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鄒小姐：13326633089 -
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隨著電子器件、新能源汽車以及儲能技術的快速發展，鋰在新型能源材料領域中的應用受到高度關注。碳酸鋰作為重要的電池材料，2020年國內消費量達25.1萬噸，鋰礦也在近幾年成為各大巨頭的必爭的資源。我們說的提鋰，就是從鋰礦資源里利用原料制備生產碳酸鋰。
鋰資源主要來源于鹽湖鹵水與含鋰礦石，其中鹽湖鹵水中鋰占全球陸上總儲量的72.3%，且目前從鹽湖鹵水中生產的鋰占鋰總產量的60%以上。從礦石中提取鋰需要高溫分解過程，能耗較高，提鋰后產生的大量酸性或堿性固體廢渣會對環境造成嚴重的污染。相比而言，鹽湖鹵水中鋰的賦存形式簡單，便于富集濃縮，且鹽湖提鋰工藝流程短、能耗低、設備投入小、環境友好，具有明顯的優勢，因而該工藝已成為世界生產鋰鹽的主要途徑，也是我國將來鋰資源開發的重要方向。
鹽湖
鹽湖鹵水的資源特點
不同地域的鹽湖鹵水成分相差很大，根據組成大概可以分為硫酸鹽型、氯化物型和碳酸鹽型鹽湖。
我國西藏的扎布耶鹽湖是世界上唯一的富鋰低鎂的碳酸鹽型鹽湖，Mg /Li比接近零，鋰提取工藝相對簡單，一般采用太陽池蒸發技術直接沉淀碳酸鋰。而硫酸鹽型和氯化物型鹽湖鹵水的含鎂量相差較大，一般按鹵水中鎂和鋰的質量比把鹽湖分為高鎂鹽湖( Mg /Li＞20)和低鎂鹽湖( Mg / Li＜20)，鎂鋰比越高，提鋰難度越大。
低鎂鹽湖鹵水提鋰簡單、成本低，一般采用鹽田濃縮-轉化法提取鋰，而高鎂鋰比鹽湖鹵水由于沉淀除鎂試劑消耗量大，不宜采用傳統的蒸發-轉化提鋰工藝，近年來研究開發了許多新工藝，如煅燒浸取法、溶劑萃取法、離子交換與吸附法、膜分離法和鹽析法等。
鹽湖鹵水提鋰技術
一、蒸發濃縮沉淀法
沉淀法的原理是利用太陽能將鹽湖鹵水自然蒸發濃縮，經脫硼、除鈣、除鎂去除雜質后，在母液中加入混合物沉淀劑或鹽析劑使鋰以沉淀物的形式分離。該工藝應用早，非常成熟，操作簡單、可靠性高，但該方法對堿土金屬離子濃度高和鋰離子濃度低的鹵水適應性較差。
1.碳酸鈉沉淀
將低鎂鋰比非碳酸型鹽湖鹵水蒸發濃縮并除雜，而后加入碳酸鈉經沉淀得到碳酸鋰產品，美國西爾斯湖、銀峰鋰礦加工進口的低鎂鹽湖鹵水及智利Atacama 鹽湖都采用該法進行碳酸鋰工業化生產。
但該法生產周期長，堿耗量大，只適用于低鎂鋰比鹽湖鹵水。
以智利Atacama 鹽湖為代表的碳酸鈉沉淀法工藝流程
2. 硼鎂、硼鋰共沉淀
此法適用于更高Mg /Li比的鹽湖鹵水，向鹽田蒸發濃縮析出鉀、鎂混鹽后的鹵水中加入堿性沉淀劑，在堿性環境使硼、鎂形成硼鎂復鹽或碳酸鹽共沉淀實現與鋰分離，向母液中加入NaOH進行深度除鎂后再用Na2CO3沉淀Li2CO3。或者向濃縮液中加入酸性沉淀劑，形成硼鋰共沉淀實現與鎂分離，再深度除鎂制備碳酸鋰。
這兩種方法均適用于我國青海地區高鎂鋰比鹽湖鹵水，分離工序簡單、效率高，Li+的回收率在80%以上。但硼、鎂共沉淀法所得沉淀物多為膠體，數量大，過濾困難，致使鋰的損失率達15%～20%，硼的利用難度大。
二、煅燒浸取法
煅燒浸取法適用于我國青海硫酸型鹽湖的提鋰，將鹵水蒸干得到含Mg、Li、K、Na的混鹽，煅燒水浸后得到鋰和一價離子鹽溶液，向浸出液中分別加入石灰乳、純堿，沉淀得到碳酸鋰，鋰的收率為90%左右。
煅燒浸取法蒸發水量大，噴霧干燥和高溫煅燒能耗高，產生的氯化氫氣體對設備腐蝕嚴重。
煅燒浸取法工藝流程
三、溶劑萃取法
溶劑萃取技術具有效率高、連續性強、操作簡單、固定成本投入小等優點，在高鎂鹽湖鹵水提鋰應用方面得到了快速發展。從鹵水中萃取鋰的體系有單一萃取體系和協同萃取體系兩類。
將鹽湖鹵水經鹽田日曬，得到的濃縮鹵水經酸化后進入萃取槽，采用TBP(磷酸三丁酯)為萃取劑，HCl為反萃取劑, FeCl3為絡合劑，經多級逆流萃取洗滌、反萃取、洗酸等階段，得到的反萃取液經成品工序的蒸發濃縮、焙燒、浸取、去除雜質, 再蒸發濃縮、純堿沉淀制取Li2CO3產品。
此法最大的優點是適合從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提取碳酸鋰，但是在萃取工 藝中需要處理的鹵水量大、對設備的腐蝕性較大，對設備材質的要求較高。
溶劑萃取法工藝流程
四、膜分離法
電滲析和納濾膜分離作為兩項新型環保型技術得到了快速發展并應用于鹽湖鹵水提鋰中。
將鹽田日曬得到的含鋰濃縮鹵水經過一級或多級電滲析器，利用一價選擇性離子交換膜進行循環工藝濃縮鋰，加入純堿沉淀碳酸鋰，提鋰母液可循環利用。而納濾膜能夠選擇性透過一價離子并截留二價離子，特別適用于高鎂鹽湖鹵水鋰/鎂分離。
納濾膜分離
雖然膜分離提鋰技術步驟簡單、試劑耗量低、清潔無污染，但膜成本較高，膜中毒問題以及使用壽命短的問題都亟待解決。
五、離子交換與吸附法
離子交換與吸附法是采用高選擇性的吸附劑吸附鹵水中的Li+，洗脫后經過除雜純化、濃縮、沉淀等工序得到鋰產品。該方法具有工藝簡單、能耗較低、選擇性好、收率高、對環境污染小等優點。
通常選用的吸附劑有鋁基吸附劑、離子篩型氧化物吸附劑和層狀吸附劑等，其中鋁基吸附劑已應用于工業化生產。
雖然吸附法提取碳酸鋰的生產工藝比較簡單，能耗較低，但是采用的吸附劑多為粉末狀，其流動性、滲透性較差，溶損率也相當大，只有解決造粒和溶損問題才可能實現大規模工業化生產。
離子交換與吸附法工藝流程
六、鹽析法
鹽析法是將鹽湖鹵水濃縮后得到飽和鹽溶液，向溶液中加入鹽析劑，使雜質結晶析出，達到分離鋰的目的。
鹽析法較傳統沉淀法成本較低，具有一定的技術可行性，但是工藝過程需在封閉條件下進行，對設備的耐腐蝕性要求高，因為析出固體夾帶鋰，所以鋰的回收率較低，該技術還不足以應用于實際。
七、碳化法
碳化法是針對低鎂的碳酸型鹽湖開發的工藝，利用碳酸鋰、CO2和水反應生成溶解度更大的碳酸氫鋰，將Li+與其他雜質分離。
碳化法工藝流程
總結
我國的鋰資源絕大多數存在于鹽湖鹵水中，但由于鹵水成分復雜、鎂鋰比較高，目前提鋰工藝仍以固體型鋰礦提鋰為主，鹽湖鹵水提鋰工藝仍需一步研究開發。
盡管研究開發了許多工藝適應于高鎂鹽湖鹵水，但普遍存在一些不足和問題，影響其大規模工業化應用。相比而言，溶劑萃取工藝和膜分離工藝在高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰方面具有能耗低、連續性強、工藝簡單等優勢，更具有發展前景。新型萃取體系與新型膜的開發和利用是兩種方法的關鍵。
參考來源：
1. 從鹽湖鹵水中提取與回收鋰的技術進展及展望，蘇慧、朱兆武、王麗娜、齊濤（中國科學院過程工程研究所，濕法冶金清潔生產技術國家工程實驗室；中國科學院綠色過程與工程重點實驗室；中國科學院大學化工學院）；
2. 碳酸鋰生產工藝的研究進展，祝增虎、朱朝梁、溫現明、諸葛芹、凌寶萍(中國科學院青海鹽湖研究所、曲阜師范大學）；
3. 鹽湖鹵水提鋰工藝技術研究進展，葛濤、徐亮、孟金偉、宋羿、王家保、趙卓（安徽工業大學冶金工程學院）。
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