2/2碳酸鋰生產工藝及流程再講解隨著世界環境問題加劇，國家、企業加快了人類社會轉向清潔、節能社會步伐。其中，電動汽車的發展為新鮮的空氣、減少碳排放建立了汗馬功勞，占據了新能源行業中一個重要位置。目前，國內車企都在加速布局動力電池，下游的需求迫使對動力電池的材料、工藝要求越來越高。鋰電池主要由正極活物質、負極活物質、電解液、隔膜四部分組成，其中負極活物質常使用的是碳材料，正極材料中主要以鋰基材料占主導地位。那么作為正極材料的上游原材料含鋰礦物處于什么樣的發展階段，鋰礦提取工藝又有哪些發展呢？碳酸鋰是鋰化合物中最重要的鋰鹽，是制備高純鋰化合物和鋰合金的主要原料，在玻璃和陶瓷制造、醫藥、有色金屬冶煉、鋰電池電極材料等領域具有廣闊的應用前景。目前，生產碳酸鋰原料主要有鋰輝石、鹽湖鹵水、海水等，因生產原料不同，生產工藝也有所不同。一、國內外碳酸鋰研究現狀及產業鏈近年來我國在積極開發鹽湖鋰資源。但由于我國鹽湖鹵水中的鎂含量較高，鎂和鋰這兩種元素較難分離，前幾年還沒有大規模的產業化生產，所以我國一直從鋰礦石中提取鋰鹽。由于不同的鋰礦物其性質差別很大，從鋰礦物中提取碳酸鋰的工藝也各不相同，其主要工藝有如下幾種。二、碳酸鋰制備工藝（一）鋰輝石為原料制取碳酸鋰工藝1、硫酸法硫酸法生產碳酸鋰收率較高，并可處理Li2O含量僅1.0～1.5％的礦石。但是相當數量的硫酸和純堿變成了價值較低的Na2SO4，應盡可能降低硫酸的配量。其工藝流程如下：此方法最大優點是浸取燒結所得的溶液中含有110～150g/L硫酸鋰，經過浸取即可得到比較純凈的溶液。硫酸法也可用來處理鋰云母和磷鋁石。2、鋰輝石與硫酸鹽混合燒結法將鋰輝石精礦與K2SO4(或CaSO4或兩者混合物)，在一定溫度下混合燒結，經一系列物理、化學反應后，所配人的硫酸鹽中的金屬元素將礦石中鋰置換生成可溶性的硫酸鹽，主要雜質則生成難溶于水的化合物，然后將燒結后的熟料浸出分離，鋰離子進人溶液，經凈化、濃縮、沉淀后得到碳酸鋰產品。在處理鋰輝石時，先使α-型轉換成結構較疏松、易反應的β-型。這種相變實際上是結合在燒結過程中同時進行的。其工藝流程如下：鋰輝石與硫酸鹽混合燒結法優點是：具有通用性，能分解所有的鋰礦石。缺點是：生產過程中，若使用K2SO4作為硫酸鹽，會消耗大量的鉀鹽，導致生產成本較高，產品也常被鉀污染。3、碳酸鈉加壓浸出法碳酸鈉加壓浸出法工藝過程是：（1）將鋰輝石加工制得的β-鋰輝石，粉碎研磨至平均粒度為0.074mm；（2）按Li2O量配比加入3.5～7倍碳酸鈉混勻，在反應器中于200℃加壓浸出，并通入CO2氣體，即生成可溶性LiHCO3；（3）過濾除去殘渣（沸石），加熱至95℃逐出CO2，經沉淀、過濾、濾餅烘干，制備出碳酸鋰產品。碳化法工藝制取碳酸鋰優點是：生產工藝中中省掉了產品洗滌和析鈉工序，簡化了操作，節約了能耗。因此，采用碳化法工藝優于硫酸法。4、氯化焙燒法此工藝主要是利用氯化劑使礦石中的鋰及其它有價金屬轉化為氯化物進行提取的。氯化焙燒法生產工藝有兩種：一種是中溫氯化法。在低于堿金屬氯化物沸點的溫度下制得含氯化物的燒結塊，經過溶出使之與雜質分離；另一種是高溫氯化或氯化揮發焙燒。在高于其沸點的溫度下進行焙燒，使氯化物成為氣態揮發出來與雜質分離。這兩種方法都可用來處理各種含鋰礦石。氯化劑為鉀、鈉、銨和鈣的氯化物。

氯化焙燒法優點是：流程簡單，不消耗貴重試劑。缺點是：LiCl的收集較難，爐氣腐蝕性強。5、石灰石焙燒法生產工藝石灰法的主要優點是實用性很普遍，因為它適用于分解幾乎所有的鋰礦物。反應過程不需要稀缺的試劑(分解時使用天然產物——石灰石)；可以利用媒、石油或煤氣作燃料。缺點是浸出液中鋰含量低，蒸發能耗大，鋰的回收率較低，并且浸取以后得到的礦泥有凝聚性，給設備的維護帶來了困難。（二）鹽湖鹵水為原料制取碳酸鋰工藝與以鋰輝石為原料制備碳酸鋰相比，從鹽湖鹵水中制取碳酸鋰，不僅鋰的含量較高，而且資源豐富，同時耗能低、產品價格低廉。從鹽湖鹵水中制取碳酸鋰，具有能耗低和成本低的優勢，已成為未來生產基礎鋰產品的發展方向。

兩個關鍵指標：鋰含量和鎂鋰比。大多數鹽湖都是高鎂低鋰型，工藝技術難度大。目前實現大規模工業化開采的含鋰鹽湖只有鎂鋰比較低的智利阿塔卡瑪鹽湖、阿根廷翁布雷穆爾托鹽湖和美國銀峰鹽湖。玻利維亞的烏尤尼鹽湖是全球最大的鋰鹽湖，一直未能實現大面積開采。

近年來中國也在積極開發鹽湖鋰資源，鹵水提鋰主要在臺吉乃爾鹽湖和扎布耶鹽湖兩地進行，礦業、等鹽湖提鋰的技術取得較快進展，生產規模迅速擴大。

目前，已成為國內外公司開發生產鋰鹽的主要研究方向。鹽湖鹵水為原料制取碳酸鋰工藝主要有：蒸發沉淀法、煅燒法、溶劑萃取法、電滲析法、鋁酸鹽沉淀法、吸附法等。1、蒸發沉淀法目前，蒸發沉淀法已實現工業化生產。主要工藝過程是：（1）利用太陽能在蒸發池中將含鋰鹵水進行蒸發濃縮；（2）當鋰含量達到適當濃度后，通過脫硼，除鎂、鈣等分離工序；（3）加入純堿使鋰以碳酸鋰的形式沉淀析出。蒸發沉淀法優點是：工藝過程簡單；能耗小；成本低；比較適宜堿土金屬含量少、鎂鋰比低的鹵水。2、煅燒法該生產工藝是針對鎂鋰比較高的鹽湖鹵水提鋰提出的技術。由于MgC12·6H2O在97～554℃之間脫水，在550℃以上分解成氧化鎂和氯化氫氣體，在此條件下氯化鋰不分解。基于此原理建元等學者在1996年提出并完成小型試驗。將煅燒后的燒結物經浸取，鋰鹽易溶于水則進人溶液，氧化鎂幾乎不溶于水則留于殘渣中，通過浸取工序，并除去浸取液中硫酸根、鎂和少量硼等雜質，濾液凈化后經蒸發、沉淀烘干就可得到碳酸鋰產品。目前建元等以提鉀、提硼后的含鋰水氯鎂石飽和鹵水為原料，采用噴霧干燥、煅燒、加水洗滌、蒸發濃縮、加堿沉淀等生產工序，從高鎂鋰比鹽湖鹵水中進行鎂鋰分離，獲得了價高優質的碳酸鋰、高純氧化鎂和副產品工業鹽酸。其工藝流程圖如下：此工藝最大優點是將鹽湖資源得到了有效的綜合利用，缺點是需要蒸發較大的水量，工藝能耗較高，在鍛燒過程有大量的氯化氫氣體產生，對設備的腐蝕也相當嚴重，在大規模的工業化生產中對設備的選型是重中之中。3、溶劑萃取法溶劑萃取法工藝過程是：（1）將鹽湖鹵水經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，經酸化后進入萃取槽；（2）采用磷酸三丁酯（TBP）為萃取劑，HCl為反萃取劑，FeCl3為絡合劑，經多級逆流萃取洗滌、反萃取、洗酸等階段，萃余液排放，空有機相返回萃取階段使用。（3）得到的反萃取液經成品工序的蒸發濃縮、焙燒、浸取、去除雜質，再蒸發濃縮、純堿沉淀制取Li2CO3產品。此法最大的優點是適合從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提取碳酸鋰，而且工藝可行；但是在萃取工藝中需要處理的鹵水量大、對設備的腐蝕性較大，從而在實施的過程中對設備材質的要求較高。4、電滲析該工藝是目前比較環保的新型工藝。中科院鹽湖研究所馬培華等將鹽田日曬蒸發得到的含鋰濃縮鹵水，通過一級或多級電滲析器，利用陰、陽一價選擇性離子交換膜進行循環(連續式、連續部分循環式或批量循環式)工藝濃縮鋰，獲得富鋰低鎂鹵水。然后通過深度除雜、精制濃縮，經轉化干燥便可制取碳酸鋰產品。該工藝解決了高鎂鋰比鹽湖鹵水中鎂和其它雜質分離的難題，含鋰鹵水中(Mg/Li)質量比由(1～300)：1降為(0.3～10)：1，Li濃度達到2～20g/L，Li的回收率80％，是高鎂鋰比鹵水提取碳酸鋰的一個經濟實用的工藝技術。電滲析最大優點是解決了高鎂鋰比鹽湖鹵水中鎂和其它雜質分離的難題，成為目前青海高鎂鋰比鹵水提取碳酸鋰的一個經濟實用的工藝技術。5、吸附法吸附法生產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，達到鋰離子與其它離子分離，便于后續工序轉化利用。對于鋰含量較低的鹵水，吸附法是比較好的方法，此法工藝簡單，回收率高，選擇性好，與其它方法相比有較大的優越性。此法的關鍵是研