新突破！鋰云母提鋰工藝技術(shù)的研究進(jìn)展

鋰云母礦為重要的鋰資源之一，如何高效經(jīng)濟(jì)地分解鋰云母和溶出其中的鋰，是利用鋰云母礦提取鋰進(jìn)而制備各類鋰化合物的關(guān)鍵。

隨著新能源產(chǎn)業(yè)和鋰電池技術(shù)的發(fā)展，鋰的需求量日益增大，有限的鹽湖鹵水鋰資源可能會(huì)面臨枯竭和供不應(yīng)求的問(wèn)題，并且鹽湖鹵水資源的分布又極不均衡。我國(guó)絕大部分的鋰資源儲(chǔ)藏于礦石當(dāng)中，其中鋰云母就是富鋰礦石之一。

鋰云母是一種稀有的云母，鋰云母提鋰是個(gè)世界性難題，一方面是鋰云母品位低、渣量大，且含有一定量氟，冶煉時(shí)易形成難溶氟化物，導(dǎo)致收率低，造成環(huán)境污染；另一方面鋰云母礦石中所含的鉀、銣、銫、氟等稀有貴重資源難以實(shí)現(xiàn)綜合利用。

目前，以鋰云母為原料提取鋰、銣、銫等有價(jià)金屬的方法有硫酸法、硫酸鹽焙燒法、石灰石法、氯化焙燒法、壓煮法、堿溶法等。

鋰云母提鋰技術(shù)

石灰石法

石灰石法是將鋰云母與石灰石混合磨細(xì)后在900－1100°Ｃ條件下焙燒，使其中的堿金屬都能夠轉(zhuǎn)化為易溶于水的化合物，之后采用水浸的方式提取其中的鋰資源。

優(yōu)點(diǎn)：提鋰工藝原料易得，成本低。

缺點(diǎn)：但該工藝焙燒過(guò)程中溫度可達(dá)到900－1100°Ｃ，能耗較高，鋰的回收率低，且處理過(guò)程中渣量大，渣難以再利用，易造成嚴(yán)重的二次污染。

硫酸鹽法

采用硫酸鹽與一定量的鋰云母在高溫下焙燒，將鋰云母中的鋰轉(zhuǎn)化為易溶解的硫酸鋰，之后采用水浸的方法回收其中的鋰資源。

鋰云母硫酸鹽法生產(chǎn)碳酸鋰的工藝流程圖

優(yōu)點(diǎn)：具有通用性，幾乎能分解所有的含鋰礦石，且鋰云母中的鋁幾乎不會(huì)被置換出來(lái)進(jìn)入硫酸鋰溶液中而造成除鋁的麻煩，雜質(zhì)含量少，浸出率比較高，工藝簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：要保證鋰的浸出率，需要消耗較多的K2SO4，溶液中的硫酸鉀和硫酸鈉濃度較高，與硫酸鋰容易生成溶解度較低的Li-Na-K或Li-K的復(fù)鹽，產(chǎn)品也常被鉀污染，能耗比較高，礦渣量大且難以利用，成本高，昂貴的銣銫留在礦渣里無(wú)法提取，并且高溫焙燒過(guò)程會(huì)有較多的氟和硫化物廢氣揮發(fā)，環(huán)境污染比較重。

硫酸法

是國(guó)內(nèi)目前鋰云母提鋰的主要方法，又可以細(xì)分為硫酸焙燒浸漬法和硫酸浸出法。硫酸焙燒浸漬法由于焙燒溫度太高，導(dǎo)致能耗過(guò)高，并且鋰的提取率也較低，已經(jīng)逐漸被鹽焙燒法所取代。硫酸浸出法則被廣泛地用于鋰礦石提鋰，并得到了發(fā)展。

優(yōu)點(diǎn)：避免了高溫焙燒，能耗低，反應(yīng)溫度低，是比較高效的提鋰工藝，廢渣量小。

缺點(diǎn)：對(duì)鋰云母的細(xì)度有要求，鋰云母需要球磨達(dá)到一定的細(xì)度之后才能滿足浸出率的要求，反應(yīng)時(shí)間也比較長(zhǎng)；浸出過(guò)程鋁也被大量溶出，需要除去大量的鋁，會(huì)造成鋰的較大損失；反應(yīng)完成后殘留較多的硫酸，需要消耗大量的堿去中和殘留酸。

氯化焙燒法

氯化焙燒法是將鋰云母與氯化鈉和氯化鈣等氯化物按一定的比例混合球磨后在一定溫度下焙燒，將鋰云母中的鋰及其他有價(jià)金屬轉(zhuǎn)化為可溶性的氯化物，浸出后得到含鋰溶液。

優(yōu)點(diǎn)：鋰轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)時(shí)間短，堿金屬的回收率高，廢渣量少。

缺點(diǎn)：焙燒過(guò)程氯離子對(duì)儀器設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重，對(duì)防腐要求比較高，存在比較大的環(huán)保問(wèn)題。

壓煮法

壓煮法的原理是先將鋰礦石進(jìn)行焙燒脫氟，使礦相轉(zhuǎn)型，然后與碳酸鈉按一定的比例濕磨混勻，在大于200℃和0.2~2MPa的壓力下反應(yīng)，在此條件下，Na離子將Li離子置換出來(lái)，往水浸出漿料中通往二氧化碳使碳酸鋰轉(zhuǎn)化為可溶性碳酸氫鋰，固液分離后得到碳酸氫鋰溶液，加熱分解后得到碳酸鋰產(chǎn)品。

優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單，物料流通量較小，設(shè)備腐蝕小，能耗較低，不會(huì)生成大量的低價(jià)值副產(chǎn)品。

缺點(diǎn)：鋰回收率低，反應(yīng)條件苛刻，需要在高溫高壓下浸出，且消耗較多的二氧化碳?xì)怏w。

綜上，每一種方法都有其優(yōu)勢(shì)和不足之處。鋰云母提鋰是一個(gè)較為復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，如何在提鋰過(guò)程中做到提高提鋰率、綜合利用非鋰組份和副產(chǎn)品、降低能耗、簡(jiǎn)化工藝流程、減少污染物排放、降低助劑對(duì)設(shè)備的腐蝕等都是需要不斷解決的問(wèn)題。

小結(jié)

鋰云母礦為重要的鋰資源之一，如何高效經(jīng)濟(jì)地分解鋰云母和溶出其中的鋰，是利用鋰云母礦提取鋰進(jìn)而制備各類鋰化合物的關(guān)鍵。總的來(lái)說(shuō)，如何提高鋰云母品位，減少浸出過(guò)程、分離過(guò)程的渣量，在浸出過(guò)程中盡可能將有價(jià)元素進(jìn)入液相并經(jīng)濟(jì)地將他們分離開來(lái)，工藝流程盡可能短，同時(shí)能處理好設(shè)備的腐蝕問(wèn)題是鋰云母提鋰工藝選擇應(yīng)該考慮的問(wèn)題。