正極材料的上游原材料含鋰礦物處于什么樣的發(fā)展階段，鋰礦提取工藝又有哪些發(fā)展呢？

鋰電池主要由正極活物質(zhì)、負(fù)極活物質(zhì)、電解液、隔膜四部分組成，其中負(fù)極活物質(zhì)常使用的是碳材料，正極材料中主要以鋰基材料占主導(dǎo)地位。

隨著世界環(huán)境問(wèn)題加劇，國(guó)家、企業(yè)加快了人類社會(huì)轉(zhuǎn)向清潔、節(jié)能社會(huì)步伐。其中，電動(dòng)汽車的發(fā)展為新鮮的空氣、減少碳排放建立了汗馬功勞，占據(jù)了新能源行業(yè)中一個(gè)重要位置。目前，國(guó)內(nèi)車企都在加速布局動(dòng)力電池，下游的需求迫使對(duì)動(dòng)力電池的材料、工藝要求越來(lái)越高。鋰電池主要由正極活物質(zhì)、負(fù)極活物質(zhì)、電解液、隔膜四部分組成，其中負(fù)極活物質(zhì)常使用的是碳材料，正極材料中主要以鋰基材料占主導(dǎo)地位。那么作為正極材料的上游原材料含鋰礦物處于什么樣的發(fā)展階段，鋰礦提取工藝又有哪些發(fā)展呢？

一、鋰行業(yè)發(fā)展概況

供需要求是產(chǎn)品的核心內(nèi)容，根據(jù)鋰行業(yè)近兩年發(fā)展來(lái)看，其還將繼續(xù)維持高速發(fā)展一段時(shí)間。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017-2018乃至到2019年上半年行業(yè)整體的供需仍然是緊平衡的狀態(tài)。而從歷史經(jīng)驗(yàn)看現(xiàn)有鋰資源生產(chǎn)易因氣候、交通發(fā)生擾動(dòng)，且新資源開(kāi)發(fā)有一定的難度，穩(wěn)定性也存疑，階段性出現(xiàn)供不應(yīng)求局面概率還是比較大。

二、鋰礦物提鋰工藝

在礦物領(lǐng)域中有一百多種含鋰的礦物，但是儲(chǔ)量較豐富、品位較高的鋰礦物中尤以鋰輝石、鋰云母為最。我國(guó)鋰資源分布情況如下表1：

（1）鋰輝石提鋰

鋰輝石精礦中氧化鋰含量約5.0%～8.5%。目前鋰輝石的提鋰產(chǎn)品主要為碳酸鋰，其工藝主要有硫酸法生產(chǎn)工藝、硫酸鹽混合燒結(jié)工藝、氯化鈉焙燒生產(chǎn)工藝、碳酸鈉加壓浸出生產(chǎn)工藝以及石灰石焙燒生產(chǎn)工藝。下面簡(jiǎn)單介紹下主要的生產(chǎn)工藝。

①硫酸法工藝

硫酸法工藝在工業(yè)生產(chǎn)上常用，鋰礦經(jīng)過(guò)磨細(xì)-焙燒-浸出后，加入硫酸鹽除雜過(guò)濾，得到硫酸鋰溶液。利用該溶液制備沉淀的碳酸鋰后洗滌干燥獲得產(chǎn)品。該方法產(chǎn)率較高，且對(duì)鋰礦品位要求不高。硫酸法工藝也同樣可以處理鋰云母。

②硫酸鹽混合燒結(jié)法

將鋰輝石精礦與K2SO4(或CaSO4或兩者混合物)，在一定溫度下混合燒結(jié)，經(jīng)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)后，所配入的硫酸鹽中的金屬元素將礦石中鋰置換生成可溶性的硫酸鹽，主要雜質(zhì)則生成難溶于水的化合物，然后將燒結(jié)后的熟料浸出分離，鋰離子進(jìn)入溶液，經(jīng)凈化、濃縮、沉淀后得到碳酸鋰產(chǎn)品。

③碳酸鈉加壓浸出法

首先將鋰輝石加工制得的β-鋰輝石磨到一定細(xì)度，加入一定量碳酸鈉混勻，在反應(yīng)器中于200℃加壓浸出，之后通入CO2氣體,即生成可溶性碳酸氫鋰溶液，過(guò)濾除去殘?jiān)?沸石)，加熱至95℃逐出CO2,沉淀、過(guò)濾，濾餅烘干得碳酸鋰產(chǎn)品。

④石灰石焙燒法

石灰石焙燒法處理含鋰礦物制取碳酸鋰,生產(chǎn)工藝包括生料制備、焙燒、浸出、洗渣、浸出液濃縮、凈化、結(jié)晶等幾個(gè)主要工序。石灰法的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性很普遍,因?yàn)樗m用于分解幾乎所有的鋰礦物。反應(yīng)過(guò)程不需要稀缺的試劑。

（2）鋰云母提鋰

我國(guó)具有豐富的鋰云母資源，鋰云母精礦中氧化鋰含量約2.0%～5.0%，其中江西宜春的鋰云母資源相對(duì)集中，開(kāi)采條件優(yōu)越，并且含有昂貴的銣、銫資源和大量的有價(jià)資源鋁、鉀和氟。目前鋰云母的提鋰工藝主要有石灰石燒結(jié)法、硫酸鹽焙燒法、氯化鈉壓煮法、硫酸鈉壓煮法、石灰壓煮法等等。

①石灰石燒結(jié)法

石灰石燒結(jié)法流程與鋰輝石提鋰工藝類似，其是最成熟的方法，這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)比較突出：（1）浸出流程短。（2）浸出體系好，是堿性體系，設(shè)備腐蝕小。（3）氫氧化鋰的分離工藝簡(jiǎn)單，鉀、銣、銫的產(chǎn)出率高。同時(shí)其缺點(diǎn)是收率低、渣量大、能耗較高。

②硫酸鹽焙燒法

硫酸鹽焙燒法的產(chǎn)渣量較少，且能耗較低。出產(chǎn)率比石灰石燒結(jié)法高10%左右。但是采用此種方法導(dǎo)致除雜時(shí)間較長(zhǎng)，工藝繁瑣。硫酸鹽是鉀鹽時(shí)適用所有鋰礦，但是鉀鹽比較貴，成本較高。

③氯化鈉壓煮法

氯化鈉壓煮法過(guò)程較為精簡(jiǎn)，與石灰石法相似，排渣量很少。鋰的出產(chǎn)率可以達(dá)到80%。由于采用的含氯體系，對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大，故對(duì)設(shè)備的要求比較高。

此外，還有硫酸法、氯化焙燒法等工藝來(lái)進(jìn)行鋰云母提鋰。鋰云母是個(gè)很復(fù)雜的物質(zhì)，總的來(lái)說(shuō)，如何提高鋰云母品位，減少浸出過(guò)程、分離過(guò)程的渣量，在浸出過(guò)程中盡可能將有價(jià)元素進(jìn)入液相并經(jīng)濟(jì)地將他們分離開(kāi)來(lái)，工藝流程盡可能短，同時(shí)能處理好設(shè)備的腐蝕問(wèn)題是鋰云母提鋰工藝選擇應(yīng)該考慮的問(wèn)題。

三、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)數(shù)十年鋰礦提鋰工藝的研究，我國(guó)提鋰工業(yè)在技術(shù)上有了巨大的成就。對(duì)于鋰礦石來(lái)說(shuō)，鋰的出產(chǎn)率由60%提升到80%以上，排渣量和能耗進(jìn)一步降低，對(duì)我國(guó)鋰電原材料事業(yè)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。此外，還有鹽湖提鋰等新的工藝在起著不可替代的作用。未來(lái)，我國(guó)的礦物提鋰、鹽湖提鋰的技術(shù)將越來(lái)越完善，提高礦物綜合利用效率，從粗獷性的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)加工，高效利用資源是每個(gè)工業(yè)人、礦業(yè)人、地球人的責(zé)任和義務(wù)。讓我們把地球建設(shè)得更美好！