在新能源革命的浪潮中,鋰成為了支撐這場(chǎng)變革的關(guān)鍵元素。作為鋰離子電池的核心原料,鋰不僅推動(dòng)著電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步,還廣泛應(yīng)用于玻璃制造、陶瓷工藝、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)以及化工領(lǐng)域。然而,鋰的來(lái)源和開(kāi)采方式卻鮮為人知。本文將帶您深入了解鋰云母——這一鋰資源的寶庫(kù),以及它如何助力我們邁向更加清潔、綠色的未來(lái)。
那么鋰是從何而來(lái)呢?
鋰云母,這種晶體結(jié)構(gòu)獨(dú)特的硅酸鹽礦物,是自然界中鋰含量最高的礦石之一。它通常與石英、長(zhǎng)石等礦物共生,形成豐富的礦床。
鋰云母的形成與特定地質(zhì)條件密切相關(guān),尤其是富含氟、硼等元素的巖漿活動(dòng)。在地球深處,這些巖漿經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的冷卻和結(jié)晶,逐漸形成了富含鋰的礦床。其中花崗巖型鋰礦床是以含鋰花崗質(zhì)巖漿自身發(fā)生高度結(jié)晶分異作用為主導(dǎo)因素形成的富鋰花崗巖,巖體自身即工業(yè)礦體,是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)鋰資源,中國(guó)已探明的鋰云母儲(chǔ)量位居全球第一。
鋰金屬主要從鋰云母、鐵鋰云母、鋰白云母、鋰輝石等礦物中提取。目前發(fā)現(xiàn)的鋰礦床類(lèi)型主要有三種:鹵水型(鹽湖型、地下鹵水型)、硬巖型(偉晶巖型、花崗 巖型、隱爆角礫巖型)和黏土型。全球鋰資源分布不均,而中國(guó)則擁有豐富的鋰礦資源。中國(guó)的鋰礦主要分為鹽湖鋰(鹽湖型)、鋰輝石(偉晶巖型)和鋰云母(花崗巖型)三種類(lèi)型。其中,鹽湖鋰資源儲(chǔ)量占據(jù)全國(guó)總量的70%,而鋰輝石和鋰云母則分別占30%。這些資源為中國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的原材料基礎(chǔ)。
圖1 中國(guó)花崗巖型鋰礦床構(gòu)造區(qū)帶分布圖
鋰云母提鋰是鋰的主要來(lái)源之一,晶體屬單斜晶系的層狀硅酸鹽礦物,常伴有石英、長(zhǎng)石等礦物。
圖2 含鋰礦物
表1 鋰云母理化性質(zhì)
鋰云母提鋰的過(guò)程涉及到一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)步驟。首先,礦石經(jīng)過(guò)破碎和磨礦,以便更好地暴露出內(nèi)部的鋰云母片狀構(gòu)造。再通過(guò)浮選法或磁選法,將鋰云母與其他雜質(zhì)分離出來(lái)地工藝。浮選法是利用鋰云母與其他礦物表面理化性質(zhì)的差異,通過(guò)添加特定的浮選藥劑,使目標(biāo)礦物附著在氣泡上并浮出水面。而磁選法則是利用鋰云母的弱磁性特性,通過(guò)磁場(chǎng)調(diào)整將其與其他非磁性的礦物分離開(kāi)來(lái)的工藝。
在分離出鋰云母精礦后,接下來(lái)的步驟是將其轉(zhuǎn)化為可用的鋰化合物。通常采用硫酸、磷酸、碳酸鈉、氫氧化鈉等進(jìn)行化學(xué)浸出+蒸發(fā)和結(jié)晶步驟,分別產(chǎn)出硫酸鋰、磷酸鐵鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰等工業(yè)產(chǎn)品。
除了硫酸和氫氧化鈉等化學(xué)浸出外,還有一些其他的提鋰方法。例如,氯化法是通過(guò)將硫酸鋰溶液與氯氣反應(yīng),生成氯化鋰溶液。然后通過(guò)蒸發(fā)和結(jié)晶的方式,得到氯化鋰晶體。
目前工業(yè)上對(duì)含鋰礦石的分選方法除卻磁選法和浮選法,主要還有手選法、熱碎解、化學(xué)處理法、重選等。
手選法適用于結(jié)晶較好的含鋰礦石,但需要大量的勞動(dòng)力且工作效率低,工業(yè)應(yīng)用較少;
熱碎解法是通過(guò)焙燒改變目的礦物的晶體結(jié)構(gòu),而脈石性質(zhì)不受影響,從而使目的礦物得到分離,多用于礦石組成較好的鋰輝石;鹽湖水提取鋰時(shí)多采用化學(xué)處理法,主要包括離子交換、沉淀、萃取和鹽析等;
重選是依靠目的礦物與脈石礦物的密度差異而進(jìn)行分選的方法,但大多數(shù)含鋰礦石密度與常見(jiàn)脈石礦物比較接近,無(wú)法有效分離,重選法多用于鋰輝石的分選 ;
浮選法是目前最常用的含鋰礦石分選方法之一,適用于細(xì)粒浸染型的含鋰礦石。但采用常規(guī)浮選工藝,需提前脫除影響浮選過(guò)程的細(xì)泥質(zhì),部分呈細(xì)片、微細(xì)片狀鋰云母隨著上升水流作用力與細(xì)泥經(jīng)溢流排出,造成細(xì)粒級(jí)鋰金屬量損失,同時(shí)浮選藥劑也會(huì)對(duì)水、土壤、空氣等環(huán)境造成影響;
采用強(qiáng)磁選工藝及設(shè)備可對(duì)弱磁性鋰云母和鐵鋰云母有較好的分選回收效果,強(qiáng)磁選工藝具有綠色環(huán)保、處理量大、生產(chǎn)穩(wěn)定、回收率高等優(yōu)點(diǎn),適合于規(guī)?;a(chǎn)。采用強(qiáng)磁選工藝在高效回收鋰云母的同時(shí),可將磁選非磁性物中的雜質(zhì)降為最低,能產(chǎn)出品質(zhì)較高地長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品。尤其是選擇適用于粗粒級(jí)的立環(huán)和適用于細(xì)粒級(jí)的電磁漿料高梯度磁選機(jī)等強(qiáng)磁選設(shè)備,進(jìn)行粗細(xì)粒分級(jí)磁選工藝,可大幅度地提高鋰云母的回收率及長(zhǎng)石的品質(zhì),適合于規(guī)?;a(chǎn)應(yīng)用。
1、常規(guī)磁選試驗(yàn)流程:
原礦磨至-200目64%細(xì)度,經(jīng)立環(huán)一粗一掃選,粗掃精混合后經(jīng)立環(huán)一次精選。選礦工藝流程見(jiàn)圖3,選礦試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表2。
1、常規(guī)磁選試驗(yàn)流程:
原礦磨至-200目64%細(xì)度,經(jīng)立環(huán)一粗一掃選,粗掃精混合后經(jīng)立環(huán)一次精選。選礦工藝流程見(jiàn)圖3,選礦試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表2。
圖3 常規(guī)強(qiáng)磁選鋰試驗(yàn)流程
表2 強(qiáng)磁粗掃精選試驗(yàn)結(jié)果
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,長(zhǎng)石精礦中的Li2O和Fe2O3 含量仍較高,白度僅40.68%,說(shuō)明細(xì)粒級(jí)鋰云母和含鐵礦物未得到有效選別。
2、分級(jí)磁選試驗(yàn)流程:
原礦磨至-200目64%細(xì)度,經(jīng)立環(huán)高梯度磁選機(jī)一次粗選,尾礦分級(jí)后+0.038mm粗粒產(chǎn)品經(jīng)立環(huán)一次掃選,粗掃精混合后再經(jīng)立環(huán)一次精選;-0.038mm細(xì)粒產(chǎn)品經(jīng)電磁漿料磁選機(jī)一粗一掃選。選礦工藝流程見(jiàn)圖4,選礦試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表3
圖4 分級(jí)磁選試驗(yàn)工藝流程
表3 分級(jí)磁選試驗(yàn)結(jié)果
原礦經(jīng)磨礦、磁選、粗細(xì)粒分級(jí)磁選等試驗(yàn)流程,分別得到粗細(xì)粒鋰精礦產(chǎn)品和長(zhǎng)石精礦產(chǎn)品,鋰的總回收率達(dá)到87.79%,較常規(guī)磁選工藝鋰精礦的回收率提高了9.22%;粗細(xì)粒兩種長(zhǎng)石精礦白度分別達(dá)到61.53%、42.70%,長(zhǎng)石精礦的產(chǎn)率和品質(zhì)遠(yuǎn)高于常規(guī)磁選工藝所得產(chǎn)品。
隨著新能源行業(yè)的蓬勃發(fā)展,對(duì)鋰資源的需求不斷增加。針對(duì)江西和湖南等鋰礦資源產(chǎn)地的鋰云母原生礦、浮選鋰尾礦、鋰尾泥等如何高效、環(huán)保地開(kāi)采選礦和二次資源綜合利用等項(xiàng)目,成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。華特磁電省級(jí)磁力應(yīng)用技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將隨著選礦工藝和設(shè)備及科研技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,竭誠(chéng)為廣大客戶及鋰礦山選廠提供優(yōu)質(zhì)、科學(xué)、環(huán)保、高效的選礦技術(shù)服務(wù),為全球鋰資源的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
應(yīng)用案例
立環(huán)高梯度磁選機(jī)用于江西某鋰礦強(qiáng)磁選項(xiàng)目
立環(huán)高梯度磁選機(jī)用于某鋰礦強(qiáng)磁選項(xiàng)目
立環(huán)高梯度磁選機(jī)用于某鋰礦強(qiáng)磁選項(xiàng)目
電磁漿料高梯度磁選機(jī)用于某鋰礦強(qiáng)磁選項(xiàng)目
電磁漿料高梯度磁選機(jī)用于某鋰礦強(qiáng)磁選項(xiàng)目