CAS:554-13-2_碳酸鋰的制作方法

時間：2020-04-27作者：蘇州亞科科技股份有限公司瀏覽：134

CAS:554-13-2,碳酸鋰作為鋰的基礎(chǔ)鋰鹽,較大的消費(fèi)市場是用于玻璃制造和陶瓷生產(chǎn)過程中的添加劑和助熔劑[1]。研究表明,在玻璃制造)))主要是陰極顯像管、耐熱玻璃、玻璃纖微及光學(xué)玻璃的生產(chǎn)過程中,碳酸鋰不僅能降低玻璃的熟化、熔化溫度,提高玻璃的密度和強(qiáng)度,而且還可以改善玻璃的粘性、熱膨脹性等許多重要性質(zhì)[2]。在陶瓷制造過程中,加入適量的碳酸鋰可增加產(chǎn)品的透明度,增加耐磨性,降低膨脹系數(shù)和熔融溫度,減少燃料消耗,延長熔爐壽命[2]。在醫(yī)藥上,經(jīng)過多年的臨床研究及應(yīng)用,碳酸鋰可用作安眠藥和鎮(zhèn)定劑,可**神經(jīng)性厭食、病理性性欲亢進(jìn)、酒癮癥、舞蹈癥、痙攣斜頸、尿崩癥、關(guān)節(jié)炎、癲癇等等,且已成為**狂燥癥的可以選擇藥物[3]。在鋁冶煉工業(yè)方面,用含有0.4% ~1.5%碳酸鋰的炭質(zhì)材料代替普通的活性碳材料作陽極,能將陽極的過電位降低150~200 mV,生產(chǎn)每噸鋁可節(jié)約用電300~600 Kw/h[4]。碳酸鋰還在潤滑劑、充電電池、空調(diào)等行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用[1]。據(jù)預(yù)測,世界鋰鹽產(chǎn)品的需求量每年以6% ~8%的速度穩(wěn)步增長,特別是隨著建材、電子、汽車、信息等產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,碳酸鋰已成為鋰化合物中較重要的產(chǎn)品,以其為基礎(chǔ)原料可以生產(chǎn)各種鋰化合物。近年來,作為鋰離子電池的正極材料,電解質(zhì)使用的高純碳酸鋰越來越受到人們的重視。它是制取金屬Li、LiOH、LiBr等的主要原料。它不僅用于鋰離子電池,而且應(yīng)用于表面彈性波元件材料鉭酸鋰(TL)、鈮酸鋰(NL)單晶等其它方面[5]。生產(chǎn)碳酸鋰因其原料的不同,生產(chǎn)工藝也有所不同。以下詳細(xì)介紹以鋰輝石、鹽湖鹵水、海水各為原料,制取碳酸鋰的生產(chǎn)工藝以及各工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。
 
1碳酸鋰的制備方法
 
1.1礦石提取碳酸鋰
 
不同的鋰礦，其理化性質(zhì)和雜質(zhì)含量差別很大，因此提取碳酸鋰的工藝也各不相同。我國目前主要采用3種方法，石灰石焙燒法、硫酸法和硫酸鹽法。石灰石焙燒法和硫酸鹽法的優(yōu)點(diǎn)是實用性好，適用于分解各種鋰礦；硫酸法的優(yōu)點(diǎn)是碳酸鋰回收率較高，可以處理鋰含量較低的礦石；3 種方法的共同缺點(diǎn)是能耗大，同時要消耗較多的化學(xué)原料，污染嚴(yán)重，相對于鹽湖鹵水提取碳酸鋰成本要高得多。
 
石灰燒結(jié)法是將鋰礦石(一般含氧化鋰 6%以上)和石灰石按一定比例混合磨細(xì)，在高溫下燒結(jié)，經(jīng)濕磨粉碎，用浸洗液浸出氫氧化鋰，再經(jīng)沉降過濾除渣，浸出液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，加入碳酸鈉生成碳酸鋰，再經(jīng)離心分離、干燥，制得碳酸鋰成品。硫酸法是將鋰輝石精礦磨細(xì)后加入濃硫酸焙燒，在浸出液中加入碳酸鈣，經(jīng)泥渣分離、洗滌，洗滌液(硫酸鋰)中加入純堿和石灰乳沉淀 Mg2+、Ca2+，經(jīng)沉降過濾除渣，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，加入碳酸鈉生成碳酸鋰，再經(jīng)分離、洗滌、干燥，制得碳酸鋰成品。硫酸鹽法是將鋰輝石與工業(yè)硫酸鉀按一定比例混合在高溫下燒結(jié)，經(jīng)除渣、溶出，得到硫酸鋰和硫酸鉀溶液，加入碳酸鈉和**，經(jīng)凈化、過濾、蒸發(fā)、分離得硫酸鋰溶液，再加入碳酸鈉溶液，制成碳酸鋰溶液，再經(jīng)洗滌、干燥，制成碳酸鋰晶體。
 
礦石法提取碳酸鋰的產(chǎn)能主要集中在中國，規(guī)模大約在2萬噸/年[6]。四川天齊鋰業(yè)股份有限公司(原四川射洪鋰業(yè)有限公司)[7]，是全國較大的礦石法生產(chǎn)商，其碳酸鋰總產(chǎn)能約為5 000 噸 / 年，其中工業(yè)級和電池級產(chǎn)能各為 2 500 噸 / 年，該公司與澳大利亞的一家鋰輝石供應(yīng)商(礦石品位遠(yuǎn)**國內(nèi)鋰礦石)簽訂了排他性少見供應(yīng)鋰輝石協(xié)議，原料供應(yīng)較為穩(wěn)定。目前礦石法碳酸鋰的成本平均在 3 萬元 / 噸左右。
 
1.2 鹽湖鹵水提取碳酸鋰[8]
 
鹽湖鹵水提取碳酸鋰的工藝方法更多，主要有沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法、碳化法、煅燒浸取法等。
 
沉淀法還可以細(xì)分為：碳酸鹽沉淀法、鋁酸鹽沉淀法、硼鎂和硼鋰共沉淀法等，其中碳酸鹽沉淀法是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的常用方法。
 
碳酸鹽沉淀法依據(jù)的主要原理是碳酸鋰和二氧化碳、水反應(yīng)生成溶解度較大的碳酸氫鋰，將其從鹵水中與其它元素分離。
 
這一工藝對鹽湖資源的要求非常高，低鎂鋰比碳酸鹽型鹽湖適合這種方法。我國西藏扎布耶鹽湖是百萬噸級以上的世界*三大**大型鋰資源鹽湖，也是世界上一的富鋰低鎂的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽型鹽湖。扎布耶鹽湖鹵水中碳酸鋰的進(jìn)一步濃縮富集較困難，中國地質(zhì)科學(xué)院鄭綿平院士[9]針對該鹽湖的鋰資源研究了適用于青藏高原特殊地理環(huán)境的“太陽池”和淡水浸取法技術(shù)，成功地開發(fā)了采用“擦洗-分離-水浸-碳化-熱解”制取碳酸鋰的新工藝，得到的精礦碳酸鋰的含量達(dá)70%以上，鋰的回收率大于70%。該方法具有工藝簡單、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。近年來，扎布耶湖已經(jīng)建起幾平方公里的鹽田，在**上**采用鹽度梯度太陽池生產(chǎn)碳酸鋰。煅燒浸取法采用提硼后的飽和鹵水作原料，經(jīng)蒸發(fā)去水得到含鋰水合氯化鎂混合物，在高溫下煅燒得到含鋰氧化鎂混合物，然后加水洗滌浸取出鋰鹽，用石灰乳和純堿除去鈣、鎂等雜質(zhì)，將溶液蒸發(fā)濃縮，加入純堿沉淀出碳酸鋰，鋰的回收率為 90%左右。煅燒后的氧化鎂渣精制后可得到純度98%以上的氧化鎂副產(chǎn)品。這種方法有利于綜合利用鋰鎂等資源，原料消耗少，但鎂的提取使流程復(fù)雜，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要蒸發(fā)的水量較大、能源消耗大。
 
2 電池級碳酸鋰市場現(xiàn)狀與預(yù)測
 
碳酸鋰的應(yīng)用主要有電池、醫(yī)藥、潤滑油、玻璃陶瓷等領(lǐng)域，其中電池用量較大，2010年約占總用量的30%左右。2010年**碳酸鋰的總產(chǎn)量近10萬噸，其中電池級碳酸鋰不足3 萬噸。今后較長時期內(nèi)，動力鋰離子電池的高速發(fā)展，將會推動電池級碳酸鋰需求量的快速增長，根據(jù)**電動汽車市場預(yù)測估算，至2015年，**碳酸鋰需求量將達(dá)到20萬噸左右，其中電池級碳酸鋰的市場份額將由現(xiàn)在的30%左右提高到50%以上。由于各碳酸鋰生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)大，部分大企業(yè)*該行業(yè)的競爭，特別是隨著中國部分萬噸級項目的投產(chǎn)，產(chǎn)能快速增加，加上工業(yè)級碳酸鋰的需求增長緩慢，將形成供大于求的市場格局，價格將有所下降；電池級碳酸鋰由于市場需求的快速增長，中國在電池級碳酸鋰生產(chǎn)技術(shù)方面未有重大突破或生產(chǎn)成本過高，缺乏市場競爭優(yōu)勢，電池級碳酸鋰的價格將基本保持穩(wěn)定。2010年，中國鋰離子電池的總產(chǎn)量約1000萬kVAh左右，主要為手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電池，動力鋰離子電池約占5%；今后較長時期內(nèi)，便攜式電池仍將維持8%～10%的年增長速度，動力電池將成為鋰離子電池增長的主要推動因素。根據(jù)我國《新能源和節(jié)能汽車發(fā)展規(guī)劃》，2015年我國新能源汽車保有量將達(dá)到50萬輛，中/重度的混合電動車保有量將達(dá)到100萬輛，2020年新能源汽車保有量達(dá)到500萬輛，混合電動車產(chǎn)銷量達(dá)到1500萬輛?！笆濉逼陂g將是我國動力鋰離子電池的起步階段，鋰離子電池的年平均遞增速度將達(dá)到 20%左右，2015年總產(chǎn)量將達(dá)2500萬kVAh左右；“十三五”期間，我國動力鋰離子電池將快速增長，形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)，鋰離子電池的年平均遞增速度將達(dá)到25%左右，2020年總產(chǎn)量將達(dá)7000萬kVAh以上，其中動力電池所占份額將達(dá)到2/3左右。作為鋰離子電池**的原料電池級碳酸鋰，其市場需求的增長將與我國鋰離子電池增長同步，年遞增率將達(dá)到20%以上。
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