锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂工艺设计

通过分析锂云母矿石物料成分与提锂工艺技术现状,创新提出一种锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂技术。从工艺流程、主要设备、技术指标、生产过程污染控制等方面,对所设计的利用该新技术从锂云母中提锂的工艺进行系统分析。采用该工艺技术可实现锂云母中Li、Rb和Cs的高效提取,三者的总回收率分别达到80.3%、54%和61%。

盐湖提锂工艺研究进展

随着电动汽车的快速发展,对锂资源的需求急剧增加。可开采的锂矿石资源稀缺且提取工艺复杂,而盐湖卤水中锂资源储量丰富,因此提高含锂盐湖利用率具有重要的经济意义。概述了锂资源的性质、作用、分布以及面临的挑战,论述了沉淀法、萃取法、电渗析法、电化学法以及吸附法在盐湖提锂方面的研究进展。

四川高含硫气田产出水提锂工艺技术探索

四川某气田具有高含硫、局部存在底水的特征,气田伴生水日产1000 m^(3)左右,均属于高矿化度型卤水。地层水经过气田低温蒸馏站处理,产生的母液中锂元素含量约为0.25 g/L,远高于单独开采锂的工业品位,具有一定的经济价值。本文针对气田低温蒸馏站母液,围绕电化学脱嵌提锂法,实验配套了产出水除硫、除杂等预处理工艺,研究开发了高含硫气田产出水电化学脱嵌法提锂工艺技术,形成了提锂、沉锂、碳酸锂制备一整套工艺技术路线。根据实验结果,本文的提锂方法具有极佳的选择性提锂效果,地层水锂浓度可降至0.05 g/L以下,锂的直收率均在80%以上。电解材料的吸附容量单周期可以将富锂液的锂浓度浓缩到5 g/L,杂质离子截留率均在98%以上。该方法所得富锂液Li^(+)浓度高、杂质含量低,后续处理方便、成本低,该工艺完全能够满足气田低温蒸馏站母液提锂的需求。本文所形成的提锂方法为该类气井锂资源经济开发作出了有益的尝试,对促进气田开发成本有效降低具有重要示范意义。

优先提锂湿法工艺回收废旧磷酸铁锂电池

文章详细介绍了一种优先提锂湿法回收碳酸锂的工艺流程,先用碱除铝,再酸浸分离磷酸铁,除杂后沉锂,工艺流程简化、试剂消耗量小、锂浸出选择性较高,工艺经济效益相对更好,可以为磷酸铁锂电池回收企业提供一种工艺流程简化、试剂消耗量小、锂浸出选择性较高、工艺经济效益相对更好的工艺技术路线。

锂辉石提锂工艺现状及晶型转化研究进展

矿石提锂由于反应效率高、生产周期短,是制备高端锂材的主要方法之一。锂辉石因其氧化锂品位高是矿石提锂的主要来源。开发高效锂辉石提锂工艺对于保障锂行业可持续发展具有重要意义。通过对典型的锂辉石提锂工艺,包括硫酸法、石灰石烧结法、硫酸盐法、氯化焙烧法、碱性压煮法和氟化学法等研究现状进行阐述,充分探讨各提锂工艺的反应原理、工艺参数、反应效率等,客观分析总结现有工艺的优缺点,并对锂辉石提锂工艺的改进进行总结展望。此外,对提锂过程中涉及的晶型转化的研究进展进行分析,重点对相变过程中γ相的生成及对相变路径的影响因素进行系统讨论,为指导α锂辉石短流程甚至无相变制备锂盐产品提供指导。

纳滤膜在盐湖提锂领域的研究进展

中国锂(Li)资源消耗量占全球消耗量的40%,然而其产能仅满足工业需求的20%,80%的Li需要进口,研究新一代提Li技术迫在眉睫。纳滤(NF)膜具有选择性离子分离能力,在Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离中表现出突出的潜力。商用NF膜多荷负电,受Donnan效应和静电引力影响,其对正离子的分离能力有限。近年来的研究发现,荷正电NF膜可以有效分离具有相似水合物离子半径的Mg^(2+)和Li^(+)。该文介绍了NF膜中离子传输理论和选择性筛分机理,综述了商用NF膜在盐湖提Li领域的研究现状及不足,分析了荷正电NF膜的制备方式(包括胺单体的选取、纳米材料掺杂、引入中间层及表面接枝等)对提升Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离性能的影响规律。最后,总结了荷正电NF膜在实际工程应用中的挑战和前景。

锂云母选矿及提锂进展综述

锂云母提锂对全球锂盐供应具有重要的作用。文中综述了锂云母的物理选矿富集以及从锂云母精矿化学提取碳酸锂的方法。锂云母选矿以浮选法为主,常规阳离子捕收剂对捕收条件要求严格,需研究新型阳离子捕收剂、不同阴离子捕收剂的组合捕收以提高捕收效率。锂云母化学提锂中硫酸盐焙烧法是目前提锂最成熟的方法,石灰石焙烧法由于其耗能大、成本高被市场淘汰;硫酸法浸出率高,但处理废液需大量碱中和;氯化焙烧法和压煮法对设备要求高,工艺操作性差。展望未来,下一步锂云母提锂技术应着重于强化有价金属提取,生产高附加值产品,锂渣的高值消纳以及伴生资源综合利用。

国内外提锂技术研究进展及应用

随着双碳政策的实施,新能源汽车产业快速发展,高容量的锂电池得到了大规模的应用,因此,绿色、高效的提锂技术成为决定最终锂资源回收经济效益的关键因素。根据资源类型的差异,提锂技术可分为盐湖卤水提锂和矿石提锂技术两种。盐湖卤水主要用于生产工业级的碳酸锂,工艺流程简单,成本较低,但其生产条件较差,常伴随较高的Mg/Li。盐湖卤水提锂技术主要分为分步沉淀法和吸附法两种,分别用来处理低、高Mg/Li盐湖卤水资源。锂辉石、锂云母、锂黏土等锂矿石主要用于生产电池级碳酸锂,提锂工艺成熟,但生产成本高,环境污染较为严重,目前常用的工艺为硫酸焙烧法、硫酸盐培烧法、氯化焙烧法、石灰石焙烧法和碱性压煮法。结合盐湖卤水、锂辉石、锂云母和锂黏土等目前主要的锂资源,从资源储量分布、典型工艺流程、代表性矿山项目以及相应的运营成本分析等方面详细阐述了国内外锂资源提锂技术的研究和应用现状,并通过对不同锂矿资源开发技术在应用过程中的优缺点对比分析,从工业应用价值的角度来阐述现有技术中制约提锂效率的关键因素,并据此提出了不同锂资源提锂技术未来的发展方向,为提锂技术的优化更新提供相应的参考。

CaO和Na_(2)SO_(4)对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控

当前锂辉石提锂工艺主要采用高温转型—硫酸化焙烧法,通常需要1100℃左右转晶焙烧及硫酸化焙烧工序,存在能耗高、工艺流程长等问题。提出了一种以CaO和Na_(2)SO_(4)为混合助剂的一步低温焙烧法从α-锂辉石提取锂的工艺,进一步优化了助剂用量及焙烧温度。结果表明:在焙烧温度900℃、焙烧时间2 h,50%Na_(2)SO_(4)和6%CaO混合助剂作用下,锂浸出率达94.97%。借助XRD、FT-IR、SEM-EDS等分析方法明确了混合助剂对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控机理为:CaO在低温可与α-锂辉石反应生成钙长石及石英,破坏锂辉石的稳定结构,降低了α-锂辉石转型温度,Na_(2)SO_(4)与石英、锂辉石进一步反应生成钠长石和可溶性NaLiSO 4。该工艺显著降低了锂辉石的焙烧温度,实现了锂的短程高效提取,具有重要的应用价值。

机械研磨强化废旧锂电材料的选择性提锂

锂离子选择性提取是废旧锂离子电池资源化的重要环节,本文通过无氧低温热处理-机械研磨-筛分除杂强化混合电极粉料选择性提锂。通过物相、形貌、表面元素化学形态、粒度变化等分析混合粉料选择性优先提锂的强化机制。结果表明:500℃无氧低温热处理脱除有机黏结剂过程中可同步实现部分锂离子迁移析出,湿式机械研磨可实现大颗粒团聚物的解离,并同步实现16.09%锂离子浸出;机械研磨并筛分处理后,混合电极粉料中铝含量由3.25%降为0.63%(质量分数),铜含量由2.75%降为0.48%(质量分数);机械研磨可有效促进石墨与正极材料的还原反应过程,强化电极材料中锂离子的迁移析出。低温焙烧-机械研磨-筛分除杂预处理后,混合电极材料还原焙烧-水浸选择性提锂效率由76.81%提升至86.08%。

电辅助吸附法提锂电极循环稳定性试验研究

电辅助吸附法提锂是一种重要的盐湖提锂方法,其核心是吸附电极,吸附电极在多次提锂过程中的循环稳定性会显著影响其使用寿命,进而影响提锂的运行成本。然而电辅助吸附法提锂研究大多关注吸附电极单次提锂性能,忽略了电极循环稳定性的影响。基于此,开展了电辅助吸附法中的离子捕获系统试验,提出了镍钴锰三元电极在多次提锂循环过程中的电极脱落物理模型,即在多次循环过程中,三元电极初级晶粒首先出现裂纹,暴露出内部的二级晶粒,电压过高将导致二级晶粒出现裂纹而失效,通过控制吸附解离过程中的截止电压在1 V以下可以较好地维持电极材料的循环稳定性。

废旧三元正极材料葡萄糖还原焙烧优先提锂工艺

以废弃三元锂离子电池正极材料(spent-NCM)为研究对象,葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为焙烧剂,采用焙烧—水浸工艺实现锂的选择性优先浸出。结果表明,在600℃焙烧90 min、C_(6)H_(12)O_(6)与spent-NCM质量比25%、浸出液固比20 mL g的条件下,spent-NCM中的有价金属元素转变为水溶性的Li_(2)CO_(3)和不溶性的Ni、Co和MnO,焙烧产物经水浸可选择性优先分离Li,Li的浸出率为95.62%。

基于磷酸铁锂提锂渣的电池级磷酸铁制备工艺研究

针对磷酸铁锂电池回收中只回收锂而提锂渣中因含铝杂质导致大量磷酸铁无法回收利用的难题,提出了一种硝酸浸提磷酸铁的新工艺。通过甲醇电解还原及氢氟酸沉淀技术,在反应时间70℃、反应时间60 min条件下铁浸出率达到93.4%,制备的磷酸铁中铝含量仅为72 mg/kg,磷酸铁各项指标满足HG/T 4701—2021电池级磷酸铁标准,该方法为提锂渣资源回收提供了有效方案。

离子液体/金属盐萃取体系用于高镁卤水提锂的研究

通过研究不同金属盐共萃剂、不同萃取体系对锂镁萃取率及离子液体阳离子损失率的影响,确定出最佳的萃取体系为1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C_(8)mim]PF_(6))/六氟磷酸钠(NaPF_(6))/磷酸三丁酯(TBP)。考察了[C_(8)mim]PF_(6)浓度、NaPF_(6)浓度、相比对[C_(8)mim]PF_(6)/NaPF_(6)/TBP萃取体系锂镁萃取率及离子液体阳离子损失率的影响,确定最佳的[C_(8)mim]PF_(6)浓度为0.2 mol/L,NaPF_(6)浓度为0.2 mol/L,两者相比(体积比)为2.5;在最佳萃取条件下,锂的单级萃取率为80.5%,镁的单级萃取率为6.5%,离子液体阳离子损失率为2.6%。最佳反萃盐酸浓度为1.0 mol/L,反萃相比(体积比)为2.5;在最佳反萃条件下,锂和镁的反萃率分别为95.2%和99.0%。[C_(8)mim]PF_(6)/NaPF_(6)/TBP萃取体系能够实现锂的高效萃取,并且能够降低离子液体中阳离子的损失率,其可为用于高镁锂比卤水提锂的新型离子液体/金属盐萃取体系开发提供借鉴。

盐湖提锂关键技术发展态势研究

全球70%以上的锂矿以盐湖形式存在,对盐湖提锂技术进行全面系统梳理至关重要。以基金项目(探索研究)、会议论文(前沿研究)、科学论文(基础研究)、专利文献(应用研发)等公开文献数据为基础,基于创新价值链不同环节的表征物及其相互之间的知识关联关系开展了盐湖提锂重点领域全球发展态势分析,通过多源数据的融合与关联挖掘,描摹驱动技术进步的科学知识演变过程,跟踪前沿技术萌芽、发展、突变的演化轨迹,研判盐湖提锂未来产业与技术重点发展方向。分析结果表明,盐湖资源提取技术主要集中在吸附法、膜分离法、萃取法等技术方向上,另外沉淀法、电化学法、渗析法、结晶法、离子交换法也有一定的研发布局;此外,技术融合及各种技术工艺路线组合应用特征明显。

锂辉石相变过程对提锂的影响

锂辉石的晶型转化焙烧(焙烧转型)是传统提锂工艺的先决条件和基础。对α-锂辉石转变为β-锂辉石晶型的过程进行热力学分析,利用HSC软件模拟探讨吉布斯自由能随温度变化的关系,结合热重谱图证明α-锂辉石的焙烧温度需高于800℃才能发生晶形转变,验证焙烧温度是影响焙烧转型的关键因素。考察不同焙烧条件和对锂浸出率的影响。结果表明,在焙烧温度1050℃、焙烧时间60 min的条件下,锂辉石的晶转率最高可达98.94%,锂浸出率可达97.88%,并通过XRD和SEM分析锂辉石的物相和形貌变化。

废锂离子电池碳热还原优先提锂工艺优化

对废旧三元锂离子电池正极材料采用碳热还原-通二氧化碳水浸的工艺进行优先提锂。本文采用单一变量法探究焙烧过程中焙烧温度、焙烧时长、有效加碳量及水浸过程中水浸时长、水浸固液比、二氧化碳流量、逆流水洗级数等参数改变带来的金属元素浸出率的影响。在焙烧温度700℃、焙烧时长120min、有效加碳量(75.56%含碳量的炭粉)为14%(质量分数)、液固比10mL/g、水浸时长180min、二氧化碳通入量100mL/min、三级逆流水洗的最佳条件下,可以达到锂的浸出率为96.31%,钴、镍、锰金属的浸出率均低于0.1%。同时考察了该工艺对于不同型号的废三元锂离子电池回收的适用性,发现提锂效果均在90%以上,具有良好的原料适应性。此外,通过X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜探究碳热还原前后的物相变化。

油气田卤水提锂工艺技术研究进展

介绍了中国目前油气田卤水分布状况和提锂工艺技术,分析各技术的优缺点,探讨适合油气田卤水实现产业化应用的提锂技术,并研判了油气田卤水提锂技术的发展方向,对油气田卤水提锂工艺技术未来的发展趋势进行了展望。

三元锂电池黄铁矿硫酸化焙烧选择性提锂研究

随着新能源汽车的迅猛普及,锂盐需求呈现急剧增长,进而制约了锂离子电池的快速发展。如何高效回收废旧锂离子电池中的锂元素成为缓解这一矛盾的重要课题。然而,现有的回收工艺更加偏向对镍和钴等金属的回收,导致锂元素在漫长的湿法与冶金工序中损耗严重,回收率较低。针对上述问题,提出采用黄铁矿硫酸化焙烧-水浸法的高效选择性提锂回收方案,以从废旧锂离子电池的三元正极材料中回收锂元素并实现再生利用。该方法不仅缩短了锂回收流程,实现了98.68%的锂回收率,还成功完成了合成碳酸锂的高效增值利用,为废旧锂离子电池中锂元素的回收利用研究提供了有益的借鉴。

废旧锂离子电池真空碳热还原挥发提锂

从废旧锂离子电池中优先提锂可缩短锂的回收流程,是提高锂综合回收率的重要手段,真空还原法可为实现该目标提供新思路。以经拆解后的废旧锂离子电池正、负电极为原料,提出了真空碳热还原挥发提锂的方法,在高温高真空度条件下,利用废旧锂离子电池的石墨负极为还原剂,将三元锂离子电池中的Li_(2)O转化为Li蒸气,挥发并冷凝回收。结果显示:在真空度28 Pa、1200℃保温4 h的优化条件下,锂挥发回收率可达到99.76%。本研究对于废旧锂离子电池真空提锂新技术的开发具有指导作用。