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。

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。

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。

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。

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%。

含锂资源提锂技术现状及研究进展

锂资源的储量丰富但高度集中,区域性供需错配明显,开发利用技术有限。基于此,对含锂资源分类及其主要特征进行了分析,重点介绍了传统的沉淀法、萃取法、吸附法等盐湖卤水提锂技术以及硫酸法、石灰烧结法、硫酸盐法等矿石提锂技术,分析了这些传统方法的优缺点,并对纳米过滤膜提锂、生物法提锂、电化学离子提锂等新型提锂技术发展方向进行了分析和展望。

国内外提锂工艺综述

对于当前锂电新能源产业而言,上游锂资源紧缺严重掣肘下游产业的健康发展,不断优化锂资源提锂工艺技术,开发低品位锂矿资源是大势所趋。针对现状,本文阐述了目前提锂工艺以及各提锂工艺的优缺点和工业化情况。

预浓缩强化江汉盆地卤水吸附提锂的研究

为提高卤水吸附提锂效率,开发了预浓缩-吸附法提锂工艺。基于50℃、100℃下Na^(+)、K^(+)//Cl^(-)-H_(2)O三元体系相图理论指导,研究了不同蒸发温度条件下卤水中锂的浓度及锂折损率随蒸发率的变化关系,对比了吸附剂对预浓缩前后卤水的吸附效果。结果表明,蒸发过程中溶液中锂浓度和锂折损率不受蒸发温度的影响;蒸发率超过40%后,卤水中锂折损率快速上升;以锰系吸附剂吸附蒸发率40%、锂浓度55 mg/L的预浓缩卤水中的锂,4 h后吸附容量达4.25 mg/g,高于吸附剂对原卤的吸附容量(3.39 mg/g),证实卤水预浓缩处理可以强化吸附提锂效果。

纤维结晶器:提锂技术颠覆型突破

锂被称为21世纪改变世界的“绿色能源金属”和“白色石油”,其战略意义显著。在过去的一个世纪里,锂的开采和加工方式存在高能耗、高化学品消耗、低资源利用率、高环境污染等问题。现在,美国普林斯顿大学开发出一种基于3D多孔纤维绳的卤水提锂新技术,可以大幅减少锂生产所需的土地和时间。文章对该技术的原理、优点进行了评论,同时与我国科研人员独创的“太阳池-立体结晶法”提锂工艺进行对比。该新技术不仅可以提高现有锂盐生产线的产量,还可以扩大锂资源的可开采和利用范围,能应用于以前因锂浓度太低而不具有经济价值的锂资源,例如废弃的油气井和地热盐水,以及拥有广阔锂资源的海洋,同时该技术还可以节省大量的水,比传统的盐田蒸发更环保。相信随着该技术理论和工艺的不断发展,将会颠覆提锂技术,同时推动现有锂行业的蓬勃发展,促进全球新能源产业快速发展。

高硫高硬气田采出水提锂过程关键技术及应用

气田采出水既是含有高盐、高硫、高硬、石油类和复杂有机物的难处理废水,又是具有多种高值元素的矿产资源,其中锂元素作为能源金属备受关注。通过有效预处理和锂吸附法相结合,成功从复杂组分的气田采出水中提取了锂元素,制备成合格的碳酸锂产品,同时处理后出水达到回用水水质要求。实验结果表明,通过高效旋流气浮分离和吹脱塔脱硫处理后,实现油、悬浮物和硫化物去除率分别达到90.4%、92.9%和98.1%;通过高效吸附法实现锂回收率达到88.0%;富锂液通过纳滤膜净化、反渗透和电渗析膜耦合高倍浓缩后,最终制备得到的碳酸锂产品纯度可达到99.8%,产品符合GB/T 11075—2013《碳酸锂》Li_(2)CO_(3)-1级标准。

锂云母提锂技术的研究进展

锂云母是重要的矿石提锂来源,具有开采成本低廉、矿石资源丰富的优势,但由于锂云母提锂工艺自身存在一定劣势,其工业应用发展受到阻碍。本文对现今锂云母提锂技术进行分析,将提锂工艺分为酸法、碱法、盐法、压煮法和其他新型方法,并对不同提锂方法的原理、工艺流程以及优劣势进行了对比。酸法工艺提锂率高,废渣量小,但浸出液中成分复杂,分离纯化难度较大。碱法工艺流程简单,提锂率较高,但对设备要求较高。盐法工艺适用性好,提锂率较高,但成本较高,废渣量大,产生的废气会污染环境。压煮法具有工艺简单、锂浸出率较高的优点,但反应条件苛刻。鉴于上述提锂工艺均存在一定优势及不足之处,因此,在工业化应用时,需针对生产条件、成本和环保等方面因素进行综合分析,选择合适的提锂工艺。

盐湖卤水提锂技术研究进展

随着电动汽车等产业的迅速扩展,对锂原料的需求急剧增加。矿石锂资源濒临枯竭,而盐湖卤水中锂资源储量丰富、开采难度小,迅速成为当前锂盐生产和研究的热点。概述了全球盐湖卤水锂资源的分布、水质特性和提锂方法的应用情况;从反应机理、影响因素、应用效果等方面论述了沉淀法、萃取法、吸附法、膜分离法和电化学法在盐湖卤水提锂方面的研究进展。指出,在现有技术中膜分离法和电化学法具有分离效果好和能耗低等优点,应用前景广阔;而沉淀法和萃取法均存在药剂用量大、环境污染严重等问题;吸附法存在吸附过程缓慢、吸附剂易溶损等不足,导致其在生产中存在较大局限性。最后展望了盐湖锂资源开发的发展趋势,为后续优化提锂工艺提出了建议。

膜技术在盐湖提锂中的进展和展望

随着新能源产业的快速发展,卤水锂资源开发已成为世界范围战略性新兴产业发展的重要内涵。膜分离技术,因其优异的一/二价离子分离性能、良好的环保和经济性,已成为中国高镁锂比盐湖卤水提锂的主流工艺。归纳分析了膜分离技术在卤水体系中的分离机理、研究进展及未来发展方向。新型高性能锂离子分离膜的持续研究发展,必将加速提升中国卤水锂资源的开发水平。

盐湖提锂尾液中锂回收的吸附试验研究

从高镁锂比盐湖提锂生产尾液中回收锂,可实现锂资源高效回收利用,对企业经济效益的提高具有重要意义。以东台吉乃尔盐湖提锂尾液为原料,系统性研究了铝系层状锂吸附剂JW-LAHS对提锂尾液中锂的静态、动态吸附和解吸过程。结果表明,吸附剂的静态吸附容量为7.3 mg/g,镁锂分离因子为27.98;最佳动态吸附条件为床层高度24.8 cm,进料流速3.5 mL/min,此时穿透时间为22.0 min,Li+吸附率大于95%,饱和时间为210 min,饱和吸附容量达到5.5 mg/g,表明锂吸附剂适合从高镁锂比提锂尾液中回收锂。BDST模型能够准确预测床层穿透时间,误差小于8.61%。使用去离子水进行解吸,增大解吸流速能够加速Li+脱出,但对Mg^(2+)的解吸无明显影响。解吸流速为4.6 mL/min,解吸360 min时,Li+解吸率为83.25%,总解吸液的镁锂比值为0.7,仅为提锂尾液(80)的0.88%。循环20次后吸附容量仍能保持原来的82%以上,表明锂吸附剂循环稳定性良好。

全球非常规卤水的提锂技术及产业化研究进展

卤水锂矿是锂电池和电网储能材料的重要原料,也是国家战略性资源。锂产品市场供不应求的现状促使研究者们将锂提取的来源从常规的盐湖卤水扩展到地热卤水和油田卤水等非常规卤水。目前,全球常规卤水的提锂技术已经成功实现工业化应用,而非常规卤水的提锂技术仍然处于产业化开发阶段,尚有大量卤水锂资源未得到开发利用。基于非常规卤水中锂资源分布和组成等信息,剖析了非常规地热卤水和油田卤水直接提锂技术的研究现状,系统总结了沉淀、膜分离、溶剂萃取和吸附等主要提锂技术。此外,对目前国内外非常规卤水的提锂技术产业化现状进行了总结,并对未来非常规卤水提锂技术进行了展望,期望为地热卤水和油田卤水锂资源的绿色、高效开发提供借鉴与参考。

盐湖卤水吸附提锂技术研究进展

随着科技与经济的快速发展,传统资源的提取已无法满足当今新能源产业的需求,锂作为新能源的支柱性资源更是研究热点之一。文中列举了目前国内外盐湖资源状况,介绍了盐湖卤水中吸附提锂工艺的原理和研究现状,其以能耗低、成本低、绿色无污染等显著优势逐渐成为未来获取锂资源的重要方向,综合分析了锰钛系离子筛和铝系层状吸附剂的吸附与解吸机理以及循环稳定性能。简要综述了膜吸附和电化学吸附两类新型锂资源开发技术,并对未来吸附工艺的优化进行展望。

CNT-GO掺杂LiMn_(2)O_(4)膜电极的制备及其提锂性能

针对传统LiMn_(2)O_(4)(LMO)膜电极导电性差及提锂效率低等问题,引入一维碳纳米管(CNT)和二维氧化石墨烯(GO),制备新型CNT-GO-LiMn_(2)O_(4)膜电极(CNT-GO-LMO),CNT与GO通过π-π键相互作用,实现了与LMO活性材料“互联互通”三维致密导电网络结构的构建,使CNT-GO-LMO膜电极具有优异的导电能力和提锂性能。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射等手段对膜电极进行表征,并考察了膜电极在高Mg/Li溶液中的提锂性能,结果表明,CNT与GO的引入有效提高了CNT-GO-LMO的镁锂分离系数和电流效率;与LMO、CNT-LMO膜电极相比,CNT-GO-LMO膜电极展现出更优的提锂性能:平均提锂容量为36.04 mg·g^(-1),提锂速率为1.085 mg·(g·min)^(-1),电流效率为94.73%。

采用盐湖提锂镁渣制备磷酸钾镁骨水泥

针对我国碳酸锂生产过程中会产生大量难以利用的废弃镁渣这一问题,为实现资源的循环利用与绿色发展,实验采用青海盐湖卤水提锂副产品提锂镁渣(B-MgO)与磷酸二氢钾(KH2PO4)制备出用于骨粘接的磷酸钾镁水泥(magnesium potassium phosphate cement,MKPC)。采用M/P(镁磷比)为1.5,W/C(水灰比)为0.18的配合比;利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等温量热仪、强度试验机等试验设备,研究了MKPC的凝结硬化性能、水化温升、水化产物组成与微观结构形貌;探讨了MKPC在模拟体液中抗压强度与抗折强度的发展规律。结果表明,利用盐湖提锂镁渣制备的MKPC骨水泥,凝结硬化时间明显延长,终凝时间达到30 min以上;早强特征明显且强度发展迅速,自然环境中3 h抗压强度达33.5 MPa,28 d抗压强度最高可达107.7 MPa,通过线性拟合得出MKPC骨水泥在自然环境与模拟体液环境中的强度增长关系式;MKPC骨水泥在模拟生理体液中的抗压和抗折强度约为自然环境中的68.1%与71.1%,满足强度要求;当掺加1.5%葡萄糖时,能够将基准MKPC骨水泥的绝热温升从64.7℃降低到42.0℃,满足骨水泥标准对放热温度不超过50℃的要求。