碳酸鋰工藝生產(chǎn)及過(guò)程改進(jìn)研究

李迎風(fēng)，張?jiān)?/p>

（青海東臺(tái)吉乃爾鋰資源股份有限公司，青海 格爾木 816000）

由于碳酸鋰的主要原料的開采有資源和技術(shù)壁壘，那么在生產(chǎn)中則更需要充分利用資源，并且找到最合適最利益化的工藝生產(chǎn)方式[1]。在生產(chǎn)碳酸鋰的過(guò)程中也要不斷的改進(jìn)不足的地方，或者找到多種工藝生產(chǎn)方式，畢竟國(guó)內(nèi)不同地方的技術(shù)能力，原料形式等等都很不相同。

1 碳酸鋰

碳酸鋰是研究的主體，那么就要弄清楚它的原料，它的特征，國(guó)內(nèi)目前開采生產(chǎn)它的形式。碳酸鋰原料的不同，它的生產(chǎn)工藝方式也自然不同[2]。

碳酸鋰的原料：碳酸鋰的原料一般有鋰輝石，鹽湖鹵水以及海水。近年來(lái)我國(guó)在積極開發(fā)鹽湖鋰資源，但是鹽湖鹵水中鎂的含量很高，而鎂和鋰又很難分離，所以一般會(huì)使用鋰礦石去提取。接著就是以鹽湖鹵水為原料的不同開采形式和工藝生產(chǎn)模式。對(duì)于鹽湖鹵水中鎂和鋰不同的含量也會(huì)有不同的生產(chǎn)工藝方式，比如蒸發(fā)，煅燒等等。還有一種就是以海水為原料提取鋰。以上這三種原料是工藝過(guò)程研究的基礎(chǔ)。

2 碳酸鋰工藝生產(chǎn)的形式

由于碳酸鋰中有一個(gè)很重要的元素鋰，那么就要找到含有鋰的原料。碳酸鋰的原料一般有鋰輝石，鹽湖鹵水和海水。每一種原料因?yàn)樗幍攸c(diǎn)不同，在獲取碳酸鋰的元素時(shí)都不相同。

2.1 以鋰輝石為原料的碳酸鋰工藝生產(chǎn)形式

第一種是硫酸法，它生產(chǎn)碳酸鋰的收率較高。并且氧化鋰含量低的礦石就可以作為提取的物品，但是不足就是硫酸和純堿會(huì)降低價(jià)值，所以就要盡可能地降低硫酸的配量，減少損失。優(yōu)點(diǎn)就是容易得到純凈的溶液。使用鋰精礦進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)化焙燒，再通過(guò)硫酸進(jìn)行酸化焙燒，進(jìn)行浸出和凈化，然后浸出渣和鈣渣。此時(shí)就是硫酸鋰溶液，加入純堿溶液進(jìn)行沉鋰和分離，再烘干和包裝，最后就是碳酸鋰產(chǎn)品。第二種就是鋰輝石與硫酸鹽混合燒結(jié)生產(chǎn)工藝，這就是將鋰輝石與硫酸鉀或者硫酸鈣在一定溫度下混合燒結(jié)，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)配入的金屬元素將礦石中的鋰置換出來(lái)成為可溶性的硫酸鹽，然后再燒結(jié)，浸出，分離。鋰離子進(jìn)入溶液，然后沉淀，凈化得到碳酸鋰產(chǎn)品。第三種時(shí)氯化烘焙生產(chǎn)工藝，該工藝主要是利用氯化劑將礦石中的鋰轉(zhuǎn)化為氯化物然后進(jìn)行提取。而這種工藝還有兩種手段，一種是中溫氯化法，就是在低于堿金屬氯化物沸點(diǎn)的溫度下使之與雜質(zhì)分離，另一種是高溫氯化法，再高于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行焙燒，使氯化物成為氣態(tài)揮發(fā)使之與雜質(zhì)分離。以上所述的都是比較成熟的工藝，但是仍然需要不斷改進(jìn)。

2.2 以鹽湖鹵水為原料的碳酸鋰工藝生產(chǎn)形式

以鹽湖鹵水為原料的碳酸鋰工藝生產(chǎn)形式也有幾種較為成熟的工藝手段。因?yàn)樵邴}湖鹵水中鋰儲(chǔ)量高達(dá)70%以上。鹽湖鹵水提鋰工藝簡(jiǎn)單，能耗低，省去了礦石加工分解的復(fù)雜過(guò)程，避免了大量酸性或堿性固體廢渣的產(chǎn)生，環(huán)境友好。所以這種方式較為普遍。第一種是蒸發(fā)沉淀生產(chǎn)工藝，用鹵水作為原料制取碳酸鋰，這已經(jīng)是一種較為普遍的方式，自然蒸發(fā)濃縮碳酸鈣沉淀法。將含鋰的鹵水放入蒸發(fā)池中，用過(guò)太陽(yáng)能進(jìn)行自然蒸發(fā)，當(dāng)鋰含量達(dá)到一定的濃度時(shí)，進(jìn)行除鎂和鈣，進(jìn)行分離，再加入純堿溶液使鋰沉淀析出。這種工藝的優(yōu)勢(shì)就是過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)能，能耗小，成本也比較低。適用于含鎂濃度少的鹵水。第二種是煅燒法，這種方法適用于含鎂和鋰濃度大的鹵水，將原料煅燒以后的燒結(jié)物浸取，因?yàn)殇圎}易溶于水，成為溶液，而氧化鎂不易溶于水就會(huì)留在殘?jiān)?，這樣通過(guò)工序除去雜質(zhì)，濾液進(jìn)化以后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)，沉淀，烘干可以得到碳酸鋰產(chǎn)品。這種提取方式將鹽湖資源利用度加大，缺點(diǎn)是要蒸發(fā)相當(dāng)大的水量以及工藝能耗較高，對(duì)設(shè)備的要求很高。第三種是溶劑萃取生產(chǎn)工藝方法，利用鎂和鋰化合物在兩種互不相或者微溶的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。經(jīng)過(guò)反復(fù)多次萃取，將絕大部分的鎂和鋰化合物提取出來(lái)。適用于高含量鎂和鋰的鹽湖鹵水，只不過(guò)在萃取時(shí)對(duì)設(shè)備的要求高，有較高的腐蝕性，處理的鹵水量大。第四種是吸附法，用吸附劑將鹽湖鹵水中的鋰元素吸附出來(lái)，然后將鋰元素與其他離子分離開來(lái)，當(dāng)然吸附劑的質(zhì)量要過(guò)強(qiáng)。第五種就是電滲析工藝方法，它是將含鋰濃縮鹵水，通過(guò)電滲析器，利用陰、陽(yáng)一價(jià)選擇性離子交換膜進(jìn)行循環(huán)工藝濃縮鋰，獲得高鋰低鎂鹵水。然后通過(guò)除雜，濃縮，干燥制取碳酸鋰產(chǎn)品。該工藝解決了高含量鎂鋰鹽湖鹵水中鎂和其它雜質(zhì)分離的難題，是目前比較環(huán)保的工藝手段。

3 生產(chǎn)碳酸鋰的過(guò)程研究

在以上的敘述中可以看出生產(chǎn)碳酸鋰的形式方法多種多樣，在很多地方經(jīng)過(guò)不同的研究手段得出了很多的碳酸鋰生產(chǎn)方式，但是其中有很多不完美的，需要改善的地方，那么就要基于這些工藝手段過(guò)程進(jìn)行研究。

碳酸鋰生產(chǎn)工藝過(guò)程的比較：目前比較熟悉的碳酸鋰生產(chǎn)工藝有礦石型提取鋰的工藝和鹽湖鹵水中的提取鋰的工藝。礦石型就像上述所說(shuō)的以鋰輝石為原料的硫酸法，它適用于氧化鋰含量低的礦石，但是不足就是硫酸和純堿會(huì)降低價(jià)值，所以就要盡可能地降低硫酸的配量，減少損失。優(yōu)點(diǎn)就是容易得到純凈的溶液。接著就是在鹽湖鹵水中提取碳酸鋰，它具有能耗低和成本低的優(yōu)點(diǎn)。碳酸鋰的主要元素就有鋰，那么要關(guān)注的就是鋰的含量以及鎂和鋰的比，但是大多數(shù)的鹽湖鹵水都是高鎂低鋰，這樣工藝難度就會(huì)增大。目前能實(shí)現(xiàn)這種工藝的有幾種方式沉淀法和離子交換法，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。可以通過(guò)以上的描述和對(duì)在過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)缺點(diǎn)的總結(jié)對(duì)碳酸鹽的過(guò)程進(jìn)行研究，找到最好的適用的方法。以上所說(shuō)的礦石型提取鋰工藝和鹽湖鹵水中提取鋰的工藝是今后生產(chǎn)碳酸鋰的兩種常見方式。

4 結(jié)語(yǔ)

碳酸鋰工藝生產(chǎn)研究有一定的技術(shù)和資源壁壘，但在不斷地探索和改進(jìn)之中找到了一些適合的方法，根據(jù)不同的地方不同的資源和原料進(jìn)行鋰的提煉。一般是以礦石和鹽湖鹵水為主要原料制成碳酸鋰，通過(guò)對(duì)它的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了一系列的改進(jìn)研究描述。