图2所示，基于锂、铀的基本理化特性及核晶造粒机制，团队设计合成了针对水中锂、铀分盐结晶的锂、铀专用晶种，通过诱晶剂的投加及水力学调控，强化传质，使锂、铀键联于专用晶种限域内形成局部过饱和，继而在专用晶种表面形成晶核并持续生长，并最终形成致密造粒体。

图2 锂、铀专用晶种及其表/微观形貌

2．创建了“臭氧化耦合核晶造粒”工艺技术体系

图3 臭氧化耦合核晶造粒工艺技术

核晶造粒过程中有机杂质容易被锂、铀结晶体键联吸附于其表面，从而影响锂、铀造粒体纯度。

为进一步提升造粒体品质，针对水体中共存有机杂质，团队开发了臭氧化耦合核晶造粒技术(图3)，利用臭氧的强氧化性，通过直接及间接的氧化作用，攻击有机污染物的作用位点，从而削弱水中有机杂质对初始晶体成核造粒的抑制作用，在实现水体中锂、铀高效回收的同时，处理水水质达到相应的处理标准。

3．研制了“臭氧化耦合核晶造粒”技术装备

图4 臭氧化耦合核晶造粒装备图

研制了臭氧化耦合核晶造粒的一体化处理装备，如图4所示，该技术装备兼具高度集约化及自控程度高等特征。

??无需对水中锂、铀通过膜技术浓缩，仅需去除干扰离子和有机物即可直接通过造粒成核富集水中锂、铀；

??无污泥产生，后续无需污泥处理处置设施；

??粗制品纯度即可达90-95%，可作为高品位原矿石进入市场满足不同用户深加工需求；

??停留时间短、占地面积小，可实现水中锂、铀的高效低耗回收。

图5 核晶造粒技术优越性

（来源：碳污协同控制与资源化创新团队 ）