长江有色金属网 > 有色知识 > 锂资源提取途径及技术

锂资源提取途径及技术

   来源:

随着众多企业进入新能源汽车领域,动力锂电池驶入快速发展车道,多企业跨界布局锂电,作为锂电池的核心原料锂的需求量越来越大,各企业间的“抢锂”大战不断持续。

  随着众多企业进入新能源汽车领域,动力锂电池驶入快速发展车道,多企业跨界布局锂电,作为锂电池的核心原料锂的需求量越来越大,各企业间的“抢锂”大战不断持续。在锂电池的产业链中,锂资源成为关键。谁占有了锂资源,谁就拥有了定价权。

  长期以来,锂资源主要由锂矿石提供,但目前锂矿石资源日益枯竭,导致锂成本大幅增加。

  在自然界中,锂元素主要存在于矿石、盐湖卤水、海水中。其中盐湖、海水中的锂占据地球锂储量的90%以上,具有巨大的开发价值。

  我国锂资源三分之二贮存于盐湖卤水资源中,因盐湖卤水具有高镁锂比特征,给锂的提取带来了较大困难。

  但随着盐湖提锂技术的不断突破,从盐湖、海水提锂将变得越来越容易。盐湖锂将是未来提供锂的重要来源。

  解决锂资源紧缺,布局多途径的锂源提取技术将是今后锂资源发展的方向。

  一、从锂矿中提炼锂的技术

  由于锂矿石中含锂量低,而且提炼锂需要煅烧、溶解等,不但能耗高,而且污染大。因此锂矿石提炼锂的关键是采用在低成本、无污染条件下选矿浓缩,以此来降低后续提炼的能耗。采用的技术有:

  (1)重力分级筛选。

  (2)进行磁选浓缩。

  (3)超细化分选。

  (4)选矿铺捉剂。

  (5)优化硫酸溶出工艺。

  (6)高压裂解、高压蒸汽使矿石中的锂快速溶出。

  二、从盐湖水中提炼锂的技术

  盐湖水中锂常以离子形式与大量的碱金属,碱土金属离子共存。由于他们的化学性质非常相近,使得从中分离提取锂十分困难,尤其是高含量Mg2+的存在,使分离Li+的技术更为复杂,镁锂分离是卤水提锂的瓶颈。吸附法是目前卤水提锂的较佳选择。但现有技术无法做到以较低投资成本连续稳定地实现镁锂分离和锂的浓缩,在大量除去镁的同时,将锂浓缩并显著降低吸附提锂洗脱液中硫酸根等杂质含量。所以,提锂洗脱液的除镁浓缩问题是限制吸附法生产的瓶颈问题,甚至影响到吸附法提锂的推广应用。采用的技术有:

  (1)沉淀法。针对高镁盐湖采用沉淀镁成本高、需要碱量大,杂质难以分离的缺陷,选用与锂发生沉淀的物质(不与镁发生沉淀),如中南大学采用活化铝与锂发生沉淀将锂提取出。

  (2)吸附法。吸附法工艺简单、回收率高,尤其适合于分离大体积、低目标离子浓度的液相体系,从经济和环保角度考虑很具有优势,尤其适合高镁锂比盐湖卤水以及组成复杂的海水卤水体系。关键是制备稳定性高,化学稳定性好,在高盐度的卤水体系和强酸洗脱系统中保持结构稳定的吸附剂。如:

  无定型氢氧化物吸附剂(氢氧化铝吸附剂、氢氧化铝-活性炭复合吸附剂)。

  离子筛型氧化物吸附剂(MnO2离子筛、氧化锰-活性炭复合吸附剂)。

  改进配位体材料进行吸附(冠醚、杯芳烃、磷酸酯)。

  以锂离子为模板制备锂离子直径大小的微孔吸附剂。

  锂离子微孔膜吸附等。

  (3)电渗析法。利用电渗析配合双极膜分离一价和二价金属离子。如钙离子和戊二醛改性海藻酸、壳聚糖制备双极膜;石墨烯膜电渗析;生物离子快导体膜电渗析。

  三、从海水中提炼锂的技术

  因为海水中含锂浓度很低,从海水中提取锂,成本是从盐湖中提取锂的十几倍以上。因此海水浓缩是关键。但限于海水体量大,因此浓缩不建议使用化学原料,而是采用物理过滤和吸附。采用的技术有:

  (1)正渗透浓缩。利用天然或人造的半透膜,由低溶质浓度侧传递到高溶质浓度侧,实现海水浓缩。正渗透过程无需外加压力,通过具有高渗透压的汲取液,可以透过半渗透膜将水分子自发的由低渗透压的原水侧汲取出来,而且将原水中的其他溶质截留。

  (2)改进吸附剂的吸附捕捉性能。如用粉末状离子型锰氧化物、介孔硅基材等作吸附基体,通过表面改性和造粒(与PVC造粒)使其具有可重复使用性和机械性能,提升捕捉性,从海水中将锂吸附出来浓缩,最后经电透析,提炼成碳酸锂。

  (3)离子导电体作为分离膜。通过在离子分离膜两侧供给海水和不含锂的回收溶液(稀盐酸),使海水和回收溶液之间产生锂浓度差,海水中的锂就会移动到回收溶液中。锂离子移动到离子传导体中,电极间会流过电子,产生电。离子传导体采用的是含有锂、铝、钛、锗、硅、磷、氧的NASICON型晶体结构陶瓷。其原理类似“电池”,但又不同于电解,不使用电力。

  (4)磁性纳米离子筛浓缩。

  (5)太阳能蒸发。将太阳能与分离膜结合,低成本从海水中提取锂。

  (6)利用嵌锂材料电析收集锂。利用锂电池常规的嵌锂材料(磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂等)通过电析,将海水中的锂直接收集。

  (7)双层金属氧化物过滤。利用双层金属氧化物层间隙阻隔镁离子、透过锂离子的特性,直接过滤海水。

  四、从其他资源中提炼锂

  锂资源除了在锂矿、盐湖、海水中存在,在其他废弃资源中也占有一定比例。因此发掘锂资源对发展锂电池极其重要。

  (1)发掘含锂矿石:根据锂镁共生、锂铝共生选锂矿,进行筛选浓缩;包括锂辉石、锂云母、锂霞石、锂磷铝石、粉煤灰、火山灰。

  (2)从地热浆中提炼。

  (3)从海水淡化残渣中提炼。

  (4)从开采油气的废水中提取镁锂。

  (5)从海底植物中提炼锂。

  (6)废弃电池回收提锂。

  锂资源作为稀缺资源,具有高度的战略意义,未来围绕锂资源的争夺战会越来越激烈。因此布局多途径的锂资源提取技术意义重大。特别是我国盐湖锂资源储量丰富,开发潜力巨大,提早布局相关的盐湖提锂技术对锂电池企业具有重要的战略意义。

锂资源

【免责声明】此文章仅供读者作为参考,并请自行承担全部责任。出于传递给读者更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿件涉及版权等问题,请在两周内来电或来函与长江有色金属网联系。