使用沉淀与蒸发方法从乌尔米耶湖工业化提取锂

这座咸水湖为何与电池相关

锂是为当今手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力的轻金属。随着需求激增，仅依赖少数富集矿床开采锂存在风险且对环境代价高。本研究提出一个及时的问题：是否可以通过相对简单、工业可行的步骤——包括矿物沉淀和水分蒸发——将伊朗正在萎缩的盐湖乌尔米耶湖转变为电池级锂的新来源？这一答案有助于使全球锂供应多样化，同时利用目前未被充分开发的资源。

将湖水变成可操作的起始溶液

研究者首先从乌尔米耶湖的两个地点采集卤水——高度含盐的水体——并测定溶解的元素。一个地点（Jazireh Eslami）更有前景，因为其锂含量更高、钠含量更低，而钠在后续回收中会与锂发生竞争。问题在于该卤水同时含有大量镁，其质量约为锂的440倍。如此偏离的组分使直接回收变得困难，因此团队设计了分步处理流程，以剥离干扰元素，同时尽量保持锂留在溶液中。

以低成本去除不需要的矿物

首要难题是镁，它对锂的分离干扰很大。团队比较了两种廉价碱——氢氧化钠与氢氧化钙——以促使镁形成可过滤的固体。氢氧化钠作用迅速并几乎完全去除了镁，但它会向卤水引入大量额外钠，后续会挤占锂的位点。氢氧化钙作用较慢但仍能去除99.5%的镁。它同时引入了钙，研究者随后通过加入硫酸将其转化为硫酸钙（石膏）结晶并沉降以去除。最后用氢氧化钠将溶液调回中性。该三步序列牺牲了约18%的原始锂，但与单独使用氢氧化钠相比，化学品成本大约降低了44%。

利用太阳与空气浓缩锂

在卤水净化后，下一步是将锂的浓度提高到实用回收的水平。团队通过受控蒸发去除水分，测量锂浓度如何上升以及有多少锂被同时结晶析出的其它盐捕获。在适度浓缩时，液相中锂的浓度增加到原始水平的两倍以上。但过度蒸发会导致锂随普通食盐等矿物一同离开液相。研究者选择了折衷点：卤水浓缩约三倍半，锂达到382 ppm，并且该步骤造成的额外损失被限制在剩余量的大约三分之一。

尝试不同的锂捕获方式

在得到浓缩且净化的卤水后，团队测试了三条将锂转为固相的路径。把锂转为碳酸锂——许多电池工厂使用的形式——被证明不切实际：溶液中锂含量对这种相对易溶的化合物来说太低，不会沉淀出有用量。第二条路线依赖形成锂磷酸盐，这种物质溶解性更低。通过冷却混合物并精确控制加入的磷酸盐量，研究者设法回收了约五分之一的残余锂。然而，所得固体主要由钠和钾盐主导；锂仅为少量组分，意味着还需额外精制。最有前景的方法利用了一种较新的手段：促使锂进入一种特殊构造的层状双氢氧化物的层间，该材料由铝和其他离子构成。在优化条件和三小时反应时间下，该途径捕获了约43%的剩余锂，尽管固体仍含有大量普通盐和一些副产物。

对未来从湖泊获取锂的意义

总体而言，所提出的处理链——净化、适度蒸发与与层状材料反应——表明即使像乌尔米耶这样镁含量极高的湖泊，也能以与全球同类卤水报告的最佳效率相当的水平产出锂。然而，最成功路线的最终回收率仍低于工业期望，主要因为在大量盐析出时和在长时间反应中通过不良副反应造成了锂的损失。对非专业读者而言，结论是：我们确实可以通过相对直接的化学手段从难以处理的盐湖中获取电池金属，但仍需仔细微调。若能减少蒸发过程中锂的损失并使反应更精确地朝向富锂固体转变，像乌尔米耶这样的湖泊有望成为全球电池供应链中可靠且具有经济可行性的补充来源。

引用: Oskouei, A.E., Asgharzadeh, H., Shekaari, H. et al. Industrial extraction of lithium from Urmia Lake using precipitation and evaporation methods. Sci Rep 16, 9893 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40309-9

关键词: 锂卤水, 乌尔米耶湖, 电池材料, 盐湖提取, 层状双氢氧化物