中國粉體網(wǎng)訊  鋰是一種銀白色的金屬元素，近些年來，隨著新能源產(chǎn)業(yè)及低碳經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特別是大容量動力電池技術(shù)的突破與推廣應(yīng)用，新能源汽車行業(yè)迅速崛起，對鋰產(chǎn)品的需求日益旺盛，市場對鋰的需求量急劇增長。2015年全球鋰的需求量已達(dá)210000噸，預(yù)計到2020年全球鋰需求量將達(dá)到280000噸。

三種提取鋰的途徑

鋰云母提鋰優(yōu)勢何在？

鋰輝石：國內(nèi)現(xiàn)階段以開采四川鋰輝石礦為主，近年產(chǎn)量不多，增長緩慢。

鹽湖鹵水：當(dāng)今世界大約有80%的鋰資源來源于鹽湖鹵水，鹽湖鹵水的鋰含量大約有0.07~0.14%，與礦石提鋰相比，鹽湖鹵水提鋰具有工藝流程簡單、成本較低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)。但由于目前新能源產(chǎn)業(yè)和鋰電池技術(shù)的發(fā)展，鋰的需求量日益增大，有限的鹽湖鹵水鋰資源可能會面臨枯竭和供不應(yīng)求的問題，另外，鹽湖鹵水資源的分布極不平衡。

鋰云母：我國擁有亞洲儲量最大的鋰云母礦。絕大多數(shù)的鋰資源儲藏于礦石當(dāng)中，鋰云母就是富鋰礦石之一。雖然從鋰礦石中提鋰的流程復(fù)雜、能耗高，但是含鋰礦石的儲量相當(dāng)豐富。

鋰云母中鋰的含量相對鋰輝石而言較低，但是，其儲量巨大，因而，鋰云母礦仍然是提鋰的重要資源之一。

鋰云母提鋰方法

石灰石煅燒法的缺點(diǎn)是能耗高、渣不可利用；氯化焙燒法的缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕特別嚴(yán)重、環(huán)境污染大；硫酸鹽法的缺點(diǎn)也是能耗比較高、礦渣難以利用、成本高、昂貴的銣銫留在渣里。硫酸法是當(dāng)前國內(nèi)外處理鋰云母的主要方法，該方法采用鋰云母與濃硫酸高溫焙燒，同樣能耗較高，而且污染嚴(yán)重。筆者對硫酸浸取鋰云母提鋰的方法進(jìn)行了研究。

硫酸法

硫酸法是國內(nèi)目前鋰云母提鋰的主要方法，又可以細(xì)分為硫酸焙燒浸漬法和硫酸浸出法。硫酸焙燒浸漬法由于焙燒溫度太高，導(dǎo)致能耗過高，并且鋰的提取率也較低，已經(jīng)逐漸被鹽焙燒法所取代。

鋰云母是一種具有連續(xù)層狀四面體結(jié)構(gòu)的含氟鋁硅酸鹽，與硫酸反應(yīng)使其中的鋰轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鋰進(jìn)入液相中，用水浸取，可得到粗硫酸鋰溶液，為進(jìn)一步制備碳酸鋰、氯化鋰等產(chǎn)品提供原料。

將鋰云母磨細(xì)、過篩，稱取一定量的鋰云母粉和相應(yīng)比例的硫酸裝入三口燒瓶中，在預(yù)定溫度下反應(yīng)一定的時間后停止加熱，物料冷卻后，用水浸取，過濾，用少量水洗滌濾渣，并入濾液中，分析濾液中鋰的含量，計算鋰浸取率。

具體結(jié)果如下：

鋰云母粒度對鋰浸取率的影響

從上圖可知，隨著鋰云母粒度的減小，鋰浸取率增大，當(dāng)粒度從50目減小到150目時，鋰浸取率從51.09%增加到62.56%，粒度繼續(xù)減小至200目時，鋰浸取率增加不明顯，僅為63.81%，說明粒度越細(xì)，鋰云母的鋰越容易被浸取出來，但磨礦成本也越高，綜合考慮，鋰云母的粒度在150目左右為宜。

硫酸濃度對鋰浸取率的影響

鋰浸取率隨著硫酸濃度的增大而增加，當(dāng)硫酸濃度從35%增加到55%時，鋰浸取率從47.25%增加到77.69%，繼續(xù)增加硫酸的濃度至75%時，鋰浸取率增加到88.39%，說明硫酸濃度越高，越容易浸出鋰云母中的鋰，但高濃度的硫酸對設(shè)備腐蝕也越嚴(yán)重，綜合各因素考慮，硫酸濃度為55%時較好。

液固比對鋰浸取率的影響

由上圖可知，隨著液固比的加大，鋰浸取率先較快增加，后緩慢增加，液固比從1加大到2時，鋰浸取率從53.15%增加到77.69%，繼續(xù)加大液固比至2.5時，鋰浸取率緩慢增加至81.17%，雖然加大液固比，能使鋰浸取率增加，但消耗的硫酸量增多，同時后期中和酸所用的堿量也增多，增加了成本，故液固比為2∶1時適宜。

反應(yīng)溫度對鋰浸取率的影響

由上圖可知，鋰浸取率隨著反應(yīng)溫度的升高而增加，反應(yīng)溫度從60℃升高到135℃時，鋰浸取率從42.38%增加到94.31%；由硫酸水溶液的沸點(diǎn)隨硫酸濃度的變化曲線知，實(shí)驗(yàn)所用硫酸水溶液的共沸點(diǎn)在135℃左右，在該溫度下反應(yīng)，不僅鋰的浸取率較高，而且反應(yīng)容易控制，所以反應(yīng)溫度為硫酸水溶液的共沸溫度時適宜。

反應(yīng)時間對鋰浸取率的影響

由上圖可知，反應(yīng)時間越長鋰浸取率越高。當(dāng)反應(yīng)時間為9h時，鋰浸取率達(dá)到96.72%；繼續(xù)延長反應(yīng)時間到12h時，鋰浸取率為97.11%，鋰浸取率增加不明顯。從能耗方面考慮，反應(yīng)時間為9h時適宜。

經(jīng)過粒度大小、硫酸濃度、液固比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等對鋰云母中鋰浸取率影響的一系列實(shí)驗(yàn)，確定該方法提鋰的優(yōu)化條件是：m（55%的硫酸）∶m（150目左右的鋰云母）=2∶1，135℃左右反應(yīng)9h，然后用水浸取。該方法避免了高溫焙燒，降低了能耗，鋰浸取率達(dá)96.72%。

鋰云母是重要的鋰礦資源之一，如何高效經(jīng)濟(jì)地從鋰云母提取鋰等堿金屬是鋰云母綜合開發(fā)利用的關(guān)鍵。在選擇鋰云母提鋰工藝時，需要進(jìn)行綜合評估，因地制宜，針對不同的生產(chǎn)環(huán)境和條件選擇合適的提鋰方案，或者將不同的提鋰工藝進(jìn)行科學(xué)合理地綜合運(yùn)用。在選擇鋰云母提鋰生產(chǎn)工藝時，需要從鋰浸出率、設(shè)備腐蝕、廢渣和副產(chǎn)品利用，以及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇最合適的提鋰生產(chǎn)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

秦伍，鋰云母提鋰工藝的研究進(jìn)展。

馮文平，硫酸浸取鋰云母提鋰方法的研究。