南進(jìn)喜,南 天,劉劍葉,吳進(jìn)方,南東東,曾小毛
(江西南氏鋰電新材料有限公司,江西 萬載 336100)
隨著全球經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國汽車的需求量正逐步提升。因此,鋰資源的消耗量也會變得越來越多。目前,鋰資源已經(jīng)成為了國際礦業(yè)內(nèi)部關(guān)注的熱點(diǎn)。所以在使用的過程中將會有著重要的戰(zhàn)略資源地位。
目前,全球范圍內(nèi)已經(jīng)知道的鋰元素礦物主要有150種[1]。從實(shí)際統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)看,全球中鋰元素的大都集中在一起,也主要分布在南美地區(qū)和澳大利亞地區(qū)。其中,有70%的鋰資源主要存在于鹽湖鹵水中,另外30%主要存在于鋰礦石中。多數(shù)液體的鋰元素分布在其他各大地區(qū)。另外,智利內(nèi)部的鋰元素主要的儲量為760t,其鋰元素的儲量占據(jù)鋰元素的一半以上。其中,中國鹽湖鋰資源的儲量大約占據(jù)350t,也占據(jù)全球鋰元素儲量的28%。
常見的鋰資源的開發(fā)技術(shù)主要包括如下幾種:自然界內(nèi)部含有鋰元素的礦物主要有146種。當(dāng)前具備開發(fā)價(jià)值的鋰元素礦石主要包括透長石、鋰云母和其他幾種石頭。一般而言,鋰礦石鋰是被認(rèn)為已經(jīng)發(fā)展較為成熟的方法。主要的工序包括選礦、提取和加工幾個(gè)步驟。其中,前面兩個(gè)步驟將會發(fā)揮關(guān)鍵的作用。一般而言,其選礦的工藝主要是由“手選”、“浮選”、“磁選”等幾大工藝。大家可以在聯(lián)合幾大工藝之后再運(yùn)用專業(yè)的方式來提取鋰。
(1)石灰法。石灰法最早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代。可以將鋰輝石和石灰石先按照一定的比例進(jìn)行混合,之后再在800℃~900℃的環(huán)境下燒結(jié)成氯酸鉀和碳酸鈣。再直接經(jīng)過濕磨和洗浸之后就可以得到氫氧化鉀溶液。之后再經(jīng)過蒸發(fā)、濃縮和沉淀之后得到有關(guān)的產(chǎn)品。這種方法的制造成本相對較低。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料和泥渣可以被用作建筑材料。
Li2O.Al2O3.4SiO2+8CaO→
Li2O.Al2O3+4(2CaO.SiO2)
(2)硫酸法。可以運(yùn)用硫酸燒法來處理鋰輝石,之后再形成碳酸鋰,在這之后就可以在工業(yè)上被大規(guī)模應(yīng)用。目前,硫酸法仍然為鋰鹽的主要生產(chǎn)方式。在過程中主要可以將β-鋰輝石和硫酸混合之后可以在240℃~300℃的條件下加工,再將其粉碎之后反應(yīng)形成硫酸鋰。等到真正蒸發(fā)濃縮之后再直接加入碳酸飽和溶液,最終就能夠浸潤出碳酸鋰。如果能夠在分離和干燥之后就可以直接得到新的產(chǎn)品。用硫酸法來生產(chǎn)出碳酸鋰的反應(yīng)過程比較短,整體物料也容易更好地混合在一起。
B-Li2O.Al2O3.4SiO2+H2SO4→Li2SO4+
Al2O3.4SiO2.H2O→Li2CO3+Na2SO4
我國的鋰產(chǎn)業(yè)雖然非常發(fā)達(dá),但是發(fā)展的勢頭也一直很猛。但是在實(shí)際發(fā)展的過程中卻沒有直接重視產(chǎn)業(yè)的細(xì)節(jié),整體競爭力仍然不足。目前,我國鋰產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中存在諸多問題。
(1)生產(chǎn)模式較為落后?,F(xiàn)階段,我國的鋰產(chǎn)業(yè)的企業(yè)規(guī)模較小,而且多數(shù)會采用粗放型的生產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)。不能夠開發(fā)出高層次的鋰產(chǎn)品。多數(shù)鋰產(chǎn)品的品種較為單一,甚至沒有形成良好的產(chǎn)業(yè)鏈,整體加工的水平也較差。最終,多數(shù)的鋰資源都已經(jīng)被浪費(fèi)。
(2)鹽湖鋰資源開發(fā)的程度較低。目前,在世界鋰鹽中,鹽湖鹵水鋰將會直接占據(jù)主導(dǎo)的地位,占據(jù)總產(chǎn)量的80%左右。但是,我國鹵水鋰鹽的產(chǎn)量占據(jù)的份額始終較低。從2014年開始,我國的鋰鹽的產(chǎn)量已經(jīng)突破了4萬t,鹽湖鹵水的鋰鹽產(chǎn)量僅僅為1萬t,總體只占據(jù)總產(chǎn)量的23%??梢哉f,用礦石提取鋰仍然占據(jù)主導(dǎo)的地位。正是因?yàn)榍嗖馗咴瓕儆谖覈}湖鋰資源主要集中的區(qū)域,但是因?yàn)樵摰貐^(qū)的自然條件較差,平均的海拔也被控制在4000m左右,其氣候條件也一直較差,交通設(shè)施一直處于起步的階段。目前,高鋰鎂比鹵水的提取技術(shù)還處于初步探索的階段,這也會在一定的程度上讓我國的鹵水鋰不能夠更好地被利用。因此,只有有效地突破鹵水鋰的技術(shù)才能夠解決我國鋰資源不足的問題。
(3)環(huán)境污染較為嚴(yán)重。目前,我國鋰工業(yè)發(fā)展的整體水平不高,甚至?xí)谏a(chǎn)的過程中直接污染環(huán)境。又因?yàn)槿绻玫V石來提取鋰會耗費(fèi)大量的材料。不僅會在之后排放諸多的廢物,還不能夠讓鋰元素更好地被回收。如果單純地采用煅燒法來提取鋰元素,則會在燒取的過程中產(chǎn)生大量的廢氣。其產(chǎn)生的氯化氫也會直接對人體產(chǎn)生危害。因此在實(shí)際生產(chǎn)的過程中會嚴(yán)重地危害周圍的環(huán)境。
(1)通過轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式來更好地優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的鋰元素企業(yè)主要采用“資源-產(chǎn)品-廢物排放”的粗放型生產(chǎn)模式。在開發(fā)我國鹽湖鹵水鋰元素的過程中,應(yīng)該在第一時(shí)間開發(fā)和利用鹽湖中的其他類型礦產(chǎn)資源。并根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況來揚(yáng)長避短,這樣才能夠在第一時(shí)間減少資源的浪費(fèi)。
(2)通過加強(qiáng)企業(yè)合作來打造戰(zhàn)略聯(lián)盟。正是因?yàn)橹袊鴸|部具有產(chǎn)品開發(fā)和精加工的多數(shù)優(yōu)勢,鋰資源的市場也較為發(fā)達(dá)和豐富。但是在實(shí)際生產(chǎn)和加工的過程中,其原材料并未從國外被融入,還是需要依賴鋰資源較為豐富的西部地區(qū)。但是如果我國鋰資源企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,就會在發(fā)展的過程中互相促進(jìn),并更好地進(jìn)行交流和合作。
(3)通過加強(qiáng)科技攻關(guān)來打破國外壟斷。目前,部分高鋰比鹵水的提取技術(shù)已經(jīng)被發(fā)達(dá)的國家所掌握和壟斷,在使用的過程中確實(shí)存在著一定的技術(shù)壁壘。但是,多數(shù)鹵水資源在我國非常豐富。在未來需要通過加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新來促進(jìn)我國鋰產(chǎn)業(yè)更好地向前發(fā)展。
根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施過程來看,只有不斷地加強(qiáng)對新能源汽車關(guān)鍵核心技術(shù)的研究才能夠更好地讓動(dòng)力電池技術(shù)更好地發(fā)展。在實(shí)際發(fā)展的過程中,更需要通過大力推進(jìn)電池技術(shù)的創(chuàng)新,才能夠讓動(dòng)力電池系統(tǒng)變得更加安全和可靠。只有加快研制與動(dòng)力電池相關(guān)的正負(fù)級和電解質(zhì)有關(guān)材料的研究,才能夠更好地發(fā)展新能源電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)。隨著國家不斷地加強(qiáng)對新能源電動(dòng)車的推廣,廣大電子行業(yè)正對高容量的電池有更大的需求。高純度鋰產(chǎn)品的消耗量也會隨之增大。在未來,更需要高效地利用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的礦石鋰和鹽湖鋰才能夠更好地提升資源的自給率。