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什么是锂提取及其工作原理?
时间:2021-03-25 07:23浏览次数:

什么是锂提取?

锂是高反应性的碱金属,具有出色的导热性和导电性。  这些特性使其特别适用于制造用于电动汽车和消费电子产品的玻璃,高温润滑剂,化学药品,药品和锂离子电池。然而,由于其高反应性,在自然界中没有发现纯元素锂,而是以盐或其他化合物的成分形式存在。同样,大多数市售锂都可以碳酸锂的形式获得,碳酸锂是一种相对稳定的化合物,可以轻松转化为其他盐或化学物质。

锂盐存在于盐水,矿物矿石和粘土的地下沉积物中,以及海水和地热井盐水/水中。根据定义,锂提取是一组化学过程,其中从样品中分离出锂并将其转化为可销售形式的锂,通常是稳定但易于转化的化合物,例如碳酸锂。大多数锂提取工艺都需要某种形式的开采才能到达富含锂的矿物质或盐水的地下矿藏。

尽管陆地和海洋中的锂都相当丰富,但只有少数几种来源被认为在经济上可行。随着新技术使从替代锂源中提炼更具成本竞争力,这种情况有望在未来几年内得到改变。

锂提取如何工作?

商业锂来自两个主要来源:地下盐水矿床和矿物矿床。锂的提取和处理方法视原料而异,包括以下内容:

常规锂盐水提取

今天,绝大多数锂是从位于盐沼(盐沼)下面的液态盐水储层中提取的,这些盐沼大部分位于南美西南部和中国。其他富含锂的盐水资源包括地热盐水和油田盐水,下面将进行介绍。

锂盐水的回收通常是一个简单但漫长的过程,可能需要花费数月至数年的时间才能完成。需要钻探以进入地下盐沼盐水沉积物,然后将盐水泵送到地表并分配到蒸发池。盐水会在蒸发池中保留数月或数年,直到通过太阳能蒸发除去大部分液态水为止。撒拉尔盐水非常浓缩,除了锂以外,通常还包含钾和钠。工厂通常运营着几个不同年龄的大型蒸发池,并可能在等待锂含量达到最佳浓度以进行进一步处理时,从较年轻的池中提取其他金属(例如钾)。在某些情况下,可使用反渗透(RO)浓缩锂盐水以加快蒸发过程。

一旦蒸发池中的盐水达到理想的锂浓度,就将盐水泵送到锂回收设备中进行提取。此过程取决于盐水领域的组成,但通常需要执行以下步骤:

· 预处理。此步骤通常采用过滤/或离子交换(IX)纯化,以从盐水中去除任何污染物或不需要的成分。

· 化学处理。接下来,可以应用一系列化学溶剂和试剂以通过沉淀分离出所需的产物和副产物。

· 过滤。 然后将盐水过滤以分离出沉淀的固体。

· 可销售的锂。盐水最终用诸如碳酸钠的试剂处理以形成碳酸锂,然后将产物过滤并干燥以供出售。取决于所需的产品,可以使用不同的试剂来生产其他通常销售的锂形式,例如氢氧化锂,氯化锂,溴化锂和丁基锂。

一旦锂提取过程完成,剩余的盐水溶液将返回地下储层。

硬岩/锂辉石锂萃取

虽然在全球锂产量中所占份额相对较小,但矿产矿藏每年可产生近20吨锂。超过100种不同的矿物质含有一定数量的锂,但是,只有五种被积极开采以生产锂。这些包括到目前为止最常见的锂辉石,以及锂云母,花瓣石,闪锌矿和锂霞石。

矿物矿床的锂含量通常比萨拉尔盐水的锂含量高,但是,由于必须从坚硬的岩层中开采,因此开采成本很高。由于从矿物矿石中提取锂涉及更多的能源消耗,化学物质和材料,该工艺的运行成本是盐水回收成本的两倍,这是导致其市场份额较小的一个原因。

从矿石中回收锂的过程可能会因所讨论的特定矿床而异。通常,该方法需要从地球上除去矿物材料,然后加热并粉碎。压碎的矿物粉末与化学反应物(例如硫酸)混合,然后将浆液加热,过滤并通过蒸发过程进行浓缩,形成可出售的碳酸锂,同时将产生的废水进行处理以进行再利用或处置

其他锂提取工艺

除了盐卤盐水和矿产矿石外,锂还可以从其他几种来源生产,尽管目前这种生产还不广泛。这些其他锂来源包括:

· 锂蒙脱石粘土。已投入大量的研究和开发来开发有效的粘土加工技术,包括酸,碱,氯化物和硫酸盐的浸出,以及水的分解和水热处理。迄今为止,这些技术都没有经济上可行的从粘土中提取锂的方法。

· 海水。据估计,在我们的海洋中存在着数千亿吨锂,这使它们成为满足未来锂需求的有吸引力的来源。现有的工艺(包括共沉淀萃取工艺和混合IX吸附工艺)已成功地从海水中萃取锂,而新型膜技术在降低海水萃取成本方面显示出更大的希望

· 能源厂回收的盐水。随着全球对锂的需求增加以及新技术的出现,从地热盐水中回收锂的努力正日益普及。尽管可以根据盐水流的含量进行调整,但是所使用的过程遵循常规的盐水提取方法。

· 回收油田盐水。从油田盐水中提取锂在技术上只是常规盐水提取的另一种形式,区别在于盐水的来源。

· 回收电子产品。锂电池回收并不能真正满足提取的定义,但是,随着需求的增长,锂离子电池回收将成为一种越来越有价值的金属来源。

尽管每种构成潜在的有价值的锂来源,但从中提取盐水的技术尚未发展到足以使它们成为盐卤开采或矿产开采的经济有效或可行的替代方案。

 

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