余亮良　黃敏

〔摘 要〕鋰資源的儲(chǔ)量豐富但高度集中，區(qū)域性供需錯(cuò)配明顯，開(kāi)發(fā)利用技術(shù)有限?；诖?，對(duì)含鋰資源分類及其主要特征進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了傳統(tǒng)的沉淀法、萃取法、吸附法等鹽湖鹵水提鋰技術(shù)以及硫酸法、石灰燒結(jié)法、硫酸鹽法等礦石提鋰技術(shù)，分析了這些傳統(tǒng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)納米過(guò)濾膜提鋰、生物法提鋰、電化學(xué)離子提鋰等新型提鋰技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了分析和展望。

〔關(guān)鍵詞〕含鋰資源；鋰礦石；鹽湖鹵水；提鋰技術(shù)

中圖分類號(hào)：TF826.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1004-4345（2024）02-0005-05

Current Status and Research Progress of Lithium Extraction Technology for Lithium-bearing Resources

YU Liangliang， HUANG Min

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract? Lithium resources are abundant but highly concentrated， with obvious regional supply and demand mismatches and limited development and utilization technologies， on a basis of which the paper analyzes the classification of lithium-bearing resources and its main characteristics， focusing on the traditional lithium extraction technology from salt lake brine such as precipitation process， extraction process and adsorption process， as well as lithium extraction from ores such as sulphuric acid process， lime sintering process and sulphate process， analyzing the advantages and disadvantages of these traditional processes. Furthermore， the paper introduces and looks forward to the development direction of the new lithium extraction technologies such as lithium extraction by nano-filtering membrane， lithium extraction by biological method and lithium extraction from electrochemical ions.

Keywords? lithium-bearing resources; lithium ores; salt lake brine; lithium extraction technology

1? ?鋰資源概述

鋰是一種對(duì)民生經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍事有戰(zhàn)略意義的金屬資源，在鋰動(dòng)力電池、冶金鑄造、玻璃與陶瓷、鋰基潤(rùn)滑脂、醫(yī)藥領(lǐng)域以及原子能工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-2]。尤其是近年來(lái)，隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展以及電動(dòng)汽車市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，鋰資源的需求量逐年攀升。根據(jù)SMM統(tǒng)計(jì)，2022年全球鋰電池的需求量同比增長(zhǎng)５２％，鋰資源供應(yīng)量則高達(dá)840 kt。

鋰資源的儲(chǔ)量豐富且高度集中。據(jù)2022年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）發(fā)表的報(bào)道，至今在全球范圍內(nèi)鋰元素的總儲(chǔ)量約89 000 kt，主要集中在玻利維亞、阿根廷、智利、美國(guó)、澳大利亞和中國(guó)。其中，玻利維亞是世界上鋰資源儲(chǔ)量最多的國(guó)家，該國(guó)已探明的鋰儲(chǔ)量有21 000 kt。世界上最大的鹽灘烏尤尼鹽沼也位于此。從全球視野來(lái)看，鋰資源區(qū)域性供需錯(cuò)配明顯，供應(yīng)鏈上游的鋰礦資源主要集中于澳大利亞、智利、阿根廷等澳洲與南美地區(qū)，而中國(guó)位于冶煉與消費(fèi)供應(yīng)鏈的中下游，是鋰資源主要的冶煉與消費(fèi)地區(qū)，其資源儲(chǔ)量?jī)H占全球的7%。

目前，全球發(fā)現(xiàn)的鋰礦床主要有3種類型：鹵水型鋰礦床、偉晶巖型鋰礦床以及沉積巖型（黏土型）鋰礦床[3]。其中，鹵水型鋰礦可細(xì)分為鹽湖型和地下鹵水型，約占全球鋰資源總量的2/3；偉晶巖型鋰礦床的主要產(chǎn)出礦物為鋰輝石、鋰云母以及透鋰長(zhǎng)石等；沉積巖型的鋰礦床主要產(chǎn)出為富鋰黏土以及一些其他的湖泊沉積物。盡管地球上儲(chǔ)存有較為豐富的鋰資源，但受到資源稟賦、開(kāi)采條件以及提鋰條件等因素的制約，不少鋰資源無(wú)法得到有效開(kāi)發(fā)利用。當(dāng)前開(kāi)發(fā)利用的鋰礦資源主要是花崗偉晶巖型鋰礦與鹽湖鹵水型鋰礦。本文擬對(duì)３種類型鋰礦的性質(zhì)進(jìn)行分析，梳理含鋰資源提鋰技術(shù)研究現(xiàn)狀，以期探討未來(lái)更高效、環(huán)境友好的提鋰技術(shù)發(fā)展方向，為滿足日益增長(zhǎng)的鋰需求提供技術(shù)支持。

2 含鋰資源分類及其主要特征

2.1? 鹵水型鋰礦

2.1.1? 鹽湖型鋰礦

鹽湖按其鹵水類型可分為碳酸鹽型、硫酸鹽型和氯化物型。我國(guó)鹽湖型鋰礦主要集中分布在青海、西藏，儲(chǔ)量巨大。少量的鋰會(huì)以機(jī)械混入物與黏土質(zhì)點(diǎn)吸附的形式存在，其余大部分鋰以氯化鋰（LiCl）的形式與鉀、鎂、硼、鈉的鹽類礦床共生，并以液態(tài)的形式儲(chǔ)存在含鹽系鹵水（晶間鹵水與空隙鹵水）以及鹽湖表面，且普遍鎂鋰比（鎂鋰質(zhì)量濃度比）較高[4]。其中，西藏地區(qū)的鹽湖多為硫酸鈉亞型和碳酸鹽型，青海地區(qū)的鹽湖主要為硫酸鹽型。

鹽湖鹵水成分非常復(fù)雜，相關(guān)地質(zhì)學(xué)家經(jīng)考證指出，大概有60種化學(xué)成分存在于鹽湖鹵水中，其中主要化學(xué)組分為Na、K、Ca、Mg、Cl、SO42-、HCO3- 和CO32-等，其余次要組分有52種，主要為重金屬元素、稀散元素、重放射性元素以及堿金屬元素等。鎂鋰比是從鹽湖鹵水中提取鋰的重要指標(biāo)，鎂鋰比越高則表示鹵水中鋰品質(zhì)越差，鎂鋰分離越困難；相反，鎂鋰比越低，表示鹵水中鋰品質(zhì)越好，鋰離子的提取工藝更簡(jiǎn)單。

2.1.2? 地下鹵水型鋰礦

地下鹵水型鋰礦是指存在于地下鹵水中的鋰資源。地下鹵水鋰礦主要分布在南美洲、亞洲和歐洲。我國(guó)的地下鹵水型鋰資源的鎂鋰比普遍低于鹽湖型鹵水，且大多分布于柴達(dá)木盆地、四川盆地、吉泰盆地、潛江凹陷和江陵凹陷等地。

地下鹵水的提取通常需要將地下鹵水抽到地面上，再通過(guò)化學(xué)反應(yīng)提取鋰。當(dāng)前該類型鋰礦勘查程度較低，開(kāi)發(fā)利用程度有限。

2.2? 偉晶巖型鋰礦

偉晶巖型鋰礦主要分布在澳大利亞西部、中國(guó)青藏高原及周邊地區(qū)、剛果（金）等地區(qū)，其中我國(guó)川西—西昆侖鋰礦帶與阿富汗鋰礦區(qū)（帕斯胡什塔鋰礦、塔哈魯爾鋰礦）構(gòu)成了全球最為矚目的古特提斯巨型鋰成礦帶。我國(guó)的偉晶巖型鋰礦主要分布在阿爾泰、川西、喜馬拉雅、西昆侖、東秦嶺和南嶺等區(qū)域[5]。

偉晶巖型鋰礦床主要包括鋰輝石、鋰云母、透鋰長(zhǎng)石、鐵鋰云母、磷鋁鋰石等。１）鋰輝石是鏈狀硅酸鹽礦物，化學(xué)式為L(zhǎng)iAlSi2O6，其中Li2O的理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.03%，但由于部分鋰被鈉、鉀置換，因此實(shí)際上鋰輝石中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0０%～7.5０%。鋰輝石是最重要且儲(chǔ)量最大的鋰礦石資源，因此被當(dāng)作目前礦石提鋰商業(yè)化的主要來(lái)源。２）鋰云母是一種層狀鋁硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為KLi2-xAl1+x（Al2xSi4-2xO10）（OH， F）2，其中x=0～0.5。鋰云母中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.3０%～7.74%。鋰云母常與MgO、CaO、MnO、FeO、Na2O、Cs2O、Rb2O等伴生，并含有少量的有害元素F。在鋰的回收過(guò)程中，F(xiàn)會(huì)形成氫氟酸或氟化物，使鋰的回收變得復(fù)雜。３）透鋰長(zhǎng)石是層狀硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iAlSi4O10。透鋰長(zhǎng)石中Li2O的理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.88%，實(shí)際上只有3.5０%～4.5０%。迄今為止，學(xué)界對(duì)于透鋰長(zhǎng)石提鋰的技術(shù)研究報(bào)道較少。4）鐵鋰云母也是一種鋁硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為K（Li， Al， Fe）3（Al， Si）4O10（F， OH）2。盡管同為鋁硅酸鹽礦物，但是相較于鋰云母，鐵鋰云母含鋰量更低，而Ｆe與F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高，一般Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.００%～4.00%，Ｆe、F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在12.78%和6.52%左右。目前，由于缺乏技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的提取工藝，對(duì)于組成復(fù)雜、鋰含量低、鐵鋁含量高的鐵鋰云母的研究?jī)H停留在實(shí)驗(yàn)室階段。5）磷鋁鋰石是一種復(fù)雜的氟磷酸鹽礦物，其通用化學(xué)式為（Li， Na）AlPO4（F， OH）。其中Li2O的理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.1０%。目前，暫未在自然界中發(fā)現(xiàn)大量聚集的磷鋰鋁石礦床，磷鋁鋰石通常與其他鋰礦物共生。

盡管自然界中鹽湖型鋰礦的鋰資源數(shù)量遠(yuǎn)高于偉晶巖型鋰礦，但礙于生產(chǎn)技術(shù)的制約，全球?qū)τ阡囐Y源的獲取仍主要以偉晶巖型鋰礦為主，目前正在開(kāi)采的中型—超大型偉晶巖型鋰礦主要分布在澳大利亞、加拿大、巴西、津巴布韋等地。

2.3? 沉積巖型鋰礦

沉積巖型鋰礦是自然界中重要的鋰資源， 具有分布廣、儲(chǔ)量大等特點(diǎn)。我國(guó)沉積巖型鋰礦主要分布在川、滇、黔地區(qū)，具有較大的勘探潛力。

沉積巖型鋰礦的成礦物質(zhì)通常來(lái)自火山，主要以黏土巖或沉積盆地中的沖擊層、沼澤相、湖泊相以及組合相的形式產(chǎn)出[6]。多數(shù)沉積巖型鋰礦品位較低，沒(méi)有獨(dú)立鋰礦物，不具獨(dú)立開(kāi)采價(jià)值。由于沉積型鋰礦床多與煤礦相伴生，因此至今為止我國(guó)還未有獨(dú)立開(kāi)采的沉積型鋰礦床。

3? ?傳統(tǒng)提鋰技術(shù)現(xiàn)狀

3.1? 鹽湖鹵水提鋰技術(shù)

鹵水提鋰工藝流程簡(jiǎn)單、成本低廉，是工業(yè)生產(chǎn)碳酸鋰的主要方式，但鹽湖鹵水中鋰濃度低，大量堿金屬、堿土金屬共存，尤其是鎂與鋰的化學(xué)性質(zhì)相似，一定程度上制約了鹽湖鹵水的開(kāi)發(fā)利用。鹽湖提鋰方法最為常見(jiàn)的是沉淀法與萃取法，其余還有離子交換吸附法、蒸發(fā)結(jié)晶法及電滲析膜法等工藝。目前，由于受到鹽湖提鋰技術(shù)的制約，我國(guó)尚未能提純電池級(jí)碳酸鋰，多數(shù)只能提取出工業(yè)級(jí)碳酸鋰。

3.1.1 沉淀法

沉淀法是在去除鹵水中鈣、鎂等雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，將溶液中鋰離子富集到一定的濃度，之后再加入沉淀劑以達(dá)到提取鋰的方法。根據(jù)所加沉淀劑的不同，沉淀法又分為碳酸鹽沉淀法和鋁酸鹽沉淀法：１）碳酸鹽沉淀法首先將鹽湖含鋰鹵水進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮處理，然后加入石灰以達(dá)到除去鹵水中殘留的堿性金屬雜質(zhì)的目的，過(guò)濾后再加入碳酸鈉沉淀劑制備得到碳酸鋰產(chǎn)品。使用碳酸鹽沉淀法提取鋰的能耗較低，適用于低鎂鋰比的鹵水，是目前工業(yè)化最為成熟的方法，但也存在對(duì)鋰的選擇性較低，生產(chǎn)過(guò)程中堿消耗大等問(wèn)題。2）鋁酸鹽沉淀法首先將鋁酸鹽制備的氫氧化鋁加入溶液中，溶液中的氯化鋰與其反應(yīng)生成LiCl·2Al（OH）3·xH2O沉淀。將沉淀物進(jìn)行分離、焙燒、浸出、除雜后得到氯化鋰，之后再往其中加入碳酸鈉即可得到碳酸鋰。該方法利用了氫氧化鋁對(duì)氯化鋰的高選擇性，從而實(shí)現(xiàn)了高效的鎂鋰分離，可制得純度較高的碳酸鋰；但由于其生產(chǎn)工序較為復(fù)雜，能耗較高，碳酸鈉和淡水消耗量大，工業(yè)化程度較低[7]。

3.1.2? 萃取法

萃取法主要是向含鋰鹵水中加入與鹵水不相溶的萃取劑，利用鋰離子在兩相中的溶解度不同，且萃取劑對(duì)鋰離子有更大的溶解度的原理，達(dá)到鋰離子富集的目的[8]。

萃取法可以實(shí)現(xiàn)Li+的高效提取與分離，尤其適用于高鎂鋰比鹵水，可將Li+有效提取至萃取劑中，實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離。但是由于該工藝流程過(guò)于繁瑣、萃取劑成本較高，且存在損耗大、萃取劑對(duì)設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重等問(wèn)題，未能在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛利用。為解決以上問(wèn)題，將來(lái)應(yīng)在萃取劑的選取和工藝流程的優(yōu)化上持續(xù)研究，并取得突破，以實(shí)現(xiàn)低成本、高附加值、低能耗的生產(chǎn)。

3.1.3? 吸附法

吸附法的原理是利用吸附劑對(duì)鋰的選擇性吸附，將鹵水中的鋰離子吸附到離子篩的晶格中，再通過(guò)酸洗將鋰離子從吸附劑中洗脫出來(lái)，以此達(dá)到鋰離子與其他雜質(zhì)離子分離的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子的提取[9]。該方法可從鎂鋰比高的鹽湖鹵水中選擇性提取鋰，是目前公認(rèn)的低成本、回收率高、綠色環(huán)保的提鋰方法，應(yīng)用前景良好。

目前，鋰離子篩主要類型有鋁系吸附劑、鈦氧化物、錳氧化物、金屬?gòu)?fù)合氧化物以及銻酸鹽等[10-13]。其中鋁系吸附劑是目前唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的吸附劑，鋁系鋰吸附劑實(shí)際上是從鋁鹽沉淀法提鋰工藝發(fā)展而來(lái)的，其吸附原理和鋁酸鹽沉淀法類似，當(dāng)吸附劑置于鹵水中，氯化鋰會(huì)插入到無(wú)定形Al（OH）3層中而實(shí)現(xiàn)鋰的吸附分離，然后用熱水洗脫即可得到洗脫液。鋁系吸附劑的優(yōu)點(diǎn)是解析用的是水，不是酸溶液；缺點(diǎn)是這種吸附劑只能吸附氯化物型鹵水中的氯化鋰，而且吸附容量較低，吸附率低。錳系和鈦系兩種類型的吸附劑屬于鋰離子篩型吸附劑，是當(dāng)前研究最多的無(wú)機(jī)鹽吸附劑，其吸附特征是Li+和H+進(jìn)行了離子交換，因此解析時(shí)需要使用酸溶液。這兩類吸附劑的優(yōu)點(diǎn)是吸附容量大、吸附效率高。但由于這兩類吸附劑為粉末狀，其流動(dòng)性、滲透性較差，溶損較大，需要造粒后才能使用，暫時(shí)還未有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。由此可見(jiàn)，解決離子篩造粒和溶損問(wèn)題[14]是未來(lái)研究的發(fā)展方向。

3.1.4? 蒸發(fā)結(jié)晶法

蒸發(fā)結(jié)晶法首先對(duì)鹵水進(jìn)行脫鉀和硼處理，處理后的鹵水經(jīng)過(guò)日曬蒸發(fā)去除一部分水分，得到含鋰四水氯化鎂后再經(jīng)過(guò)噴霧干燥、高溫煅燒等步驟得到含鋰氧化鎂。之后將得到的含鋰氯化鎂加水洗滌、過(guò)濾、浸取，用石灰乳除去鈣鎂等雜質(zhì)，濃縮后沉鋰。

利用蒸發(fā)結(jié)晶法提鋰有利于鋰鎂等資源的綜合利用，原料的耗費(fèi)較小，但是由于存在流程復(fù)雜、能耗高、對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題。目前，單一的蒸發(fā)結(jié)晶法已無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，該法多與沉淀法、電滲析法等其他提純方法結(jié)合使用[15]。

3.1.5? 電滲析膜法

電滲析膜法的原理是給鹵水外加直流電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下，使得鹵水中的離子做定向移動(dòng)，而根據(jù)離子交換膜對(duì)鹵水中離子具有選擇性的特點(diǎn)，使鹵水中的一部分離子透過(guò)交換膜轉(zhuǎn)移到另一部分水中，從而實(shí)現(xiàn)分離鎂、濃縮鋰的目的。富鋰鹵水經(jīng)濃縮、除雜后，沉鋰得到碳酸鋰產(chǎn)品。該技術(shù)具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低及分離效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于高鎂鋰比鹽湖鹵水中鋰的分離。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，在電滲析膜表面容易附著硼鎂復(fù)合物，造成短路擊穿電滲析膜的現(xiàn)象。因此，需要經(jīng)常清洗膜，并對(duì)膜進(jìn)行修復(fù)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

3.2? 礦石提鋰技術(shù)

礦石提鋰是人類使用最多的提鋰方法，其工藝歷史較液礦提鋰也更為悠久，生產(chǎn)工藝也更為成熟，該技術(shù)一般應(yīng)用于生產(chǎn)高品質(zhì)的電池級(jí)碳酸鋰。其主要方法有硫酸法、石灰燒結(jié)法、硫酸鹽法、氯化焙燒法和純堿壓煮法。相較于液礦提鋰，礦石提鋰技術(shù)雖更為成熟，但也存在過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，礦石需要經(jīng)過(guò)粉碎、選礦、磨礦、焙燒、浸出等多個(gè)工序才能將其中的鋰提煉出來(lái)，并且在這過(guò)程中會(huì)消耗大量的酸堿與能量，對(duì)提取設(shè)備會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕。

3.2.1? 硫酸法

硫酸法[16]是將鋰輝石置于950～1 100 ℃下焙燒，使鋰輝石的晶型由結(jié)構(gòu)緊密的α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦弯囕x石，焙燒后，鋰輝石的礦物化學(xué)活性也得到提升。之后再次將β型鋰輝石與硫酸混合進(jìn)行250～300 ℃硫酸化焙燒。焙燒的結(jié)果可以使礦物中的鋰轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鋰，然后采取浸出的方法將鋰與不溶性脈石分離。分離后的溶液經(jīng)過(guò)除雜、沉鋰工序便可得到碳酸鋰產(chǎn)品。硫酸法反應(yīng)原理如下：

由于該工藝操作簡(jiǎn)單、能耗低、生產(chǎn)效率高，并且對(duì)礦石中鋰和鉀有較高的回收率，目前該工藝是當(dāng)前運(yùn)用最廣泛的提鋰手段。但該工藝也存在著浸出液雜質(zhì)含量較高、酸堿消耗大以及對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題。

3.2.2? 石灰燒結(jié)法

石灰燒結(jié)法[17]是較為傳統(tǒng)的一種提鋰方法，多用于典型含鋰礦石提鋰生產(chǎn)中。石灰燒結(jié)法首先將鋰礦石混合石灰燒結(jié)，將礦石中的鋰轉(zhuǎn)化為可溶性氫氧化鋰，之后再用溶出的方法使不溶性脈石分離出去，最后通過(guò)結(jié)晶分離或加純堿沉淀出碳酸鋰。石灰燒結(jié)法反應(yīng)原理如下：

石灰燒結(jié)法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，但是對(duì)燒結(jié)原料石灰的品質(zhì)要求較高，并且該方法存在耗能高、鋰資源回收率較低、礦泥易凝聚且設(shè)備維護(hù)困難等問(wèn)題，目前已逐漸被工廠淘汰。

3.2.3? 硫酸鹽法

硫酸鹽法[18]是將鋰礦石與硫酸鉀或者硫酸鈉進(jìn)行充分混合配料的基礎(chǔ)上，通過(guò)造球、高溫焙燒等操作，將鋰礦石中原本存在的鋰元素置換為可溶性相對(duì)較強(qiáng)的硫酸鋰，得到的硫酸鋰溶液經(jīng)凈化除雜后沉鋰得到碳酸鋰產(chǎn)品。硫酸鹽法反應(yīng)原理如下：

硫酸鹽法幾乎能處理所有的含鋰礦石，且碳酸鋰回收率較高，但生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，對(duì)燒結(jié)溫度的控制需非常精確。目前，硫酸鉀成本較高，一定程度上制約了硫酸鹽法提鋰的生產(chǎn)。

3.2.4? 氯化焙燒法

氯化焙燒法是采用氯化劑或者氯化鈣作為焙燒助劑，將鋰礦石置于高溫下焙燒，礦物中的鋰結(jié)合氯受熱升華，之后在溫度低的收塵器與洗滌塔中冷凝下來(lái)，收集得到氯化鋰溶液。氯化鋰溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后加入純堿沉鋰得到碳酸鋰產(chǎn)品。氯化焙燒法反應(yīng)原理如下：

氯化焙燒法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，整體流程短，鋰回收率高于90%，能源消耗少，但也存在生產(chǎn)成本高、易腐蝕設(shè)備以及高溫氯化鋰氣體難收集等缺點(diǎn)。

3.2.5? 純堿壓煮法

純堿壓煮法[19]適用于鋰云母中的鋰資源提取。該工藝與硫酸法提鋰相似，均需對(duì)鋰礦石進(jìn)行預(yù)焙燒以達(dá)到轉(zhuǎn)型或除氟的目的。將預(yù)焙燒后的礦石混合純堿，在特定溫度（200 ℃）與壓強(qiáng)（0.2～2.0 MPa）下，將礦石中的鋰置換出。其原理如下：

相較于其他方法，純堿壓煮法提鋰的生產(chǎn)成本低，工藝較簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備較友好，提鋰效率高，產(chǎn)品品質(zhì)高，壓煮時(shí)間短，且由于該法不消耗硫酸，因此無(wú)大量的硫酸鈉副產(chǎn)品產(chǎn)出。該法主要存在的問(wèn)題在于對(duì)生產(chǎn)條件要求較為苛刻，對(duì)生產(chǎn)原料的要求也較高[20]。在滿足要求的前提下，該法擁有較好的應(yīng)用前景。

4? ?新型提鋰技術(shù)發(fā)展研究

除傳統(tǒng)的提鋰技術(shù)外，近年來(lái)還出現(xiàn)了一些新型提鋰技術(shù)，如納米過(guò)濾膜提鋰、生物法提鋰、電化學(xué)離子提取技術(shù)等，進(jìn)一步推動(dòng)了含鋰資源的開(kāi)發(fā)，是提鋰技術(shù)的發(fā)展方向。

4.1? 納米過(guò)濾膜提鋰技術(shù)

納米過(guò)濾膜提鋰技術(shù)是一種新興的從鹽湖鹵水中回收鋰的技術(shù)，主要是通過(guò)納米級(jí)孔徑過(guò)濾膜的分離作用實(shí)現(xiàn)鋰離子的有效提取。納米過(guò)濾膜提鋰是基于該膜具有的介電排斥效應(yīng)、道南效應(yīng)以及空間位阻效應(yīng)等，使得單價(jià)化合物或小分子類物質(zhì)可以通過(guò)過(guò)濾膜，而使多價(jià)與大分子量的化合物被阻擋下來(lái)，以此達(dá)到分離鹵水中鋰鎂的作用。

近年來(lái)，納米過(guò)濾膜材料的研究和開(kāi)發(fā)取得了一些重要進(jìn)展。研究人員已經(jīng)成功制備出具有優(yōu)異性能的納米過(guò)濾膜，如基于聚合物、陶瓷、碳納米管等材料構(gòu)建的膜材。Sun等[21]通過(guò)使用Desal DL-2540膜處理鎂鋰比為64的模擬鹵水，結(jié)果表明鎂和鋰的分離效果較好。Guo等[22]制備了一種新型的聚合物功能化金屬有機(jī)骨架（MOF）基膜，實(shí)現(xiàn)了 Li+的快速選擇性分離，鎂鋰分離因子高達(dá)1 815。

納米過(guò)濾膜提鋰具有高效、節(jié)能、環(huán)保、易于連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地處理鎂鋰比高的鹽湖鹵水，是一種應(yīng)用前景廣闊的提鋰技術(shù)。然而，該技術(shù)仍然存在一些亟待解決的問(wèn)題，如納米過(guò)濾膜的制備成本較高，制備工藝復(fù)雜，膜的穩(wěn)定性和抗污染性需要進(jìn)一步提高，膜的阻力問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致鋰鹽的濃縮效率有限等。

4.2? 生物法提鋰技術(shù)

生物法提鋰技術(shù)是利用微生物活性和代謝特性來(lái)提取鋰離子。相較于傳統(tǒng)的提鋰方法，高效、綠色的生物法提鋰技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力。

１）生物法提鋰技術(shù)相對(duì)環(huán)保。在傳統(tǒng)的礦石法和鹽湖鹵水提鋰過(guò)程中，常常需要使用大量的化學(xué)藥劑和高能耗的工藝。這些傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的廢水、廢氣和固體廢棄物會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可忽視的負(fù)面影響。而生物法提鋰技術(shù)通過(guò)微生物的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰的提取和回收，減少了對(duì)環(huán)境的污染，具有更好的可持續(xù)性。

２）對(duì)含鋰資源的利用率高。由于含鋰資源的開(kāi)采成本高昂，傳統(tǒng)的提鋰方法往往只能實(shí)現(xiàn)部分鋰的提取，造成了鋰資源的浪費(fèi)。而生物法提鋰技術(shù)在微生物的作用下，鋰可以被富集和固定，從而實(shí)現(xiàn)了更高效率的鋰提取，也降低了成本。

3）具有較好的靈活性和適應(yīng)性。不同類型的微生物具有不同的鋰吸附能力和適應(yīng)能力，可以應(yīng)用于不同的含鋰資源。例如，一些細(xì)菌和真菌能夠從含鋰礦石中吸附鋰離子，而一些鹽生藻類能夠在含鋰的海水中生長(zhǎng)并吸附鋰。因此，通過(guò)對(duì)不同微生物的選擇和對(duì)培養(yǎng)條件的調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同含鋰資源的高效提鋰。

總之，作為一種新型的提鋰方法，生物法提鋰技術(shù)具有環(huán)保、高效和靈活等優(yōu)勢(shì)。盡管目前該技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和潛力使其在含鋰資源提鋰領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.3? 電化學(xué)離子提鋰技術(shù)

電化學(xué)離子提取技術(shù)是近幾年才興起的一種液礦提鋰技術(shù)，該方法的原理是通過(guò)電氧化/還原反應(yīng)使離子在具有電化學(xué)活性的媒介材料中進(jìn)行嵌入或脫出。隨著離子在不同介質(zhì)中轉(zhuǎn)移從而實(shí)現(xiàn)鋰的提取。

電化學(xué)法提鋰常用的電極材料有LiFePO4、LiMn2O4等。趙阿龍[23]研究利用電化學(xué)離子提取技術(shù)從鹵水中提取鋰，結(jié)果表明LiMn2O4電極在Li+、K+、Na+和Mg2+混合離子溶液中對(duì)Li+具有優(yōu)異的選擇性。GUO[24]及其團(tuán)隊(duì)研究設(shè)計(jì)了一種LiMn2O4/Li1-xMn2O4的搖椅電極系統(tǒng)，在對(duì)電極的限制選擇性濃差極化后，可以提取溶液中40%～60%的鋰。

電化學(xué)離子提取技術(shù)具有高效、綠色、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，但目前還未完全探明系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)，以及副反應(yīng)的抑制問(wèn)題，因此仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

5? ?結(jié)論

綜上所述，目前開(kāi)發(fā)利用的鋰礦資源主要是花崗偉晶巖型鋰礦與鹽湖鹵水型鋰礦。從偉晶巖型鋰礦中提鋰技術(shù)成熟，是生產(chǎn)高質(zhì)量電池級(jí)碳酸鋰的主要來(lái)源。鹽湖鹵水中鋰儲(chǔ)量豐富、潛力巨大，是工業(yè)生產(chǎn)碳酸鋰的主要方式，但由于鹵水成分復(fù)雜，尤其是含有大量與鋰性質(zhì)相近的鎂元素，影響了鹽湖鹵水的開(kāi)發(fā)利用。礦石提鋰和鹽湖提鋰技術(shù)雖已發(fā)展多年，但都存在工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、對(duì)環(huán)境造成污染等問(wèn)題，如何開(kāi)發(fā)出更加低碳、綠色、高效的提鋰新技術(shù)，如納米過(guò)濾膜提鋰技術(shù)、生物法提鋰技術(shù)、電化學(xué)離子提鋰技術(shù)等，是未來(lái)研究的重要方向。

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收稿日期：2023-05-19

作者簡(jiǎn)介：余亮良（１９８３—），工程師，主要從事有色冶金設(shè)計(jì)與研究。