鹽湖鹵水提鋰和礦石提鋰工藝的技術分析

許顯寧

青海省鹽化工產品質量監督檢驗中心 青海格爾木 816099

長期以來，鋰礦資源主要是由鋰輝石、鋰云母等組成的內生鋰礦床，而鋰霞石、磷鋰石等由于資源有限，工業價值較低。因此，歷史上鋰資源的開發和利用 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，發現鹽湖鹵水中含有大量外源鋰資源，經過二十多年的研究和開發，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的另一種原料來源。

1 礦石提鋰與鹵水提鋰工藝的技術比較

1.1 礦石工藝技術成熟，產品質量穩定可靠

“硫酸法”處理鋰礦的鋰提取工藝技術經過50多年的發展已經逐漸趨于成熟，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外，原料化學成分相對穩定和簡單，此外，其他雜質含量極低，工藝易控制，產品質量穩定可靠，對生產高質量電池級碳酸鋰具有絕對優勢。

而鹽湖鹵水提鋰技術的發展起步較晚，許多關鍵技術還不夠成熟，且由于鹽水中SO42-和Cl-活性較大的離子的存在，設備容易腐蝕，工藝能耗高，化學成分很復雜，鋰提取過程不易控制，因此產品質量波動較大，只能達到工業級碳酸鋰國家標準，尚不能達到電池級碳酸鋰行業標準。具體化學成分如下：

從表可以看出，由于原料性質不同，所采用的工藝路線不同，所生產產品的質量差異較大，對于這種差異，可以認為從鹽湖鹵水中提取的主要的鋰產品應該是碳酸鋰，鋰礦提取過程產生的主要產品應該是電池級碳酸鋰，兩種不同等級的碳酸鋰產品可以與市場供應形成互補關系，滿足市場上不同的需要[2]。

1.2 礦石提鋰過程靈活，易于同時生產多種鋰化合物

鋰萃取過程靈活，它可以用來直接生產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原料，自由靈活地產生需要的產品。低鈉無水氯化鋰生產線，用于生產鈉含量小于10ppm的無水氯化鋰，專門用于鋰金屬的電解生產，它可以根據客戶的需求生產。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其他鋰化合物。鹽湖鹵水提鋰工藝的鹵水產品主要是碳酸鋰，為了加工成其他鋰化合物產品，必須進一步與相應的酸反應，從而延伸產品的生產工藝，這樣就不可避免地增加了生產成本。

2 科技進步為礦石提鋰工藝的可持續發展提供了強勁動力

鋰生產商繼續積累生產經驗，實施技術創新以及節能降耗措施，從而降低生產成本。同時，隨著科學技術的進步，新技術和新設備的出現為礦石提鋰的可持續發展提供了強勁的推動力。四川天齊鋰業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，從鋰精礦原料到硫酸鋰浸出液的輸出，包括尾氣處理系統，實現了全自動化控制。自動控制后，氧化鋰礦的轉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，對鍋爐系統實施“固硫濃縮液復合燃燒”技術改造，大大降低了煤耗，經過技術改造后，碳酸鋰等產品的生產成本將進一步降低[3]。

3 結語

目前，中國碳酸鋰產品的生產主要來自固體鋰礦石材料，大多數鋰生產公司使用鋰輝石精礦作為原料，主要生產企業包括四川天齊鋰業股份有限公司，江西贛鋒鋰業股份有限公司，新疆鋰鹽廠公司等，而從鹽湖鹵水生產碳酸鋰的企業有：青海中信國安科技發展有限公司、青海鋰業有限公司、青海鹽湖藍科鋰業有限公司和甘肅白銀鋰業公司等，目前生產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，目前鋰固體產品生產的鋰產品約占總產量的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仍將是碳酸鋰的主要來源，這是因為該原料生產的碳酸鋰質量高，生產工藝成熟，產品質量穩定可靠。鹽湖鹵水雖然鋰資源比較豐富，但生產工藝比較復雜，由于產品質量不純，不能達到電池級單級要求，只能生產工業級碳酸鋰。這樣，兩種不同類型的原料，使用不同的生產工藝，產生不同含量的碳酸鋰產品，這兩者形成了互補關系。因此，可以預見，在未來相當長的一段時間內，國內鋰礦的使用和鹽湖鹵水的使用將會共存和發展，產品互補性將持續很長時間，也意味著提鋰檢測技術有待進一步提高，迎來鋰工藝的進一步發展。