鋰云母提鋰工藝及工業(yè)化應(yīng)注意的問題

南 天，南進(jìn)喜，吳進(jìn)方，劉劍葉，南東東，曾小毛

（江西南氏鋰電新材料有限公司，江西 萬載 336100）

隨著現(xiàn)階段我國新能源行業(yè)的不斷發(fā)展，鋰產(chǎn)品方面的應(yīng)用面臨著更高的需求，為了提供較為充分的鋰資源，必然需要重點(diǎn)圍繞著提鋰工藝進(jìn)行深入研究。在提鋰工藝的應(yīng)用中，主要的原材料有鋰輝石以及鋰云母，其中鋰輝石在我國的含量并不高，需要依賴于大量進(jìn)口，而我國在鋰云母方面卻相對較為豐富?；诖耍槍︿囋颇柑徜嚬に囘M(jìn)行創(chuàng)新研究極為必要，為了較好提升鋰云母提鋰工業(yè)化生產(chǎn)水平，往往需要首先著眼于具體提鋰工藝進(jìn)行深入對比分析，結(jié)合不同情況優(yōu)選提鋰工藝。

1 鋰云母提鋰工藝

1.1 硫酸法

在鋰云母中進(jìn)行提鋰可以借助于硫酸法，具體可以利用硫酸浸出法或者是硫酸焙燒浸漬法處理。其中硫酸浸出法主要是針對鋰云母利用硫酸進(jìn)行充分浸泡，促使其能夠直接生成鋰，雖然該方法的應(yīng)用不需要進(jìn)行高溫焙燒處理，在生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)較高產(chǎn)能要求，但是伴隨著硫酸浸泡，同時(shí)還會出現(xiàn)大量鋁，后續(xù)再進(jìn)行鋁和鋰的分離同樣也面臨較高難度，同時(shí)還會帶來嚴(yán)重的硫酸損耗，對于鋰云母的細(xì)度同樣也存在較高要求，并非適用于所用鋰云母材料。硫酸焙燒浸漬法的應(yīng)用則主要是在應(yīng)用硫酸材料的同時(shí)，借助于高溫焙燒方式，進(jìn)一步提升鋰的提取率，雖然該方法的適用性較為理想，但是因?yàn)槟芎膿p失過于嚴(yán)重，且對于焙燒要求比較苛刻，在當(dāng)前逐步淘汰，轉(zhuǎn)而應(yīng)用鹽焙燒法優(yōu)化處理。在硫酸法的實(shí)際應(yīng)用中，一般需要借助于55%濃度的硫酸針對150目作用的鋰云母進(jìn)行處理，在反應(yīng)中確保鋰云母和濃硫酸的質(zhì)量比例為1：2，確保反應(yīng)環(huán)境溫度在135℃，給予充分時(shí)間，就可以有效浸出鋰。在以往相關(guān)研究中，兩者反應(yīng)9h后能夠達(dá)到96%以上的浸出率[1-3]。

1.2 硫酸鹽焙燒法

針對鋰云母提鋰中硫酸焙燒浸漬法應(yīng)用中存在的缺陷和不足進(jìn)行優(yōu)化，硫酸鹽焙燒法的應(yīng)用可以表現(xiàn)出更強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值，比如借助于硫酸鈉、硫酸鉀或者是硫酸鈣進(jìn)行搭配應(yīng)用，進(jìn)而也就可以促使其和鋰云母混合后，高溫焙燒下可以形成較為理想的提鋰效果。在該反應(yīng)中，高溫環(huán)境可以針對鋰云母的礦相結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效改變，如此也就可以促使其中鋰離子能夠和這些硫酸鹽發(fā)生置換反應(yīng)，形成硫酸鋰，最后再利用水針對硫酸鋰進(jìn)行提取即可。結(jié)合這種硫酸鹽焙燒法的應(yīng)用效果來看，其可以取得更為理想的適用效果，幾乎所有鋰云母都可以借助該方面進(jìn)行提鋰處理，最終出現(xiàn)的硫酸鋰同樣也可以體現(xiàn)出較高的純度，不存在較多雜質(zhì)。從整個(gè)生產(chǎn)反應(yīng)流程中來看，其同樣也往往表現(xiàn)出了較高的便捷性，工藝相對簡單高效。但是在該方法的實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樾枰妮^多的硫酸鉀溶液，同時(shí)還會伴隨著鉀污染問題，礦渣方面的處理難度比較大，對于鋰云母提鋰的經(jīng)濟(jì)效益帶來了影響，對于周圍環(huán)境也容易形成嚴(yán)重污染。結(jié)合以往研究結(jié)果來看，將硫酸鹽和鋰云母按照9：20的比例進(jìn)行配置，保持在900℃高溫下焙燒1h，可以促使鋰的浸出率達(dá)到95%以上。

1.3 石灰石燒結(jié)法

在鋰云母提鋰生產(chǎn)中，石灰石燒結(jié)法是相對而言較為成熟的重要工藝，其主要將鋰云母和石灰石進(jìn)行有效混合，然后予以研磨，確保其能夠達(dá)到理想細(xì)度條件，然后也就可以在高溫下進(jìn)行焙燒處理，以此得到含鋰溶液，最終達(dá)到提鋰目的。在石灰石燒結(jié)法的應(yīng)用中，因?yàn)槠涔に囅鄬唵?，?jīng)濟(jì)效益往往比較高，鋰的浸出體系相對理想，對于設(shè)備的要求不高，不容易出現(xiàn)生產(chǎn)安全問題。但是在石灰石燒結(jié)法的應(yīng)用中，同樣也存在著嚴(yán)重的浸出率較低的問題，對于石灰石的需求量往往也比較大，進(jìn)而同樣也形成了大量的礦渣，能耗相對較高。一般而言，在含鋰達(dá)到4.5%的鋰云母應(yīng)用石灰石燒結(jié)法進(jìn)行處理時(shí)，往往最終只能達(dá)到62%～65%的浸出率，由此帶來的鋰?yán)速M(fèi)現(xiàn)象同樣也不容忽視。

1.4 氯化焙燒法

鋰云母提鋰生產(chǎn)中利用氯化物和鋰云母進(jìn)行充分反應(yīng)同樣也是重要手段，該方法的應(yīng)用主要就是將鋰云母和氯化鈣或者氯化鈉進(jìn)行有效混合，然后予以球磨處理，促使其在達(dá)到一定細(xì)度后高溫焙燒，最終同樣也可以得到含鋰溶液，達(dá)到提鋰目的。在氯化焙燒法的應(yīng)用中，其和硫酸鹽焙燒法存在著一定相似之處，都借助于鋰離子的置換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)提鋰，一般可以細(xì)分為中溫焙燒和高溫焙燒兩種模式。其中中溫焙燒主要就是根據(jù)堿金屬氯化物的沸點(diǎn)進(jìn)行充分分析，進(jìn)而合理設(shè)置焙燒溫度，最終在水中浸出鋰；高溫焙燒則是要求相應(yīng)溫度設(shè)置高于氯化物沸點(diǎn)，如此也就可以促使堿金屬氯化物可以被氣化，達(dá)到較為理想的分離效果。綠化焙燒法的應(yīng)用可以取得較為理想的鋰轉(zhuǎn)化率，堿金屬的回收率同樣也可以得到較好保障，不會出現(xiàn)大量廢渣，同樣也不會消耗較長時(shí)間；但是在該方法的具體應(yīng)用中，往往對于設(shè)備儀器提出了較高的要求，很容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，需要切實(shí)做好防腐工作。在以往相關(guān)研究中，借助于氯氣來替代氯化物同樣也可以取得理想提鋰效果，在溫度達(dá)到1000℃以上時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)完全氯化處理，提鋰效果更強(qiáng)，浸出率更高。

1.5 食鹽壓煮法

鋰云母提鋰借助于食鹽壓煮法同樣也是常用手段，其主要是首先針對鋰云母進(jìn)行焙燒處理，確保其形成脫氟效果，在脫氟處理后，進(jìn)而也就可以將其和食鹽進(jìn)行有效配比，然后在高于200℃的溫度以及0.2MPa～2MPa的壓力下進(jìn)行充分反應(yīng)，促使鋰離子能夠和食鹽中的鈉離子發(fā)生置換反應(yīng)，最終形成鋰的浸出效果。在食鹽壓煮法的生產(chǎn)應(yīng)用中，往往存在著較為明顯的優(yōu)勢，最終鋰的浸出率相對比較高，同時(shí)還不會產(chǎn)生大量渣滓，整體流程相對高效，不存在過于復(fù)雜的環(huán)節(jié)，后續(xù)沉鋰等工藝同樣也不存在較高難度。但是在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一些缺陷需要予以解決，比如該工藝流程對于設(shè)備往往提出了較高要求，雖然鈦鉬鎳設(shè)備可以形成一定應(yīng)用效益，但是長期應(yīng)用依然難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求，設(shè)備方面的投入度往往會比較大；在前期脫氟焙燒處理中，往往也會對于環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，后續(xù)出現(xiàn)的氯離子渣滓也可能帶來環(huán)境污染問題；在整個(gè)生產(chǎn)過程中雖然流程較為簡單，但是依然會出現(xiàn)較高的安全隱患，尤其是在高壓反應(yīng)環(huán)節(jié)，需要引起高度重視。在以往相關(guān)研究中，在將鋰云母脫氟球磨到180目后，設(shè)置溫度在200℃，壓力設(shè)置為2MPa，反應(yīng)2h后，可以確保鋰浸出率達(dá)到94%。

2 鋰云母提鋰工業(yè)化應(yīng)注意的問題

2.1 經(jīng)濟(jì)性問題

在鋰云母提鋰工業(yè)化生產(chǎn)中，各個(gè)企業(yè)應(yīng)該首先關(guān)注于經(jīng)濟(jì)性問題，保障自身能夠借助于相應(yīng)提鋰工藝獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，對比分析各個(gè)提鋰工藝的引入效果，做好全方位衡量評估工作。一方面，工業(yè)化生產(chǎn)需要考慮到最終鋰浸出率，在提升鋰產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)效益；另外一方面，還需要充分考慮到前期提鋰工藝應(yīng)用中需要的資金投入量，尤其是對于設(shè)備以及原材料的應(yīng)用，更是需要從經(jīng)濟(jì)層面分析。

2.2 環(huán)境污染問題

未來鋰云母提鋰工業(yè)化生產(chǎn)中往往還需要充分圍繞著整個(gè)工業(yè)流程進(jìn)行全面分析，研究其是否存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，進(jìn)而尋求較為適宜的防控策略。比如對于食鹽壓煮法的應(yīng)用，前期脫氟處理就回帶來大氣污染問題，如此也就需要予以切實(shí)防控，避免氟的隨意排放；針對后續(xù)提鋰工業(yè)化生產(chǎn)出現(xiàn)的大量渣滓同樣也需要進(jìn)行充分關(guān)注，研究這些渣滓存在的環(huán)境污染因素，避免隨意進(jìn)行堆放處理，對于各個(gè)污染問題應(yīng)該及時(shí)借助必要技術(shù)予以解決和凈化[4-6]。

3 結(jié)束語

鋰云母提鋰是當(dāng)前比較常用的提鋰方式，在當(dāng)前不斷研究和實(shí)踐下，出現(xiàn)了較多的提鋰工藝，這些提鋰工藝在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)劣，需要結(jié)合不同提鋰需求進(jìn)行恰當(dāng)選擇，尤其是在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，更是需要多角度對比分析，以求更好優(yōu)化提鋰效果。