![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
矿石提锂技术研究进展.pdf
《矿石提锂技术研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿石提锂技术研究进展.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、17中国粉体工业 2023 No.5矿石提锂技术研究进展安振华/文【摘要】矿石提锂技术的发展不仅能适应日趋增长的锂消费需求,还能缓解我国锂资源高度依赖进口的问题,为实现清洁、高效、综合利用的提锂过程,亟需开发高效可持续发展的提锂工艺。本文概述了锂辉石和锂云母这两类分布最广泛的含锂矿物的提锂技术,并分析了不同工艺的特点。【关键词】矿石提锂;锂辉石;锂云母1 前言随着新能源汽车及储能产业的快速发展,近几年用于可充电锂电池的锂消费量占比逐年递增,已成为锂消费量最大的领域。随着高容量储能锂电池材料的大规模应用,使得低成本、高效环保地从含锂矿物中提取锂技术需求越来越迫切,从含锂矿物中提取锂可大大缓解锂供
2、应短缺的问题。锂辉石和锂云母是分布最广泛的含锂矿物,也是目前主要用于提取锂的矿物资源1。2 锂辉石提锂技术锂辉石是最重要的提锂矿石原料,目前工艺非常成熟,已用于大规模生产。根据提锂采用的介质不同,提取工艺主要分为酸法工艺、碱法工艺、盐焙烧工艺和高温氯化工艺2。2.1 酸法工艺硫酸法处理锂辉石是世界各大锂业公司生产碳酸锂所采用的成熟工艺3-6。主体工艺路线为:(1)粉碎后的-锂辉石在 950 1100下焙烧转变为-锂辉石;(2)250 300下与硫酸混合焙烧;(3)水浸;(4)浸出液中加入石灰粉中和过量的硫酸,并调节 pH 至近中性(6.0 6.5),除去浸液中的 Fe 和 Al,再加入石灰乳除
3、去大部分 Mg,最后通过碳酸钠在 pH=11 13 时深度除去 Mg和 Ca;(5)蒸发浓缩得到硫酸锂净化液(含锂约 20%),碳酸钠沉淀碳酸锂,总回收率约为 90%。其中酸化焙烧反应方程式如下。该工艺硫酸消耗量大,一般为理论用量的 1.5 倍,酸化焙烧过程易产生含硫废气。锂浸出后残留大量的硅铝废渣,同时余酸中和过程中又产生大量的硫酸钙及其它废渣。每生锂辉石硫酸法提锂工艺7本刊视点Viewpoint中国粉体工业 2023 No.518产 1 吨碳酸锂约排出 8 10 吨锂渣8,废渣量大难以利用,储存占用大面积土地,环境污染严重,因此,锂渣的利用成为清洁生产的重要环节,已经引起广泛重视。2.2
4、碱法工艺石灰石焙烧法是最早开发的比较典型的碱法工艺9,主要步骤为:(1)锂辉石与石灰石以 1 (3.05 3.15)质量比加水制成料浆;(2)800 900下焙烧;(3)水浸,沉降分离除去钙、铝、硅等;(4)除杂后的 LiOH 溶液经浓缩通入 CO2或添加 Na2CO3沉淀碳酸锂。锂的总收率在70%80%,锂辉石分解反应如下式所示。浸出时熟料中必须保证有过量的氧化钙,将生成的难溶铝酸锂与氢氧化钙反应转变为 LiOH。该工艺的严重缺点是浸液浓度低,蒸发能耗大;出渣量大,生产 1 吨锂盐排出约 20 吨碱性锂渣,是硫酸法工艺的 2倍,经济效益差,基本上被淘汰2。2.3 盐焙烧工艺针对硫酸工艺污染严
5、重、大量硅铝废渣难以利用以及碱法工艺碱耗大、成本高等问题,盐焙烧工艺被研究人员关注。其中硫酸盐焙烧法研究较多10,主要工艺步骤为:(1)锂辉石精矿与 K2SO4(或 CaSO4或两者混合物)在920 1100下焙烧;(2)水浸;(3)浸液加入 NaOH 沉淀 Fe、Al 等杂质;(4)蒸发浓缩;(5)碳酸钠沉淀碳酸锂。其中硫酸盐高温分解矿的反应如下式所示。-锂辉石与硫酸盐高温焙烧先转变为-锂辉石,使锂生成可溶性的 Li2SO4。Na2SO4可以部分代替 K2SO4以降低焙烧温度(硫酸钾熔点高于硫酸钠),但不能全部替代,否则形成“锂辉石玻璃”影响锂的溶出。硫酸盐法避免了硫酸法中有毒尾气的产生及碱
6、的大量消耗,方法清洁,试剂成本低,产生的硅铝渣容易利用。但此工艺需要消耗钾盐,生产成本仍较高,且锂产品易被钾污染,仍未实现工业应用2。2.4 高温氯化工艺锂辉石氯化焙烧法通常分为两种类型,一种是中温氯化法,即在低于氯化物沸点的温度下,将锂矿石与氯化剂混合焙烧制得含锂氯化物烧结块,浸出除杂得到含 Li 溶液;一种是高温氯化法,即在高于氯化物沸点的温度下进行焙烧,使得含锂氯化物成气态挥发并收集7。乔莎等11将锂辉石粉与氯化铵和氯化钙的混合物进行高温焙烧,冷却除杂后得到含 Li 溶液,再将 LiCl 溶液进行萃取、过滤等过程制得高纯 LiCl 粉,LiCl 的纯度达到99.9%。此工艺的过程简单易操
7、作,得到的 LiCl 纯度高,但此工艺对设备要求高,实际生产工艺较复杂,实施难度较大,是否能大规模工业生产还有待验证。3 锂云母提锂技术随着锂消费量的迅速增长及锂辉石矿物的逐渐枯竭,近年来,从其它矿物资源中提锂得到快速发展。锂云母资源丰富,锂含量相对较高,成为提锂的第二大矿石资源。3.1 酸法工艺硫酸法也是锂云母提锂的主要方法,根据酸处理方法不同,可分为酸化焙烧法、浓硫酸常温预处理法、高温预处理法12以及硫酸压浸法13。硫酸焙烧法是先将锂云母和浓硫酸在低温(110200)下进行酸化焙烧,得到酸化熟料冷却、水浸得到硫酸锂溶液。酸化处理后锂以及伴生的铷和铯都变为可溶性盐,反应如下式所示。硫酸法提锂
8、的优势在于对原料适应性强、物料流通量小,耗能低、浸出工艺简单和反应条件温和,能够提取锂云母中绝大部分的锂及其他有价金属且产生的废渣少;但其劣势也非常明显,对设备的耐腐蚀要求高,残留硫酸量大、锂云母中的铝被溶出,处理需要消耗大量的碱,对后续净化除杂过程造成影响,而且生成的 Al(OH)3胶体会吸附溶液中的 Li,造成 Li 的损失,降低 Li2CO3产物的回收率;在经济成本上竞争优势不大14。3.2 碱法工艺石灰石焙烧法从锂云母中提锂研究较多,发生的反应如下式所示15,式中 2MeAl2Si3O9(FOH)为锂云母的分子式,Me 代表锂、钠、钾、铷、铯。矿物焙烧后水浸,浸液中锂浓度低(约 4gL
9、-1Li2O),造成母液体积庞大,约是锂辉石采用石灰石焙烧法提锂的 10 15 倍,浓缩回收锂的蒸发量大,耗能高。浸渣成分主要为硅酸钙、氟化钙等,每吨单水氢氧化锂干渣量达 40 吨以上13,且成分复杂,极难得到应用,因此,固体渣的污染相当严重。该方法曾在 20 世纪80 年代应用于江西锂盐厂、四川绵阳锂厂等国内数家工厂,90 年代被淘汰1。3.3 硫酸盐法锂云母硫酸盐焙烧法是目前比较广泛使用的提锂方法,它和硫酸焙烧法的过程大致相同,不同之处在于硫酸盐焙烧19中国粉体工业 2023 No.5法的焙烧温度比较高,通常在 800 950之间,其反应原理大致如下。当在高温下煅烧时,锂云母结构松散,硫酸
10、盐中的阳离子(K+、Na+、Ca2+等)与 Li+交换,占取原来的 Li+位置,将 Li+置换出来,形成 Li2SO4溶液。硫酸盐法的优点在于其适用性高,能够处理不同品位的锂云母矿石;与硫酸法相比,硫酸盐与锂云母中的铝发生反应生成可溶性铝盐的概率小,对后续化学沉淀法除杂流程中因除铝造成的锂的损失较小;焙烧时间短、沉锂率高。但其缺点也比较明显,主要存在以下问题14:对焙烧温度要求较为严格,容易造成炉内结圈问题;工艺流程耗能高;生成低溶解度的 LiKSO4复盐对浓缩沉锂工艺造成影响;部分铷铯仍存于残渣中难以利用;需要对焙烧产生的 HF 和SO2/SO3等废气进行处理减少对环境的污染;用 K2SO4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿石 技术研究 进展
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。