科普 | 碳酸鋰提取技術(shù)進(jìn)展

鋰在自然界主要以兩種形式存在，一種以鋰礦石形式（主要有鋰輝石、鋰云母、鋰長(zhǎng)石等）存在于巖礦中，一種以鋰離子形式存在于各類鹵水中（包括鹽湖、地下水、海水）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鋰資源探明儲(chǔ)量中礦石類鋰資源約為3.5億噸（LCE），鹽湖鹵水鋰資源約為13億噸（LCE）。

根據(jù)鋰資源不同類型，其提取工藝也不同。主要提取工藝分別介紹如下：

一、針對(duì)鋰礦石的提取技術(shù)

煅燒-硫酸浸取

以鋰輝石為原料，采用煅燒轉(zhuǎn)型并利用硫酸浸取的方法生產(chǎn)碳酸鋰，是目前世界上礦石法中應(yīng)用最多、最廣、最主流的生產(chǎn)方式。同時(shí)，也是在工業(yè)上比較成熟的工藝。鋰輝石精礦在回轉(zhuǎn)窯中高溫焙燒，冷卻后球磨足量的硫酸混合焙燒后水浸，除雜后加入酸鈉沉淀成碳酸鋰。

硫酸鹽混合燒結(jié)

將鋰礦石與硫酸鹽混合燒結(jié)，將燒結(jié)后的熟料溶出，得到的硫酸鋰和硫酸鉀為主要成分的溶液除雜，經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)、分離得到硫酸鋰溶液，再加入碳酸鈉沉淀碳酸鋰得到碳酸鋰產(chǎn)品。

碳酸鈉加壓浸出

活化后鋰礦石與碳酸鈉配比壓煮溶出，最后通過(guò)沉鋰分離回收鋰。該工藝操作較簡(jiǎn)單，回收率較高。

石灰石焙燒法

石灰石燒結(jié)法是用石灰石等原料與鋰礦按照一定的質(zhì)量比混合，進(jìn)行燒結(jié)，加水浸出，過(guò)濾后可得到鋰浸出液，實(shí)現(xiàn)和礦物中的鈣、鋁、硅等雜質(zhì)的分離，再進(jìn)行除雜凈化，得到氫氧化鋰溶液，可通過(guò)濃縮結(jié)晶或碳化得到鋰產(chǎn)品。

二、針對(duì)鹽湖鹵水的提取技術(shù)

按照鹽湖類型大體可以分為硫酸鹽型鹽湖、氯化物性鹽湖、碳酸鹽型鹽湖以及硝酸鹽型鹽湖。與之相對(duì)應(yīng)的，其提鋰工藝也差別較大。主要提取工藝如下：

濃縮-轉(zhuǎn)化法

將含鋰鹵水進(jìn)行自然蒸發(fā)濃縮，當(dāng)鋰含量達(dá)到適當(dāng)濃度后，通過(guò)脫硼，除鎂、鈣等分離工序，然后加入純堿使鋰以碳酸鋰的形式沉淀析出。這種工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗小、成本低，比較適宜堿土金屬含量少、鎂鋰比低的鹵水。

固相煅燒法

該生產(chǎn)工藝是針對(duì)鎂鋰比較高的鹽湖鹵水提鋰提出的技術(shù)。首先將鹽湖鹵水經(jīng)過(guò)鹽田蒸發(fā)、析鹽、濃縮以后，然后加熱，蒸千，得到含有LiCl的固相。后在高溫下，煅燒該固體，然后，將煅燒后的燒結(jié)物用水浸取，因鋰鹽易溶于水，轉(zhuǎn)移進(jìn)入溶液中，氯化鎂高溫鍛燒后轉(zhuǎn)化得到的氧化鎂幾乎不溶于水，故而留在煅燒殘?jiān)?。通過(guò)煅燒和浸取工序，實(shí)現(xiàn)了鎂和鋰的分離。然后對(duì)浸取液處理，除去浸取液中硫酸根、少量的鎂和硼等雜質(zhì)，濾液凈化后經(jīng)蒸發(fā)、濃縮，采用碳酸鈉法沉淀得到碳酸鋰。

溶劑萃取法

將鹽湖鹵水經(jīng)鹽田日曬，分步析出氯化鈉、光鹵石及部分水氯鎂石，得到的濃縮鹵水經(jīng)酸化后進(jìn)入萃取槽，經(jīng)多級(jí)逆流萃取洗滌、反萃取、洗酸等階段，得到的反萃取液經(jīng)成品工序的蒸發(fā)濃縮、焙燒、浸取、去除雜質(zhì)，再蒸發(fā)濃縮、純堿沉淀制取碳酸鋰產(chǎn)品。

吸附法

吸附法生產(chǎn)工藝首先利用有選擇性的吸附劑將鹵水中的鋰離子吸附，然后再將鋰離子洗脫下來(lái)，達(dá)到鋰離子與其它離子分離，便于后序工序轉(zhuǎn)化利用。

電滲析法

鹽田日曬蒸發(fā)得到的含鋰濃縮鹵水，通過(guò)一級(jí)或多級(jí)電滲析器，利用陰、陽(yáng)一價(jià)選擇性離子交換膜進(jìn)行循環(huán)(連續(xù)式、連續(xù)部分循環(huán)式或批量循環(huán)式)工藝濃縮鋰，獲得富鋰低鎂鹵水。然后通過(guò)深度除雜、精制濃縮，經(jīng)轉(zhuǎn)化干燥便可制取碳酸鋰產(chǎn)品。

太陽(yáng)池梯度提鋰

即利用地區(qū)溫度差異的優(yōu)勢(shì)，將鹵水在冬季進(jìn)行低溫蒸發(fā)，除去鹵水中大量芒硝和泡堿，從而使鹵水中的鋰元素得到快速富集。隨后利用太陽(yáng)池工藝提取碳酸鋰。

高原硫酸鹽型鹽湖鹵水制備鋰鹽

首先將硫酸鹽型鹽湖鹵水蒸發(fā)到氯化鈉飽和狀態(tài)，在冬季冷凍析出芒硝，然后將析出芒硝后的鹵水在春夏季蒸發(fā)析出氯化鈉；對(duì)析出氯化鈉后的鹵水進(jìn)行自然蒸發(fā)除雜得到高氯化鎂含量的鹵水：將高氯化鎂含量的鹵水與芒硝混合反應(yīng)析出鈉鹽和鎂鹽，等到富硼鋰鹵水；將富硼鋰鹵水蒸發(fā)到硼或鋰元素的含量達(dá)到預(yù)定值時(shí)與水或原始鹵水混合反應(yīng)，析出硼礦，固液分離后得到富鋰鹵水。