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提鋰技術進展

2018-09-10 08:01:26朱加乾徐寶金宋學文
金屬礦山 2018年8期

朱加乾 徐寶金 宋學文 陳 波

(1.福州大學紫金礦業學院,福建福州350108;2.安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司,安徽巢湖231562)

鋰是最輕的堿金屬,被譽為21世紀“推動世界進步的重要能源元素”之一,鋰及其化合物性質優良,應用范圍遍及電池、醫學、航天、化工以及國防等多個領域。隨著國民節能環保意識的增強以及新能源市場的崛起,鋰及其化合物作為清潔能源受到了廣泛關注。但是,新型鋰材料的研發速度卻遠遠滿足不了市場上急速增長的鋰需求量,因此,提高國內工業提鋰技術水平(尤其是鹵水提鋰技術)迫在眉睫。合理地開發利用我國豐富的鋰資源,不但能使我國逐漸擺脫鋰資源(鋰輝石礦)進口的困境,并且能夠在鋰資源市場上占據一定的優勢地位。

1 鋰礦資源現狀

世界上鋰礦資源儲量豐富,截止當前已探明的鋰礦資源(金屬量)儲量約為4 300萬t,主要鋰資源國的金屬鋰產量、儲量和各自的占比情況如圖1和圖2所示。

由圖1可以看出:玻利維亞已探明的鋰資源儲量位居世界第一,總儲量約為1 020萬t,其次是美國,約為992萬t,而中國的鋰資源儲量也比較豐富,位居世界第三位,約為710萬t,加上智利和阿根廷2個國家,儲量前5位國家目前已探明的鋰資源儲量總和約占全球鋰資源的93.6%,其中南美洲“鋰三角”(玻利維亞、智利、阿根廷)占據了全球約54%的鋰礦資源[1-2]。

由圖2可以看出:澳大利亞是全球最大的鋰生產國,產量占比高達40.51%,盡管其鋰資源儲量并不是最大,約為66萬t,但是其鋰輝石礦儲量卻極其豐富,是目前世界上最大的鋰輝石礦出口國;第二大鋰生產國的國家是智利,產量占比達到33.99%,二者的鋰生產量總和約占全球的74.50%。我國鋰產量位居世界第4位,約為2 000 t,但是,同時我國也是全球最大的鋰資源消費國,目前仍需進口大量的鋰礦資源,其中大部分的鋰礦資源(鋰輝石礦約占66%)來自澳大利亞[3]。

2 鋰礦床類型及礦物種類

鋰在自然界中主要賦存于固體礦石和鹽湖鹵水中。在地球巖石圈中含量排名第35位,總量達918萬億t,但是地球巖石圈厚度高達150 km,實際能被勘探并開采利用的鋰礦資源非常少[4]。金屬鋰主要存在于偉晶巖及花崗巖礦床、鹵水礦床、含鋰黏土礦床和含鋰沸石礦床等4大類礦床中,其占比分別約為26%、64%、7%、3%[5],其中偉晶巖及花崗巖礦床、鹵水礦床這2類含鋰礦床最具經濟開發價值。鋰輝石、透鋰長石、鋰云母、磷鋰輝石等是應用于工業提鋰的主要含鋰礦物,其中鋰輝石是偉晶巖中提鋰最常見的礦石,常與綠柱石、石英以及鉭鈮鐵礦伴生,占每年鋰產品生產原料的30%。目前,針對自然界存在的最具經濟價值的2大類含鋰礦床,提鋰技術可以分為2大類:鹵水提鋰技術和礦石提鋰技術。

3 鹵水提鋰

我國鋰資源豐富,尤其是鹵水鋰資源。國內鹵水鋰資源主要集中分布在湖北、新疆、青海、西藏等中部和西部地區,其儲量約占全國總儲量的89.8%[6-7]。

鹵水提鋰大多利用太陽能作為主要能源,具有生產工藝流程簡單、成本低等優點,已成為提鋰(工業級碳酸鋰)的主要方法[8-9],也是國內外礦業企業開發和工業鋰鹽生產的主要途徑。但是,國內大多數含鋰鹽湖鹵水中的鎂鋰比高達40~1 800,不但開發條件惡劣而且鋰濃度偏低[10],因此與國外相比,國內含鋰鹽湖鹵水開采難度要大得多。鹵水提鋰技術一般分為沉淀法、溶劑萃取法和離子交換吸附法等。

3.1 沉淀法

沉淀法提鋰是利用太陽能使蒸發池中的含Li+鹵水蒸發并濃縮,當[Li+]達到一定值時,再利用石灰脫除Ca2+、Mg2+,最后利用碳酸鹽或者鋁酸鹽使Li+以Li2CO3形式析出[11],沉淀法根據沉淀劑種類的不同,可分為碳酸鹽沉淀法和鋁鹽沉淀法,其中碳酸鹽沉淀法工藝最為成熟。

3.1.1 碳酸鹽沉淀法

碳酸鹽沉淀法提鋰適宜處理[Mg2+]/[Li+]值低且不含或僅含少量堿金屬的鹽湖鹵水。當鹵水中[Mg2+]/[Li+]偏高時,鹵水經濃縮后,溶液中的氯化鎂濃度增大,加入碳酸鈉后,鎂便會與碳酸鈉形成碳酸鎂沉淀。因此,在鋰以碳酸鋰沉淀形式析出之前大量的碳酸鈉就已經被消耗掉[12]。但是隨著提鋰技術的發展,在一定試驗條件下,碳酸鹽沉淀法也可應用于高[Mg2+]/[Li+]的鹽湖鹵水提鋰。王日公等[13]將溫度范圍控制在40~100℃,使高[Mg2+]/[Li+]的鹽湖鹵水處于過飽和狀態,并在保溫狀態下迅速將其抽到帶攪拌器的振蕩分離塔中,再加入Na2CO3并攪拌、振蕩5~10 min,將溶液靜置分層,當MgCO3和Li2CO3有明顯的分界面時,立刻分離出MgCO3和Li2CO3,接著將離心機中的Li2CO3懸浮物進行脫水,再對Li2CO3粗品進行精制,得到的Li2CO3產品純度≥99.5%。該項發明分離步驟簡單、快速、可降低生產成本,能夠在鹽湖區實現直接一步分離出Li2CO3。Hamzaoui等[14]利用Na2CO3沉淀鹽湖鹵水中的Mg2+,當攪拌時間為20 min、碳酸根與鎂離子的物質的量比為0.91時,鎂離子沉淀效果最好,鎂離子的去除率為98%,并保留了大部分鋰離子在溶液中,但碳酸根與鎂離子的物質的量比低于0.61時,耗堿量大且工藝復雜。Boryta等[15]在鹽湖鹵水中加入氧化鈣和碳酸鈉去除鎂離子,經過濾后,將濾液的pH調節到10,再利用離子交換柱去除濾液中的M2+和M3+陽離子,然后將pH調整到7,最后利用結晶器分離出氯化鋰。

3.1.2 鋁酸鹽沉淀法

鋁酸鹽沉淀法是利用二氧化碳碳化分解鋁酸鹽后,得到活性Al(OH)3,使其與鹽湖鹵水中的Li+作用形成鋰鋁化合物進行提鋰。鋁酸鈉碳化沉淀法提鋰是一種重要的鋁酸鹽沉淀法,其工藝流程為:先用濃度為40%的CO2來碳化分解10%的鋁酸鈉(NaAlO2),得到無定形的Al(OH)3,其對溶液中Li+具有很好的選擇性,將得到的無定形Al(OH)3加入提硼后含鋰0.13%的鹵水中,經沉鋰除鎂后,鋰、鎂的分離率可達95%以上;控制焙燒溫度為350℃,將獲得的鋰鋁沉淀物焙燒30 min,常溫下用水浸取,使Al3+與Li+分離;用CaO去除浸取液中Mg2+、Ca2+等雜質后,蒸發并濃縮;控制溶液溫度為95℃,加入濃度為20%的Na2CO3溶液反應生成Li2CO3;最后經過洗滌、烘干,得到Li2CO3產品,其質量可達工業一級品標準(純度≥99%)。黃師強等[16]將含Li+鹵水脫硼后,母液利用鋁酸鈉碳化沉淀提鋰方法提取Li2CO3,Li+的沉淀率和Mg2+的分離率均超過95%,制得的Li2CO3的純度超過98%,Li+的回收率超過87%,試驗過程發現無定形Al(OH)3溶液對鋰具有很好的選擇性且與制備工藝無關。A.H.Hamzaoui等[17]在強堿性條件下制備的Al(OH)3凝膠能夠吸附Li+,并通過探索試驗得出吸附Li+的最佳試驗條件。

與碳酸鹽沉淀法相比,采用鋁鹽沉淀法獲得的Li2CO3的回收率和純度均較高,但其生產工序復雜,碳酸鈉和淡水消耗量大、碳化液和焙燒浸取液蒸發能耗大,目前依舊無法工業化生產。

3.1.3 其它沉淀法

近些年來,為了更好地開發利用鹽湖鹵水資源,研究者們進行了大量的試驗研究,得出了一些針對不同種類鹽湖鹵水的新沉淀法。

徐徽等[18]采用氨和碳酸氫銨兩段沉鎂提鋰法處理高[Mg2+]/[Li+]的鹽湖鹵水。實驗結果表明:在25℃下,用氫氧化鈉調節溶液pH值到12,控制加料(ρ(Mg2+)=23 g/L、ρ(Li+)=20 g/L、氯化銨飽和,快速攪拌)速度為0.3~0.5mL/min的條件下,反應時間為20~30 min,母液中Mg2+的去除率可達98%,在該條件下制備碳酸鋰,不但鋰的回收率高且產品純度較高。Jerome[19]處理Atacama鹽湖鹵水時先采用水合硫酸鋰結晶沉淀法處理,再經蒸發并濃縮,獲得Mg2+、Li+、SO42-含量分別為4.7%~6%、0.8%~1.2%、1.2%~4.2%和Mg2+、Li+、SO42-含量分別為2.5%~6%、<6%、<0.12%的2種不同組成的鹵水,混合后鹵水中的Li2SO4過飽和,最后經沉淀、過濾處理,獲得一水硫酸鋰晶體,其純度為98.97%,鋰的總回收率為73.3%。該方法的優勢在于不需額外添加化學原料,比較適合處理低[Mg2+]/[Li+]的鹽湖鹵水,其技術關鍵在于獲得上述2種不同組成的鹵水。

硼、鎂共沉淀法[20]是將已析出K+、Mg2+的鹽田鹵水加入沉淀劑除去Mg2+、B3+,母液加氫氧化鈉再次除Mg2+,再加入 Na2CO3,Li+最終以 Li2CO3沉淀的形式析出。采用硼、鎂共沉淀法可以使鋰的回收率達到80%以上,其工藝流程簡單、分離效率高,但由于沉淀物多是膠體,過濾困難,因此導致鋰離子損失率高達15%以上,而且利用該方法硼的回收難度較大,工業化很難實現。

硼、鋰共沉淀法[21]。首先將鹵水進行析出鉀鹽和鈉鹽、脫SO42-處理;再利用太陽能使其蒸發濃縮,沉淀除去Mg2+,使Li+得到富集;在一定的溫度、壓力、pH值的條件下使Li+和B3+共沉淀;然后用水洗滌硼、鋰共沉淀物,鋰以Li+的形式進入溶液,殘存固體即是硼酸;接著向洗液中加入氫氧化物使Mg2+和Ca2+以沉淀形式去除,最后向溶液中加入過量的Na2CO3,Li+以Li2CO3沉淀析出。硼、鋰共沉淀法更適合處理高鎂鋰比的硫酸鎂亞型鹽湖鹵水,其成本低廉,鋰的回收率可達到75%以上,且獲得的碳酸鋰可達工業一級或特級標準。

3.2 溶劑萃取法

溶劑萃取法的基本原理是:向含有鋰離子的溶液中加入與之不相溶的有機相,且該有機相對鋰離子有更大的溶解度,利用鋰離子在兩相中的溶解度不同,從而達到鋰離子轉相富集的目的[22]。國內外學者在鹽湖鹵水特別是高MgCl2鹽湖鹵水體系萃取劑方面進行了大量的試驗研究,按照使用萃取劑體系的不同主要可分為含磷有機萃取劑體系、胺類萃取劑體系、冠醚混合萃取劑體系和雙酮、酮、醇萃取劑體系[23]。磷酸三丁酯(TBP)萃取提鋰法在國內研究最為深入,而且該方法特別適合用于高[Mg2+]/[Li+]的鹵水處理,是一項十分有前景的提鋰技術。

孫錫良等[24]以青海鹽湖含鋰鹵水為研究對象,采用200#溶劑汽油為稀釋劑、TBP為萃取劑、氯化鐵(FeCl3·6H2O)為共萃取劑萃取鹵水中的鋰。結果表明:在萃取過程中,水相中H+濃度是影響萃取指標的重要因素,維持溶液的pH值在一定范圍內,既能保證Li+進入有機相并減少H+與有機溶劑的絡合,又能保證溶液中的Fe3+不發生水解。當TBP的質量分數為 60%、有機相與水相的體積比為 1.5、n(Fe3+)/n(Li+)=1.3、c(OH-)=0.05 mol/L時,含鋰鹵水中鋰的回收效果最好,此條件下鋰的萃取率達到80%。但上述方法反萃酸度高,對設備腐蝕嚴重。

高潔等[25]設計了以TBP-BA-FeCl3-溶劑油為協同萃取劑的溶劑萃取法,該方法能有效降低反萃取酸度,解決設備腐蝕問題。該工藝利用協同萃取劑進行三級萃取,HCl(0.5~2 mol/L)作為洗滌液對有機相進行三級洗滌,維持有機相與反萃劑體積比在1~50范圍內,以HCl(1~6 mol/L)作為反萃劑進行三級反萃,單級反萃時間為2~20 min,最終獲得氯化鋰溶液,鋰的總回收率達90%以上。當對原料鹵水中含鋰濃度要求不高時,加入BA(乙酸丁酯)和溶劑油能有效降低反萃酸度,對設備危害小,同時反萃后的有機相可循環使用,綠色經濟環保。

3.3 離子交換吸附法

離子交換吸附法基本原理是將有選擇性且含吸附陽離子的物質作為交換劑,與鹵水中的鋰離子進行交換,從而使鋰離子得到富集。離子交換劑分為有機離子交換劑和無機離子交換劑2大類。當前國內外研究最多的無機離子吸附劑分為離子篩型氧化物吸附劑、鋁鹽吸附劑、無定型氫氧化物吸附劑等[26-28]。離子交換吸附法更適用于高鎂鋰比和低品位的含鋰鹵水的處理,應用前景好。

3.3.1 離子篩型氧化物吸附法

離子篩型氧化物吸附劑受到研究者們較多的關注,特別是以二氧化錳離子篩作為鋰吸附劑,因其具有吸附選擇性好、循環利用率高和生產成本相對較低等優點[29],引起了研究者的關注。劉駱峰等[]通過水熱法制備鋰離子篩吸附劑,通過實驗發現,原料氫氧化鋰和氯化錳中鋰、錳的物質的量之比為4∶1,加入氧化劑95 mL,水熱合成溫度為360℃并恒溫反應24 h,溫度控制誤差不超過±1℃時,合成的離子篩對Li+有較高吸附量,最高吸附量為41.02 mg/g。該吸附劑能有效降低錳溶損,錳溶損率僅為3.06%,具有良好的工業化前景。為探索高[Mg2+]/[Li+]的鹽湖鹵水處理方法,孟慶偉等[30]選用陶瓷膜和錳系離子篩進行耦合,通過水熱合成法制得了吸附性能優良的鋰離子篩(H1.6Mn1.6O4),當使用該離子篩處理察爾汗鹽湖鹵水時,鋰離子的吸附容量達到31.44 mg/g,而且陶瓷膜(r孔徑=50 nm)對離子篩的截留率為100%,膜滲透通量超過150 L/(m2·h),陶瓷膜耦合后的錳系離子篩對Li+回收率大于97%,鋰離子篩經HCl和H2O2清洗后,又能有效恢復膜滲透通量。

3.3.2 鋁鹽吸附法

鋁鹽吸附法是以鋁鹽沉淀法為基礎發展而來的提鋰新方法。20世紀70年代初,科研者在該吸附劑的合成與制備方面進行了大量的試驗研究[32]。20世紀90年代后,張紹成[33]在處理高鎂鋰比的鹵水時,利用醋酸丁酸纖維素造粒制備鋁鹽吸附劑(Li-Cl·2Al(OH)3·nH2O),然后將其裝入吸附—解吸裝置中進行Li+的吸附,吸附的Li+用水解吸,解吸液再經過精制和濃縮后,得到的含Li+富液可成為制備Li2CO3或LiCl的原材料。董茜等[34]在實驗室使用Al(OH)3和Li(OH)制備鋁鹽吸附劑并對其吸附效果進行研究。結果表明:控制n(Al(OH)3):n(Li(OH))=2.0、酸(pH=5.8)洗3~4 h,即可得到鋁鹽吸附劑,該吸附劑在Li+的選擇性和吸附方面都有較好的效果,并且對堿金屬雜質離子(如Mg2+、Na+、K+等)基本不吸附。

3.4 鹵水提鋰技術小結

沉淀法提鋰工藝存在著耗能高、工藝流程復雜、成本高等缺點,對高鎂鋰比鹵水提鋰還需進行技術革新。在所有沉淀法提鋰中,碳酸鹽沉淀法是現階段較為成熟的工藝,已經應用于工業生產。近年來新出現的硼鎂、硼鋰共沉淀法等還需進行大量的工藝優化研究才能實現工業化生產。

溶劑萃取法能夠有效地分離堿金屬和堿土金屬,是從高鎂鋰比鹵水中提鋰最為有效、成本較低、能耗較少、工藝簡單、綠色環保的一種提鋰方法,具有很好的工業應用前景。但是該方法存在的氯化鐵易乳化、萃取劑的萃取率和鹽酸的循環利用率低以及設備腐蝕等問題亟待解決。

離子交換吸附法是目前最具應用前景并能很快實現工業化應用的提鋰方法。其生產工藝流程簡單、回收率高、選擇性好,尤其適用于處理高[Mg2+]/[Li+]的鹵水。實驗室研究的無機離子交換劑的吸附效果好,卻多為粉末狀,溶損率高。因此,開發合成離子篩的新技術、聯合納米材料進行造粒等是未來的研究熱點。例如,在合成離子篩時加入高價態金屬離子和非金屬離子進行改性研究,以降低有機物的使用量,提高離子篩的循環使用率、降低溶損率。

4 礦石提鋰

礦石提鋰指以鋰輝石、鋰云母等為原料來生產相關的鋰產品。該技術依舊是目前生產高品質電池級碳酸鋰的主要技術。因其技術相對成熟且適應性較強,國內外相關鋰生產商仍然采用此技術進行高品質鋰產品的生產。礦石提鋰方法可以分為以下5種:石灰燒結法、硫酸鹽法、硫酸法、氯化焙燒法和純堿壓煮法,硫酸法是目前應用最為廣泛的生產方法[35]。

4.1 石灰燒結法

石灰燒結法[36]最早出現于1935年,是最早的礦石提鋰方法。該方法工藝過程發生的主要化學反應為,

將鋰輝石與石灰按一定比例混合,并將混合料置于轉窯中進行焙燒(T=800~900℃),燒結產品再經濕磨、浸出、過濾、洗滌后可得氫氧化鋰溶液,最后經蒸發、濃縮、沉淀等操作制得碳酸鋰和氫氧化鋰產品。該方法能處理各類品位不同的鋰礦石,生產成本較低,但對石灰質量要求較高,且耗能大、回收率低、浸出的礦泥易凝聚,設備維護困難,并且隨著硫酸鹽法、硫酸法、氯化焙燒、純堿壓煮法等一些較先進的方法的不斷出現已經面臨淘汰。

4.2 硫酸鹽法

硫酸鹽法[37]主要用于處理含鋰硅酸鹽類礦物和磷酸鹽礦物,其工藝過程為K2SO4與鋰礦物混合,混合后的物料經造球、焙燒,使礦石中的鋰轉變為硫酸鋰,發生的化學反應是:

反應生成的熟料經稀H2SO4浸出,使Li+從礦石中進入溶液中,進入溶液中的Li+經凈化、沉淀后便可獲得Li2CO3。但該反應過程為可逆反應,為了獲得更多的硫酸鋰,加入的硫酸鉀必須過量。利用該方法提鋰時,幾乎所有的含鋰礦石都能被分解。但由于硫酸鉀價格昂貴,使得生產成本增加,而且鉀鹽回收困難;若使用硫酸鈉全部取代硫酸鉀則極可能生成鋰輝石玻璃,后續的硫酸浸出工序會受到很大的影響,同時燒結過程溫度必須嚴格控制(因焙燒溫度接近鋰鹽熔融溫度),使其生產上受到一定限制。為了降低K2SO4的用量,湖南有色金屬研究所使用鋁廠產出的副產物——CaSO4替代K2SO4與鋰云母精礦焙燒,獲得了較好的指標并使副產物得到了較好的回收利用。Luong等[38]控制焙燒溫度為850℃條件下,選擇FeSO4和CaO與鋰云母礦混合焙燒1.5 h,最終鋰的回收率為85%。

4.3 硫酸法

硫酸法[39]仍是目前國內外礦石提鋰主要的工業生產方法。其不但可用于處理鋰輝石、鋰云母、磷鋁鋰石,也可處理低品位含鋰礦石(Li2O含量為1.0~1.5%)。該工藝流程為:將鋰輝石于高溫(T=950℃~1 100℃)下焙燒,鋰輝石的晶型由單斜晶系變成四方晶系(β-鋰輝石),化學活性增強;接著將濃H2SO4與β-鋰輝石混合后,控制焙燒溫度為250~300℃進行焙燒,發生如下置換反應:

生成的焙燒產物在攪拌槽中用稀硫酸浸出,凈化除去大量Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等雜質,再用Na2CO3進一步除去Ca2+、Mg2+,得到純凈的Li2SO4;再將溶液蒸發和濃縮,加入Na2CO3與Li2SO4反應生成Li2CO3;沉淀物經洗滌、干燥即可獲得純凈的Li2CO3,鋰的回收率可達90%。該方法具有能耗低、生產效率高、鋰和鉀回收率高等優點。但硫酸法存在浸出液雜質含量高、硫酸和純堿消耗量大、對設備腐蝕大等問題。

4.4 氯化焙燒法

氯化焙燒[45]是利用氯化劑與鋰云母作用,將堿金屬和有價金屬轉化成氯化物,從而與雜質分離,可以分成高溫氯化焙燒和中溫氯化焙燒2種。中溫氯化法是控制一定焙燒溫度(低于堿金屬氯化物沸點的溫度)焙燒制得燒結塊,燒結塊溶出后,與雜質分離;高溫氯化法是控制一定焙燒溫度(高于堿金屬氯化物沸點的溫度)進行焙燒反應,使氯化物氣化后,與雜質分離?;瘜W反應方程式為,

該方法工藝流程簡單、鋰的回收率可達90%以上,且能耗低、焙燒時間短,但生產成本較高、設備防腐要求高,且高溫氯化產生的氣態產物LiCl難以收集。伍習飛等[40]氯化焙燒鋰云母礦時,采用氯氣作為氯化劑。研究結果表明:控制反應溫度T=800~900℃,Li、K等堿金屬極易被氯化,而二氧化硅和三氧化二鋁不會被氯化。最終Li+的回收率大于92%,K的回收率大于72%。

4.5 純堿壓煮法

純堿壓煮法[41]主要用于處理鋰云母礦。其工藝流程與硫酸法提鋰相似,均需預先對鋰礦石進行轉型或脫氟焙燒,然后將焙燒產物與純堿均勻混合,控制反應溫度為200℃、壓強在0.2~2 MPa,利用純堿中的鈉置換鋰,化學反應方程式為,

壓煮后的料漿實現碳酸鋰與殘渣有效分離的方法有2種。一種是將二氧化碳通入料漿中,將鋰轉變成碳酸氫鋰,分離殘渣后并加熱溶液,鋰以碳酸鋰結晶析出;另一種是將石灰加入料漿中,使鋰轉變成氫氧化鋰進入溶液,經過濾、蒸發并濃縮得到LiOH·H2O產品,通入二氧化碳后,得到碳酸鋰產品。該方法的優點在于生產成本低、工藝流程簡單、對設備腐蝕性小、不耗硫酸、沒有大量副產品Na2SO4生成、生產效率高、產品碳酸鋰可達電池級標準、壓煮浸出時間短等,但其對生產工藝條件及生產原料的要求較為苛刻。據報道[42]江西贛鋒鋰業已經成功應用壓煮法處理鋰云母,鋰回收率可達到75%~92%。

4.6 礦石提鋰技術小結

石灰燒結法由于其耗能大、回收率低及對石灰的質量要求高等缺點,隨著硫酸鹽法、硫酸法、氯化焙燒等一些較先進的方法的不斷出現已經面臨淘汰;硫酸鹽法幾乎能處理所有的含鋰礦石,但是燒結過程溫度必須嚴格控制,且硫酸鉀的價格昂貴使其生產上受到一定限制;硫酸法仍是目前國內外礦石提鋰主要的工業生產方法,其不但可用于處理鋰輝石、鋰云母、磷鋁鋰石,也可處理低品位含鋰礦石(Li2O含量為1.0~1.5%),但硫酸法存在浸出液雜質含量高、硫酸和純堿消耗量大、對設備腐蝕大等問題;氯化焙燒法具有工藝流程簡單、鋰的回收率可達90%以上、能耗低等優點,但也存在生產成本較高且高溫氯化產生的氣態產物LiCl難以收集等不足;純堿壓煮法提鋰工藝過程與硫酸法提鋰類似,但其解決了硫酸法對設備腐蝕嚴重的問題,具有生產成本低、生產效率高等優點,但其對生產工藝條件及生產原料的要求較為苛刻。

5 展望

(1)鹵水提鋰技術主要分為沉淀法提鋰、溶劑萃取法提鋰和離子交換吸附法提鋰3種,其中最具有發展前景的提鋰方法為離子交換吸附法提鋰。離子交換吸附法解決了沉淀吸附法工藝復雜、生產成本相對較高的問題以及溶劑萃取法對設備腐蝕的問題,并且離子交換吸附法具有回收率高、選擇性好等優點,但是應加快解決無機離子交換劑溶損問題。可以考慮聯合納米等新型材料開發新的無機離子交換劑,以解決溶損問題,早日實現鹵水提鋰技術工業化、規模化應用。礦石提鋰技術主要有石灰燒結法、硫酸鹽法、硫酸法、氯化焙燒法、純堿壓煮法,其中純堿壓煮法是具有較好前景的提鋰方法。純堿壓煮法不但解決了硫酸鹽法和硫酸法對設備腐蝕嚴重等問題,而且避免了氯化焙燒法提鋰過程中產生的氣態產物LiCl難以收集的問題。同時純堿壓煮法具有生產效率高、產品碳酸鋰可達電池級標準等優勢,今后應該注意改進純堿壓煮法使其適應性更強。

(2)鹵水提鋰技術主要應用于工業級碳酸鋰的生產,其工藝簡單、生產成本較低,但是生產條件惡劣。礦石提鋰技術主要用于生產高質量電池級碳酸鋰,生產工藝成熟,但生產成本較高,對設備要求高。2種提鋰技術各有優勢,二者在國內將長期保持互補關系,需要根據目前國內的生產現狀及時作出相關政策調整,適應當前國際鋰產業的飛速發展。

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