鹽湖鹵水提鋰和礦石提鋰工藝的技術(shù)分析

許顯寧

青海省鹽化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 青海格爾木 816099

長(zhǎng)期以來(lái)，鋰礦資源主要是由鋰輝石、鋰云母等組成的內(nèi)生鋰礦床，而鋰霞石、磷鋰石等由于資源有限，工業(yè)價(jià)值較低。因此，歷史上鋰資源的開(kāi)發(fā)和利用 主要集中在含鋰礦物如鋰輝石，橄欖巖和鋰云母的加工和提純。上世紀(jì)80年代以后，發(fā)現(xiàn)鹽湖鹵水中含有大量外源鋰資源，經(jīng)過(guò)二十多年的研究和開(kāi)發(fā)，鹽湖鹵水中的鋰逐漸成為碳酸鋰、金屬鋰和各種鋰化合物的主要來(lái)源，鹽湖鹵水中的鋰是鋰生產(chǎn)的另一種原料來(lái)源。

1 礦石提鋰與鹵水提鋰工藝的技術(shù)比較

1.1 礦石工藝技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠

“硫酸法”處理鋰礦的鋰提取工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展已經(jīng)逐漸趨于成熟，由于本工藝處理的原料是鋰輝石精礦，除硅和鋁的主要雜質(zhì)外，原料化學(xué)成分相對(duì)穩(wěn)定和簡(jiǎn)單，此外，其他雜質(zhì)含量極低，工藝易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量電池級(jí)碳酸鋰具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

而鹽湖鹵水提鋰技術(shù)的發(fā)展起步較晚，許多關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，且由于鹽水中SO42-和Cl-活性較大的離子的存在，設(shè)備容易腐蝕，工藝能耗高，化學(xué)成分很復(fù)雜，鋰提取過(guò)程不易控制，因此產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)較大，只能達(dá)到工業(yè)級(jí)碳酸鋰國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尚不能達(dá)到電池級(jí)碳酸鋰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具體化學(xué)成分如下：

從表可以看出，由于原料性質(zhì)不同，所采用的工藝路線不同，所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量差異較大，對(duì)于這種差異，可以認(rèn)為從鹽湖鹵水中提取的主要的鋰產(chǎn)品應(yīng)該是碳酸鋰，鋰礦提取過(guò)程產(chǎn)生的主要產(chǎn)品應(yīng)該是電池級(jí)碳酸鋰，兩種不同等級(jí)的碳酸鋰產(chǎn)品可以與市場(chǎng)供應(yīng)形成互補(bǔ)關(guān)系，滿足市場(chǎng)上不同的需要[2]。

1.2 礦石提鋰過(guò)程靈活，易于同時(shí)生產(chǎn)多種鋰化合物

鋰萃取過(guò)程靈活，它可以用來(lái)直接生產(chǎn)其他種類(lèi)的無(wú)機(jī)鋰化合物，通過(guò)使用酸化焙燒硫酸鋰浸出液和其他價(jià)格較低的化學(xué)原料，自由靈活地產(chǎn)生需要的產(chǎn)品。低鈉無(wú)水氯化鋰生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)鈉含量小于10ppm的無(wú)水氯化鋰，專(zhuān)門(mén)用于鋰金屬的電解生產(chǎn)，它可以根據(jù)客戶(hù)的需求生產(chǎn)。該工藝使用硫酸鋰滲濾液和氯化鈣作為原料，其成本遠(yuǎn)低于碳酸鋰或氫氧化鋰一水合物和鹽酸中和的成本，同時(shí)礦石提鋰還可以使用硫酸鋰作為原料生產(chǎn)其他鋰化合物。鹽湖鹵水提鋰工藝的鹵水產(chǎn)品主要是碳酸鋰，為了加工成其他鋰化合物產(chǎn)品，必須進(jìn)一步與相應(yīng)的酸反應(yīng)，從而延伸產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，這樣就不可避免地增加了生產(chǎn)成本。

2 科技進(jìn)步為礦石提鋰工藝的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)勁動(dòng)力

鋰生產(chǎn)商繼續(xù)積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新以及節(jié)能降耗措施，從而降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新技術(shù)和新設(shè)備的出現(xiàn)為礦石提鋰的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)勁的推動(dòng)力。四川天齊鋰業(yè)股份有限公司新建的鋰輝石烘烤段率先采用中國(guó)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，從鋰精礦原料到硫酸鋰浸出液的輸出，包括尾氣處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制。自動(dòng)控制后，氧化鋰礦的轉(zhuǎn)化率和酸化率以及浸出率均大幅度提高，廢渣中總鋰含量降至0.15%以下，氧化鋰回收率明顯提高。該公司還計(jì)劃對(duì)碳酸鋰板塊和元明粉板塊進(jìn)行改造，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝的自動(dòng)控制，進(jìn)一步提高鋰回收率。同時(shí)，對(duì)鍋爐系統(tǒng)實(shí)施“固硫濃縮液復(fù)合燃燒”技術(shù)改造，大大降低了煤耗，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，碳酸鋰等產(chǎn)品的生產(chǎn)成本將進(jìn)一步降低[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，中國(guó)碳酸鋰產(chǎn)品的生產(chǎn)主要來(lái)自固體鋰礦石材料，大多數(shù)鋰生產(chǎn)公司使用鋰輝石精礦作為原料，主要生產(chǎn)企業(yè)包括四川天齊鋰業(yè)股份有限公司，江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司，新疆鋰鹽廠公司等，而從鹽湖鹵水生產(chǎn)碳酸鋰的企業(yè)有：青海中信國(guó)安科技發(fā)展有限公司、青海鋰業(yè)有限公司、青海鹽湖藍(lán)科鋰業(yè)有限公司和甘肅白銀鋰業(yè)公司等，目前生產(chǎn)碳酸鋰的原料主要是鋰輝石精礦，即碳酸鋰是由固體鋰礦石制備而成，目前鋰固體產(chǎn)品生產(chǎn)的鋰產(chǎn)品約占總產(chǎn)量的90%，從鹽湖鹵水中提取的鋰的比例將逐漸增加，中國(guó)的鹽湖鹵水比礦鋰資源更加豐富，但后者在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是碳酸鋰的主要來(lái)源，這是因?yàn)樵撛仙a(chǎn)的碳酸鋰質(zhì)量高，生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。鹽湖鹵水雖然鋰資源比較豐富，但生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，由于產(chǎn)品質(zhì)量不純，不能達(dá)到電池級(jí)單級(jí)要求，只能生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰。這樣，兩種不同類(lèi)型的原料，使用不同的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)生不同含量的碳酸鋰產(chǎn)品，這兩者形成了互補(bǔ)關(guān)系。因此，可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)鋰礦的使用和鹽湖鹵水的使用將會(huì)共存和發(fā)展，產(chǎn)品互補(bǔ)性將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，也意味著提鋰檢測(cè)技術(shù)有待進(jìn)一步提高，迎來(lái)鋰工藝的進(jìn)一步發(fā)展。