商业锂产品概述

美国Lithium America的Cauchari-Olaroz项目在阿根廷的锂盐水池。 美洲锂电©2013

数十年来,商业锂生产依赖于矿石来源,如锂辉石,花岗岩和锂云母。 然而,从这些来源中提取锂比从含锂盐水中提取金属要昂贵得多。 事实上,从硬岩中提取锂的成本估计是盐水生产的两倍,解释了为什么大多数此类资源自21世纪初以来已被定价出市。

撒拉盐水可以被描述为含有高浓度溶解盐(如锂,钾和钠)的地下储层。 这些通常被发现在被称为撒拉族的干燥湖床表面之下。

锂由盐水,锂辉石和粘土加工而成。

处理从盐水

为了从盐水中提取锂,富含盐的水必须首先被泵入地表,形成一系列蒸发池,太阳能蒸发在几个月内发生。 由于盐水卤水天然存在于高海拔地区和低降雨量地区,因此太阳蒸发是沉淀盐类的理想且具有成本效益的方法。

钾通常首先从早期的池塘中收获,而后期的池塘中锂的浓度越来越高。 经济的锂源卤水通常含有从百万分之几到百万分之七百的锂。

当蒸发池中的氯化锂达到最佳浓度时,将溶液泵入回收装置,在该装置中萃取和过滤除去任何不需要的 。 然后用碳酸钠(苏打灰)处理,从而沉淀碳酸锂。 将碳酸锂过滤,干燥并准备好输送。

剩余的多余盐水被泵入水中。

碳酸锂是一种稳定的白色粉末,它是锂市场的关键媒介,因为它可以转化为特定的工业盐和化学品,或加工成锂金属。

加工来自锂辉石

与盐水卤水源相比,锂辉石和其他矿物中的锂提取需要各种湿法冶金工艺。

例如,在澳大利亚开采锂辉石的银河资源首先在旋转煅烧窑中粉碎和加热矿石,以便将锂晶体相从α转化为β(一种称为爆裂的过程)。 这可以使矿石中的锂被钠置换。 将所得的锂辉石浓缩物冷却并研磨成细粉末,然后与硫酸混合并再次烘烤。 一个增稠器 - 过滤器系统然后从浓缩液中分离废物,同时沉淀从该溶液中除去镁和钙。

最后,加入苏打灰并结晶碳酸锂,加热,过滤并以99%纯度的碳酸锂干燥。

从粘土处理

从粘土中提取锂可能有多种方法。

选择采用哪种方法取决于所考虑的特定原材料的性质。 尽管已经使用了许多锂提取工艺,但目前大多数工艺已经开发用于伟晶岩原料,并且可能不能完全有效地从粘土原料中提取锂。 矿业局研究调查了石膏 - 石膏焙烧和氯化物焙烧,以从锂辉石和镁橄榄石中提取锂。

探索从粘土中提取锂的技术包括水解,水热处理,酸浸,酸洗水浸,碱性焙烧 - 水浸,硫酸盐焙烧 - 水浸,氯化物焙烧 - 水浸和多试剂焙烧 - 水浸。 然而,尽管进行了测试,粘土还没有被证明是成本可行的,并且没有在商业上进行。

最后,从盐水中提取锂很便宜,但速度很慢,锂辉石价格昂贵但速度很快,并且粘土在规模上尚未得到商业验证。 目前正在研究一些破坏性的新型锂萃取技术(包括浸出,溶剂萃取,地热萃取和电解),但研究结果太不确定,无法在商业上使用。

将锂转变为金属

将锂转化为金属是在使用氯化锂的电解池中完成的。

氯化物与氯化钾以55%氯化锂与45%氯化钾的比例混合,以产生熔融共晶电解质。 加入氯化钾以提高锂的电导率,同时降低熔化温度。

当在约450 ℃下熔融并电解时,释放氯气,而熔融锂上升至电解质表面,收集在铸铁罩中。 所产生的纯锂用石蜡包裹以防止氧化。 碳酸锂与锂金属的转化率约为5.3至1。

全球锂产量

尽管智利和澳大利亚是全球最大的锂资源,但美国,阿根廷和中国也是主要生产国。 锂的市场主要由四家公司:智利的SociedadQuímicay Minera de(智利),Talison(澳大利亚),Chemetall(德国)和FMC(美国)主导。 碳酸锂一般以三到五年的时间从​​矿工到炼油厂销售,包括上述那些生产和销售下游化学品和锂金属的炼油厂。

2017年,全球(全球)锂产量(不包括美国产量)达43,000公吨。