製造碳酸鋰的原料主要有碳酸氫鈉、碳酸鈣和氫氧化鋰等。
1、碳酸氫鈉:碳酸氫鈉是碳酸鋰的主要原料之一,化學式為NaHCO3。 碳酸氫鈉可由純鹼或工業合成的氫氧化鈉與純二氧化碳反應制得。 該方法主要採用金屬離子與鹼性溶液反應生成碳酸鹽沉澱提取金屬離子的過程,是典型的“沉澱法”。
優點:原料易得,成本低。 缺點:工藝時間長,需要經過沉澱、分離、溶解、蒸發等步驟,在生產過程中會產生一定量的廢水和廢渣。
2、碳酸鈣:碳酸鈣也是製備碳酸鋰常用的原料之一,化學式為CaCO3。 碳酸鈣是一種礦物,經選礦研磨後可作為製備碳酸鋰的原料之一。 此法屬於“炭化法”,即由石灰石煅燒得到的氧化鈣和二氧化碳煅燒制得碳酸鈣。
優點:原料豐富,成本低。 缺點:需要經過多步反應和高溫炭化處理,能耗高,生產過程中會產生大量的廢氣和廢渣。
3、氫氧化鋰:氫氧化鋰的化學式為LiOH,是碳酸鋰的直接製備。 通常以碳酸氫鈉或碳酸鈣為原料製備碳酸鋰。 此法屬於“轉化法”,即利用氫氧化鋰與酸反應生成相應的鹽類,再經熱解等手段轉化為碳酸鋰。
優點:可直接製備碳酸鋰,無需多步反應和分離操作,產品純度高。 缺點:原材料成本較高。
在自然界中,鋰礦物也是製備碳酸鋰的重要原料,如鋰輝石、鋰雲母、鋰雲母、鋰長石等。
四、鋰輝石:鋰輝石是提取碳酸鋰的主要原料之一,主要採用硫酸法提取。 具體步驟包括粉碎、研磨、酸化、蒸發和結晶。 鋰輝石中的鋰離子與硫酸反應生成硫酸鋰,再經過碳化、中和等步驟,得到碳酸鋰。 該方法提取率高,純度高,但需大量硫酸和碳酸鈉,成本較高。
優點:鋰輝石含鋰量高,可降低生產成本,鋰輝石資源豐富。 缺點:需要經過粉碎、研磨、酸化、蒸發、結晶等多步工藝,需要大量的硫酸和碳酸鈉,成本高。
五、鋰雲母:從鋰雲母中提取碳酸鋰的方法與鋰輝石相似,也採用硫酸法。 首先將鋰雲母粉碎,細磨,然後加入硫酸進行酸化,釋放鋰雲母中的鋰離子。 經過過濾、洗滌、乾燥等步驟,得到含鋰濾餅,經碳酸化、中和等步驟制得碳酸鋰。 與鋰輝石相比,鋰雲母雜質較多,需要進一步加工才能獲得高純度碳酸鋰。
優點:鋰雲母含鋰量高,資源豐富。 缺點:需要經過粉碎、研磨、酸化、蒸發結晶等多道工序,雜質較多,需要進一步加工才能得到高純度碳酸鋰。
6、鹽湖滷水:鹽湖滷水富含鈉、鉀、鈣、鎂、鋰,其中鋰含量低,但資源豐富。 從鹽湖滷水中提取碳酸鋰主要採用太陽能池法和蒸發結晶法。 太陽能池法是將鹽湖滷水注入密封池中,通過太陽能的自然蒸發,將水蒸發得到含鋰鹽,再加工得到碳酸鋰。 蒸發結晶法是將鹽湖滷水引入蒸發結晶器,通過加熱蒸發、冷卻結晶等步驟得到碳酸鋰。
優點:資源豐富,成本低。 缺點:提取率和純度低,需要進一步加工才能得到高純度的碳酸鋰。
7、廢舊電池:廢舊電池富含金屬元素,包括鈷、鎳、錳、鋰等,其中鈷、鎳含量高。 **廢舊電池中的碳酸鋰主要採用火法和濕法兩種方法。 火法是將廢舊電池在高溫下焚燒,除去其中的化學物質和水,得到含有金屬元素的殘留物,然後經過酸溶解、過濾、結晶,得到碳酸鋰。 濕法是將粉碎後的廢舊電池加入酸溶解,然後經過提取、分離、還原等步驟,得到碳酸鋰。
優點:可充分利用廢舊電池中的資源,減少環境汙染。 缺點:需要經過粉碎、溶解、萃取、分離、還原等多個步驟,需要進一步加工才能得到高純碳酸鋰。