盐湖资源综合利用技术创新战略联盟(以下简称“战略联盟”)于2009年5月由青海盐湖工业股份有限公司牵头组建,包括了目前国内盐湖领域相关的大型生产企业和科研单位共计14家成员单位,其中企业5家,大学5所,科研院所4家,是一个以资源共享、优势互补、风险共担、共同受益为基础,以合作开发推动盐湖行业技术创新能力为目标的契约式组织。
2013年10月30日,科技部网站公布了“科技部关于发布2013年度国家产业技术创新战略试点联盟和重点培育联盟名单的通知”(国科发体【2013】632号)文件,经综合评估,同意将节能减排标准化产业技术创新战略联盟等55家联盟作为第三批国家产业技术创新战略试点联盟,其中盐湖资源综合利用技术创新战略联盟(以下简称“战略联盟”)为55家联盟之一,试点期2年,这也是青海省首家国家级试点联盟。根据《国家科技计划支持产业技术创新战略联盟暂行规定》(国科发计[2008]338号),经科技部审核的联盟可作为项目组织单位参与国家科技计划项目的组织实施。
自成立以来,战略联盟各成员之间通过长期合作,已建立了良好的合作关系,有利于在盐湖资源综合利用技术开发方面进一步加强合作,通过联合攻关,掌握一批核心技术、拥有一批自主知识产权,培育壮大盐湖自主创新能力,提高了产业技术水平和经济效益,提升了我国盐湖行业在国际市场上的地位,增强了国际竞争能力,保持盐湖产业在国际市场的竞争优势,目前已经取得了可喜进展,有的已经取得了丰硕的科研成果或产业化。同时,战略联盟通过开展技术服务,联盟部分成员还成功地将技术辐射到国外,在盐湖领域形成了重要行业影响力,联盟已经成为我国盐湖领域重要平台之一,支撑着我国盐湖资源特色产业的快速发展。
2014年度,战略联盟在联盟成员的共同努力下,本着联盟宗旨及基本原则,依据联盟的技术创新目标、任务及联盟成员的任务分工,积极规范运作,取得了一定成效,现总结如下:
一、本年度开展的主要工作及成效
1、产业化示范装置
2014年,战略联盟在科技部和青海省科技厅领导下,战略联盟承担了科研项目71项。其中,青海盐湖工业股份有限公司承担科研项目18项;青海中航公司承担科研项目1项;青海省化工设计研究院有限公司自研项目3项;中国科学院青海盐湖研究所承担科研项目4项;华东理工大学承担科研项目16项;青海大学承担科研项目29项。
为进一步推进柴达木盆地盐湖资源的综合、有效利用,联盟成员间通过长期合作,建立良好的合作关系,在盐湖资源技术开发方面进一步加强合作,通过联合攻关,掌握一批核心技术、目前已经取得了可喜进展,有的已经取得了丰硕的科研成果,并建设了相关产业化示范装置:
1)新增年产100万吨钾肥技术研究及产业化
察尔汗盐湖2.96亿吨这一巨大的低品位难开发固体钾矿开采技术,自2007年开始累计溶解转化钾矿1117多万吨。该技术的应用使察尔汗盐湖固体钾矿可采品位由8%降低到2%,由此公司新增固体钾矿基础储量13731.5万吨,实现“再造察尔汗盐湖”。
依据该技术成果,青海盐湖工业股份有限公司于2011年开始建设新增100万吨钾肥项目,从而使察尔汗盐湖钾肥规模由最初规划年产100万吨向300万吨突破,国内市场占有率显着提高,由2000年不足10%提高到2010年的30%以上,实现我国钾肥工业的跨越式发展。
2013年9月14日新百万吨钾肥项目单系列建成并一次性投料试车成功,2014年建成投产,生产氯化钾150万吨,产品品位全部在95%以上,实现当年达产达标,验证了新技术在项目运行中连续、稳定、可操控性强的优良性能。
新增年产100万吨钾肥技术研究及产业化
2)13万吨/年氢氧化镁制备关键技术与工程化
依托中心开发的反应结晶耦合制备结晶体氢氧化镁核心技术,由盐湖股份公司下属的青海盐湖海纳化工有限公司承担实施的13万吨/年氢氧化镁项目已完成投料试车。项目为配合已改造建设的20万吨/年烧碱项目,为充分利用烧碱产品和钾盐生产中排放的氯化镁资源需要建设。
氢氧化镁是重要的化工产品及中间品,此工艺采用水氯镁石和氢氧化钠作为原料制备高纯氢氧化镁,既可以解决“镁害”,又可有效的利用镁资源。同时,反应后产生的氯化钠经精制可以作为氯碱工艺的原料,实现了盐湖资源的综合利用,促进了循环经济的发展。Mg(OH)2粉体进一步煅烧可以生产高纯镁砂产品。
目前,该项目已完成建设正处于试生产阶段。
氢氧化镁装置试生产现场
3)10万吨/年金属镁示范装置
近年来,如何合理地利用盐湖镁资源,实现规模化开发,已成为制约盐湖资源向工业化深度开发的“瓶颈”。青海盐湖工业股份有限公司通过引进、消化、吸收挪威海德鲁位于加拿大魁北克的Becancour镁厂电解镁的生产工艺技术,在察尔汗盐湖建设10万吨/年金属镁,副产Cl2(100%wtCl2)。该装置将盐湖钾肥生产时的副产物镁资源一部分转化为纯镁锭,另外一部分转化为合金材料,是一条盐湖资源可持续开发的重要途径。
该项目的技术关键是世界上目前电流强度最大的镁电解槽的运行与设计;大型电解镁槽的三场计算与控制;水氯镁石的净化及脱水工艺技术。通过二次开发再创新,大大提升青海盐湖工业股份有限公司镁电解技术水平和研发、设计能力,打造国内领先、国际一流的金属镁电解技术研发与创新、工程设计与产业化中心,构建镁电解科技创新平台,作为“盐湖资源综合利用科技创新平台”的重要组成,使青海盐湖工业股份有限公司的镁电解技术创新、研发、设计水平和能力达到国际一流水平。
项目从2010年开始实施,计划2016年全面建成。2010至2013年,完成了可行性研究、初步设计的编制、审查、项目立项审批、设备拆迁、翻新、地基处理等前期工作;2014年卤水精制区域设备基本安装完成;脱水区域在框架浇筑的过程中部分大型设备已经安装;电解铸造区域的设备开始陆续安装;预计2016年项目建成。
10万吨/年金属镁示范装置施工现场
4)高海拔地区百万吨级煤制烯烃产业化示范
煤制烯烃工艺即煤经甲醇制烯烃工艺,主要由煤气化制合成气、合成气制甲醇、甲醇制烯烃三项技术集成。大型煤气化技术、百万吨级甲醇生产技术均已成熟,关键是甲醇制烯烃技术。甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烃(Methanol-to-Olefin,简称 MTO)目前工艺技术开发已趋于成熟有希望替代石脑油为原料制烯烃的工艺路线。MTO技术的成熟,可开辟由煤炭或天然气经气化生产基础有机化工原料的新工艺路线,有利于改变传统煤化工的产品格局,可实现煤化工向石油化工延伸发展。
青海盐湖工业股份有限公司采用DMTO技术首次在高海拔地区察尔汗盐湖建设100万吨甲醇进料制取烯烃项目,该规模为世界首例;且在后续烯烃分离技术也首次采用国内自主研发的技术,也是首次在高海拔缺氧地区工程化应用。本次课题研究主要是解决DMTO技术以上三方面工程应用中所存在或有可能存在的各类技术问题。
该项目于2012年2月土建开工建设,截止2014年底DMTO装置完成总体任务目标的85%左右,预计2015年建成试车。
DMTO装置施工现场
5)高海拔地区年产30万吨乙烯法PVC产业化示范
本项目以平衡金属镁装置副产氯为前提,以生产聚氯乙烯为主线,裂解副产氯化氢供乙炔法氯乙烯装置为副线,是整个金属镁一体化项目循环产业链中不可或缺的重要组成部分。项目的顺利实施,可以实现原料到产品和废弃物的循环利用和产品效益最大化、实现清洁生产和资源的有效利用、实现废渣的零排放,对节能环保、保护察尔汗盐湖地区脆弱的生态、优化资源的综合利用和加快资源型企业的转型升级具有重要的意义。
30万吨/年乙烯法PVC生产技术主要分三步,首先是利用金属镁装置副产的氯气为原料,氯气经过设置在乙炔法VCM界区的洗涤设施,经冷却、酸洗涤、干燥、压缩后送入本界区EDC生产工段与来自DOMT装置的乙烯采用高低温直接氯化技术在直接氯化反应器中生成二氯乙烷(EDC)?然后将精制EDC送到裂解单元,经高温(450~485℃)裂解生成氯乙烯和氯化氢;再通过氯乙烯精制分离出氯乙烯和氯化氢;最后精制的氯乙烯进入聚合釜,加入引发剂、分散剂等助剂,在48~62℃聚合成聚氯乙烯,再经离心分离、流化床干燥、过筛、包装,制成成品聚氯乙烯。
该项目于2013年5月开工建设,截止2014年底装置完成总体任务目标的70%左右,预计2015年建成试车。
30万吨乙烯法PVC装置施工现场
6)马海盐湖承压卤水钾盐资源勘查评价与开发工程示范
马海资源根据以往的普查、详查资料显示,马海盐湖WⅡ~WV层承压卤水含水层KCl资源量5330万吨,占总资源量的95%,为主要含矿层,但渗透系数普遍较小,富水性差,开采难度大。对于一般现代盐湖,卤水钾盐资源的结构是潜卤层和承压层共存,且深层卤水层层数及钾盐资源多大于潜卤层,马海盐湖的特殊性则是深层卤水层赋存的钾盐资源量所占比例更高。
根据马海盐湖卤水钾盐资源结构特点、储卤层特征、开发现状等实际情况,本项目以深层卤水为研究目标,开展马海深层卤水钾盐资源赋存规律研究、勘查技术集成、可采资源评价、开发技术研发及工程示范,实施该项目既能产生较大的经济效益,又能为其它矿区深层卤水钾盐资源开发提供借鉴和示范,因此,具有重大的社会经济意义。形成承压卤水钻井15口,每年向盐田提供KCl≥1.25%的承压卤水规模达600万m3。
现场研究照片
2、技术成果
专利申请、授权、论文发表:
2014年,青海盐湖工业股份有限公司申请专利27项、授权 17项、发表论13篇;青海中航资源有限公司申请专利1项、发表论2篇;青海省化工设计研究院有限公司授权专利1项,发表论文8篇;中国科学院青海盐湖研究所授权专利10项、发表论文102篇;中国科学院过程工程研究所授权专利4项;华东理工大学申请专利22项、发表论文21篇;青海大学授权专利1项、发表论文40篇。
科技成果:
青海盐湖工业股份公司获得国际先进水平成果1项、国内领先水平成果4项,国土资源部列入矿产资源节约与综合利用示范矿山及先进技术2项。先进技术名称:冷结晶-正浮选生产氯化钾技术、吸附法从老卤中提锂技术;青海中航资源有限公司获得国内领先成果1项;中国科学院青海盐湖研究所获得成果5项;青海大学获得成果3项。
科技奖励:
青海盐湖工业股份有限公司的获全国专业技术人才先进集体1项、第十六届发明专利优秀奖1项,青海省科学技术进步二等奖1项,中国石油与化学联合会科技进步二等奖1项,海西州科技进步二等奖1项、鼓励奖1项;中科院青海盐湖研究所获青海省科学技术进步三等奖1项、第七届金桥奖优秀项目1项、第七届金桥奖先进集体1项。
标准:
青海盐湖工业股份有限公司主持制定青海省地方标准3项:氯化钾生产技术反浮选-冷结晶法、氯化钾生产技术-冷结晶正浮选法、氯化钾中K、Na、Ca、Mg含量的测定-X射线荧光光谱法。参与制定青海省地方标准3项:氯化钾中Na、Ca、Mg含量的测定-电感耦合等离子体发射光谱法、氯化钾中氧化钾含量的测定-四苯硼钠季胺盐容量法、卤水碳酸锂中Na、K、Fe、Ca、Mg、B含量的测定-电感耦合等离子发射光谱法。正在起草青海省地方标准:氯化钾循环生产利用技术。
通过科研项目研究,在发展新兴产业、厉行节能减排、推进循环经济等方面攻克了一批技术难题,取得了大量成果,这些成果在实际生产中,发挥了积极的促进作用,并且加速了科技成果的转化,实现了科研与生产的有机结合,对促进联盟发展、促进产学研合作、促进盐湖产业升级具有重要作用。
今后,战略联盟将继续进行基础研究、工程技术及装备研发、引进技术消化吸收及产业化,同时开展钾、镁、锂等资源同步开发,推进产、学、研、用紧密结合和创新资源共享,不断提升产业技术创新能力和行业影响力。
二、意见及建议
1、建议各联盟单位能够加强合作,推进联盟成员间的交流协作,能够将产、学、研紧密结合,实现资源共享,促进盐湖科技研究,更好地实现科技创新。
2、加强战略联盟之间的人才培养。一方面,建议联盟单位的优秀专业技术人才到高校交流,另一方面,建议战略联盟高校和科研院所专家为企业员工进行理论培训。
3、建议战略联盟以学术研究形式组织联盟成员之间多进行沟通交流。
4、建议以战略联盟的名义联合申报省部级科研项目。
三、战略联盟下一步思路
盐湖资源综合利用技术创新战略联盟以资源共享、优势互补、风险共担、共同受益为基础,以合作开发推动盐湖行业技术创新能力为目标,探索在国家政策与资金引导下,建立以企业为主体、市场化的多元化的投融资机制和促进成果转化的有效机制,通过联盟整合行业科技资源,提高盐湖资源行业整体能力,下一步主要工作有:
1、审议“战略联盟”章程,确定工作机制,增补联盟成员,遴选联盟三个层次课题和三个阶段目标。
2、建立简报信息平台(战略联盟简报或网站),加强交流与沟通。
3、通过集聚整合内部和外部技术创新要素,建立持续高效产业技术集成与成果转化平台,形成完整的盐湖资源开发与利用的工程化验证环境,促进技术转移与成果转化。
4、产业化示范基地和人才培养基地,建设一个大型产业化示范基地和若干科技创新人才培养基地,为盐湖资源开发利用科技创新可持续发展提供保障。