【干货】碳酸锂出产工艺及流程再解说

  跟着国际环境问题加重，国家、企业加快了人类社会转向清洁、节能社会脚步。其间，电动汽车的开展为新鲜的空气、削减碳排放建立了丰功伟绩，占有了新能源职业中一个重要方位。现在，国内车企都在加快布局动力电池，下流的需求迫使对动力电池的资料、工艺要求越来越高。锂电池首要由正极活物质、负极活物质、电解液、隔阂四部分组成，其间负极活物质常运用的是碳资料，正极资猜中首要以锂基资料占主导地位。那么作为正极资料的上游原资料含锂矿藏处于什么样的开展阶段，锂矿提取工艺又有哪些开展呢？

  碳酸锂是锂化合物中最重要的锂盐，是制备高纯锂化合物和锂合金的首要质料，在玻璃和陶瓷制作、医药、有色金属锻炼、锂电池电极资料等范畴具有宽广的运用远景。现在，出产碳酸锂质料首要有锂辉石、盐湖卤水、海水等，因出产质料不同，出产工艺也有所不同。

  近年来我国在活跃开发盐湖锂资源。但因为我国盐湖卤水中的镁含量较高，镁和锂这两种元素较难别离，前几年还没有大规模的产业化出产，所以我国一向从锂矿石中提取锂盐。因为不同的锂矿藏其性质不同很大，从锂矿藏中提取碳酸锂的工艺也各不相同，其首要工艺有如下几种。

  硫酸法出产碳酸锂收率较高，并可处理Li2O含量仅1.0～1.5％的矿石。可是适当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2SO4，应尽或许下降硫酸的配量。其工艺流程如下：

  此办法最大长处是浸取烧结所得的溶液中含有110～150g/ L硫酸锂，经过浸取即可得到比较纯洁的溶液。硫酸法也可用来处理锂云母和磷铝石。

  将锂辉石精矿与K2SO4(或CaSO4或两者混合物)，在必定温度下混合烧结，经一系列物理、化学反响后，所配人的硫酸盐中的金属元素将矿石中锂置换生成可溶性的硫酸盐，首要杂质则生成难溶于水的化合物，然后将烧结后的熟料浸出别离，锂离子进人溶液，经净化、浓缩、沉积后得到碳酸锂产品。在处理锂辉石时，先使α-型转换成结构较疏松、易反响的β-型。这种相变实际上是结合在烧结进程中一起进行的。其工艺流程如下：

  锂辉石与硫酸盐混合烧结法长处是：具有通用性，能分化一切的锂矿石。缺陷是：出产进程中，若运用K2SO4作为硫酸盐，会耗费很多的钾盐，导致出产本钱较高，产品也常被钾污染。

  （1）将锂辉石加工制得的β-锂辉石，破坏研磨至均匀粒度为0.074mm；

  （2）按 Li2O量配比参加3.5～7倍碳酸钠混匀，在反响器中于200℃加压浸出，并通入 CO2 气体，即生成可溶性 LiHCO3；

  （3）过滤除掉残渣（沸石），加热至95℃逐出CO2，经沉积、过滤、滤饼烘干，制备出碳酸锂产品。

  碳化法工艺制取碳酸锂长处是：出产工艺中中省掉了产品洗刷和析钠工序，简化了操作，节省了能耗。因而，选用碳化法工艺优于硫酸法。

  此工艺首要是运用氯化剂使矿石中的锂及其它有价金属转化为氯化物进行提取的。氯化焙烧法出产工艺有两种：一种是中温氯化法。在低于碱金属氯化物沸点的温度下制得含氯化物的烧结块，经过溶出使之与杂质别离；另一种是高温氯化或氯化蒸腾焙烧。在高于其沸点的温度下进行焙烧，使氯化物成为气态蒸腾出来与杂质别离。这两种办法都可用来处理各种含锂矿石。氯化剂为钾、钠、铵和钙的氯化物。

  氯化焙烧法长处是：流程简略，不耗费宝贵试剂。缺陷是：LiCl的搜集较难，炉气腐蚀性强。

  石灰法的首要长处是实用性很遍及，因为它适用于分化简直一切的锂矿藏。反响进程不需求稀缺的试剂(分化时运用天然产品——石灰石)；能够运用媒、石油或煤气作燃料。缺陷是浸出液中锂含量低，蒸腾能耗大，锂的回收率较低，并且浸取今后得到的矿泥有凝聚性，给设备的保护带来了困难。

  与以锂辉石为质料制备碳酸锂比较，从盐湖卤水中制取碳酸锂，不只锂的含量较高，并且资源丰富，一起耗能低、产品价格低廉。从盐湖卤水中制取碳酸锂，具有能耗低和本钱低的优势，已成为未来出产根底锂产品的开展方向。

  大多数盐湖都是高镁低锂型，工艺技能难度大。现在完结大规模工业化挖掘的含锂盐湖只要镁锂比较低的智利阿塔卡玛盐湖、阿根廷翁布雷穆尔托盐湖和美国银峰盐湖。玻利维亚的乌尤尼盐湖是全球最大的锂盐湖，一向未能完结大面积挖掘。

  近年来我国也在活跃开发盐湖锂资源，卤水提锂首要在台吉乃尔盐湖和扎布耶盐湖两地进行，矿业、等盐湖提锂的技能取得较快发展，出产规模敏捷扩展。 现在，已成为国内外公司开发出产锂盐的首要研讨方向。盐湖卤水为质料制取碳酸锂工艺首要有：蒸腾沉积法、煅烧法、溶剂萃取法、电渗析法、铝酸盐沉积法、吸附法等。

  蒸腾沉积法长处是：工艺进程简略；能耗小；本钱低；比较合适碱土金属含量少、镁锂比低的卤水。

  该出产工艺是针对镁锂比较高的盐湖卤水提锂提出的技能。因为MgC12·6H2O 在97～554℃之间脱水，在550℃以上分化成氧化镁和氯化氢气体，在此条件下氯化锂不分化。基于此原理建元等学者在1996年提出并完结小型实验。将煅烧后的烧结物经浸取，锂盐易溶于水则进人溶液，氧化镁简直不溶于水则留于残渣中，经过浸取工序，并除掉浸取液中硫酸根、镁和少数硼等杂质，滤液净化后经蒸腾、沉积烘干就可得到碳酸锂产品。现在建元等以提钾、提硼后的含锂水氯镁石饱满卤水为质料，选用喷雾枯燥、煅烧、加水洗刷、蒸腾浓缩、加碱沉积等出产工序，从高镁锂比盐湖卤水中进行镁锂别离，取得了价高优质的碳酸锂、高纯氧化镁和副产品工业盐酸。其工艺流程图如下：

  此工艺最大长处是将盐湖资源得到了有用的综合运用，缺陷是需求蒸腾较大的水量，工艺能耗较高，在锻烧进程有很多的氯化氢气体发生，对设备的腐蚀也适当严重，在大规模的工业化出产中对设备的选型是重中之中。

  （1）将盐湖卤水经盐田日晒分步分出氯化钠、光卤石及部分水氯镁石，得到的浓缩卤水，经酸化后进入萃取槽；

  （2）选用磷酸三丁酯（TBP）为萃取剂，HCl为反萃取剂，FeCl3为络合剂，经多级逆流萃取洗刷、反萃取、洗酸等阶段，萃余液排放，空有机相回来萃取阶段运用。

  （3）得到的反萃取液经制品工序的蒸腾浓缩、焙烧、浸取、去除杂质，再蒸腾浓缩、纯碱沉积制取 Li2CO3产品。

  此法最大的长处是合适从高镁锂比盐湖卤水中提取碳酸锂，并且工艺可行；可是在萃取工艺中需求处理的卤水量大、对设备的腐蚀性较大，从而在施行的进程中对设备原料的要求较高。

  该工艺是现在比较环保的新式工艺。中科院盐湖研讨所马培华等将盐田日晒蒸腾得到的含锂浓缩卤水，经过一级或多级电渗析器，运用阴、阳一价选择性离子交换膜进行循环(接连式、接连部分循环式或批量循环式)工艺浓缩锂，取得富锂低镁卤水。然后经过深度除杂、精制浓缩，经转化枯燥便可制取碳酸锂产品。该工艺处理了高镁锂比盐湖卤水中镁和其它杂质别离的难题，含锂卤水中(Mg/Li)质量比由(1～300)：1降为(0.3～10)：1，Li浓度到达2～20g/L，Li的回收率80％，是高镁锂比卤水提取碳酸锂的一个经济实用的工艺技能。

  电渗析最大长处是处理了高镁锂比盐湖卤水中镁和其它杂质别离的难题，成为现在青海高镁锂比卤水提取碳酸锂的一个经济实用的工艺技能。

  吸附法出产工艺首要运用有选择性的吸附剂将卤水中的锂离子吸附，然后再将锂离子洗脱下来，到达锂离子与其它离子别离，便于后续工序转化运用。关于锂含量较低的卤水，吸附法是比较好的办法，此法工艺简略，回收率高，选择性好，与其它办法比较有较大的优越性。此法的关键是研讨功能优秀的吸附剂。其工艺流程图如下

  吸附法长处是：出产工艺比较简略；能耗较低。缺陷是：选用的吸附剂多为粉末状，其流动性、渗透性较差，溶损率也适当大。

  海水中制取碳酸锂，吸附剂法被认为是最有远景的工艺技能，关键是寻求吸附选择性好 、循环运用率高和本钱相对较低的吸附剂。其工艺流程图如下：