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)督檢驗中心 青海格爾木 816099

長期以來，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)價值較低。因此，歷史上鋰資源的開發(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)過二十多年的研究和開發(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源，鹽湖鹵水中的鋰是鋰生產(chǎn)的另一種原料來源。

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)成分相對穩(wěn)定和簡單，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，對生產(chǎn)高質(zhì)量電池級碳酸鋰具有絕對優(yōu)勢。

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，鋰提取過程不易控制，因此產(chǎn)品質(zhì)量波動較大，只能達到工業(yè)級碳酸鋰國家標準，尚不能達到電池級碳酸鋰行業(yè)標準。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，對于這種差異，可以認為從鹽湖鹵水中提取的主要的鋰產(chǎn)品應(yīng)該是碳酸鋰，鋰礦提取過程產(chǎn)生的主要產(chǎn)品應(yīng)該是電池級碳酸鋰，兩種不同等級的碳酸鋰產(chǎn)品可以與市場供應(yīng)形成互補關(guān)系，滿足市場上不同的需要[2]。

1.2 礦石提鋰過程靈活，易于同時生產(chǎn)多種鋰化合物

鋰萃取過程靈活，它可以用來直接生產(chǎn)其他種類的無機鋰化合物，通過使用酸化焙燒硫酸鋰浸出液和其他價格較低的化學(xué)原料，自由靈活地產(chǎn)生需要的產(chǎn)品。低鈉無水氯化鋰生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)鈉含量小于10ppm的無水氯化鋰，專門用于鋰金屬的電解生產(chǎn)，它可以根據(jù)客戶的需求生產(chǎn)。該工藝使用硫酸鋰滲濾液和氯化鈣作為原料，其成本遠低于碳酸鋰或氫氧化鋰一水合物和鹽酸中和的成本，同時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 科技進步為礦石提鋰工藝的可持續(xù)發(fā)展提供了強勁動力

鋰生產(chǎn)商繼續(xù)積累生產(chǎn)經(jīng)驗，實施技術(shù)創(chuàng)新以及節(jié)能降耗措施，從而降低生產(chǎn)成本。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，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)展提供了強勁的推動力。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PLC自動控制系統(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)，實現(xiàn)了全自動化控制。自動控制后，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。該公司還計劃對碳酸鋰板塊和元明粉板塊進行改造，逐步實現(xiàn)整個工藝的自動控制，進一步提高鋰回收率。同時，對鍋爐系統(tǒng)實施“固硫濃縮液復(fù)合燃燒”技術(shù)改造，大大降低了煤耗，經(jīng)過技術(shù)改造后，碳酸鋰等產(chǎn)品的生產(chǎn)成本將進一步降低[3]。

3 結(jié)語

目前，中國碳酸鋰產(chǎn)品的生產(chǎn)主要來自固體鋰礦石材料，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：青海中信國安科技發(fā)展有限公司、青海鋰業(yè)有限公司、青海鹽湖藍科鋰業(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，中國的鹽湖鹵水比礦鋰資源更加豐富，但后者在很長一段時間內(nèi)仍將是碳酸鋰的主要來源，這是因為該原料生產(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，不能達到電池級單級要求，只能生產(chǎn)工業(yè)級碳酸鋰。這樣，兩種不同類型的原料，使用不同的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)生不同含量的碳酸鋰產(chǎn)品，這兩者形成了互補關(guān)系。因此，可以預(yù)見，在未來相當長的一段時間內(nèi)，國內(nèi)鋰礦的使用和鹽湖鹵水的使用將會共存和發(fā)展，產(chǎn)品互補性將持續(xù)很長時間，也意味著提鋰檢測技術(shù)有待進一步提高，迎來鋰工藝的進一步發(fā)展。