以锂矿石为原料提取锂、铷、铯等有价金属的方法介绍

锂及其化合物在各领域应用广泛。近年来，随着新能源电动汽车进一步推广，锂市场需求量不断增加，从基性岩石含锂矿物中提取锂越来越受到关注。

自然界中，含锂矿石主要包括锂云母、锂辉石和透锂长石等。以锂矿石为原料提取锂、铷、铯等有价金属的方法主要有石灰石法、硫酸法、硫酸盐法、氯化物法和压煮法等。

石灰石焙烧法

石灰石煅烧法是将锂云母与石灰石混合(一般质量比1:3)，充分研磨后在800℃以上温度下焙烧，使含锂矿石晶型转变，锂云母中难溶性的锂盐转变为易溶于水的锂盐。反应原理如下：

石灰石焙烧法工艺流程图

该法的主要优点是实用性很强，几乎可用于所有锂矿物，缺点是浸出液中锂含量低，蒸发能耗大，锂回收率较低。

硫酸法

硫酸法处理锂矿石需要预先将锂矿石高温焙烧，使其结构由致密变为疏松，再经球磨后与过量硫酸混合，在回转炉中250℃下焙烧溶解，水浸后得粗硫酸锂溶液，经净化、沉锂、蒸发浓缩后获得碳酸锂产品。

硫酸法提锂工艺流程图

优点：能源消耗量低、物料流通量小、生产效率高的特点，特别是液固相易混合均匀、浸出液锂浓度高以及锂、钾的回收率高等。

缺点：浸出溶液杂质含量高，后续的净化负荷量重、技术难度大，以及大量使用硫酸，对设备的防腐蚀性能要求很高。

硫酸盐法

硫酸盐法常用于处理硅酸盐矿物，但用于锂矿石提取锂时，需要经过锂矿石与硫酸钾(钠)混合配料、造球、高温焙烧，将矿石中的锂置换成可溶性的硫酸锂，经稀硫酸浸出，浸出液经净化、沉淀获得碳酸锂。

硫酸盐法提锂工艺流程图

优点：焙烧时间和浸出时间短，浸出液锂浓度高、蒸发量小、能耗低等。

缺点：钾盐消耗量很大，对焙烧温度的要求十分严格。

氯化焙烧法

氯化焙烧法主要是采用氯化剂(氯化钙)使锂矿石中的锂及其他有价金属转化为氯化物，分为中温氯化和高温氯化两种工艺。

中温氯化焙烧法提锂工艺流程图

优点：锂转化率高，能耗低，焙烧时间短，锂、钾等有价金属回收率高,浸出液锂浓度高等。

缺点：焙烧过程对设备防腐要求较高，后期釆用碳酸钠沉锂，大大增加了成本。

压煮法

与硫酸法类似，压煮法处理锂矿石也需要预先对锂矿石进行转型或脱氟焙烧，再将焙烧矿与一定量的Na2CO3混合均匀，在200℃和加压条件下(0.2~2MPa)处理，利用Na置换出Li;然后往水浸料浆中通入CO2，使碳酸锂转化为溶解度较大的LiHCO3;分离残渣后加热溶液，析出碳酸锂产品。

纯碱压煮法工艺流程图

该方法流程较短、成本较低，但对工艺条件及矿物种类的要求较为苛刻。

通过技术创新和改造，进一步降低成本是矿石提锂技术的发展趋势。与石灰石焙烧法相比，硫酸法、硫酸盐法、氯化焙烧法以及压煮法能耗低、锂的浸出率高，具有取代石灰石法的趋势。

参考文献：李军，朱庆山，李洪钟.典型含锂矿物焙烧提锂研究进展.