碳酸鋰工藝生產及過程改進研究

李迎風，張元龍

（青海東臺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壁壘，那么在生產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方式[1]。在生產碳酸鋰的過程中也要不斷的改進不足的地方，或者找到多種工藝生產方式，畢竟國內不同地方的技術能力，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，國內目前開采生產它的形式。碳酸鋰原料的不同，它的生產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。近年來我國在積極開發鹽湖鋰資源，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模式。對于鹽湖鹵水中鎂和鋰不同的含量也會有不同的生產工藝方式，比如蒸發，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程研究的基礎。

2 碳酸鋰工藝生產的形式

由于碳酸鋰中有一個很重要的元素鋰，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。每一種原料因為所處地點不同，在獲取碳酸鋰的元素時都不相同。

2.1 以鋰輝石為原料的碳酸鋰工藝生產形式

第一種是硫酸法，它生產碳酸鋰的收率較高。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降低價值，所以就要盡可能地降低硫酸的配量，減少損失。優點就是容易得到純凈的溶液。使用鋰精礦進行晶體轉化焙燒，再通過硫酸進行酸化焙燒，進行浸出和凈化，然后浸出渣和鈣渣。此時就是硫酸鋰溶液，加入純堿溶液進行沉鋰和分離，再烘干和包裝，最后就是碳酸鋰產品。第二種就是鋰輝石與硫酸鹽混合燒結生產工藝，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，經過一系列物理化學反應，此時配入的金屬元素將礦石中的鋰置換出來成為可溶性的硫酸鹽，然后再燒結，浸出，分離。鋰離子進入溶液，然后沉淀，凈化得到碳酸鋰產品。第三種時氯化烘焙生產工藝，該工藝主要是利用氯化劑將礦石中的鋰轉化為氯化物然后進行提取。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的溫度下使之與雜質分離，另一種是高溫氯化法，再高于沸點的情況下進行焙燒，使氯化物成為氣態揮發使之與雜質分離。以上所述的都是比較成熟的工藝，但是仍然需要不斷改進。

2.2 以鹽湖鹵水為原料的碳酸鋰工藝生產形式

以鹽湖鹵水為原料的碳酸鋰工藝生產形式也有幾種較為成熟的工藝手段。因為在鹽湖鹵水中鋰儲量高達70%以上。鹽湖鹵水提鋰工藝簡單，能耗低，省去了礦石加工分解的復雜過程，避免了大量酸性或堿性固體廢渣的產生，環境友好。所以這種方式較為普遍。第一種是蒸發沉淀生產工藝，用鹵水作為原料制取碳酸鋰，這已經是一種較為普遍的方式，自然蒸發濃縮碳酸鈣沉淀法。將含鋰的鹵水放入蒸發池中，用過太陽能進行自然蒸發，當鋰含量達到一定的濃度時，進行除鎂和鈣，進行分離，再加入純堿溶液使鋰沉淀析出。這種工藝的優勢就是過程簡單，節能，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物浸取，因為鋰鹽易溶于水，成為溶液，而氧化鎂不易溶于水就會留在殘渣里，這樣通過工序除去雜質，濾液進化以后經過蒸發，沉淀，烘干可以得到碳酸鋰產品。這種提取方式將鹽湖資源利用度加大，缺點是要蒸發相當大的水量以及工藝能耗較高，對設備的要求很高。第三種是溶劑萃取生產工藝方法，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的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，將絕大部分的鎂和鋰化合物提取出來。適用于高含量鎂和鋰的鹽湖鹵水，只不過在萃取時對設備的要求高，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，然后將鋰元素與其他離子分離開來，當然吸附劑的質量要過強。第五種就是電滲析工藝方法，它是將含鋰濃縮鹵水，通過電滲析器，利用陰、陽一價選擇性離子交換膜進行循環工藝濃縮鋰，獲得高鋰低鎂鹵水。然后通過除雜，濃縮，干燥制取碳酸鋰產品。該工藝解決了高含量鎂鋰鹽湖鹵水中鎂和其它雜質分離的難題，是目前比較環保的工藝手段。

3 生產碳酸鋰的過程研究

在以上的敘述中可以看出生產碳酸鋰的形式方法多種多樣，在很多地方經過不同的研究手段得出了很多的碳酸鋰生產方式，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程進行研究。

碳酸鋰生產工藝過程的比較：目前比較熟悉的碳酸鋰生產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降低價值，所以就要盡可能地降低硫酸的配量，減少損失。優點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點。碳酸鋰的主要元素就有鋰，那么要關注的就是鋰的含量以及鎂和鋰的比，但是大多數的鹽湖鹵水都是高鎂低鋰，這樣工藝難度就會增大。目前能實現這種工藝的有幾種方式沉淀法和離子交換法，各有各的優缺點?？梢酝ㄟ^以上的描述和對在過程中所表現出來的優缺點的總結對碳酸鹽的過程進行研究，找到最好的適用的方法。以上所說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碳酸鋰的兩種常見方式。

4 結語

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