在新能源革命的浪潮中，鋰成為了支撐這場變革的關(guān)鍵元素。作為鋰離子電池的核心原料，鋰不僅推動著電動汽車和可再生能源存儲技術(shù)的進步，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，鋰的來源和開采方式卻鮮為人知。本文將帶您深入了解鋰云母——這一鋰資源的寶庫，以及它如何助力我們邁向更加清潔、綠色的未來。
那么鋰是從何而來呢？
鋰云母，這種晶體結(jié)構(gòu)獨特的硅酸鹽礦物，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。在地球深處，這些巖漿經(jīng)過長時間的冷卻和結(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，是我國的優(yōu)勢鋰資源，中國已探明的鋰云母儲量位居全球第一。
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，而中國則擁有豐富的鋰礦資源。中國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）三種類型。其中，鹽湖鋰資源儲量占據(jù)全國總量的70%，而鋰輝石和鋰云母則分別占30%。這些資源為中國的新能源產(chǎn)業(yè)提供了堅實的原材料基礎(chǔ)。
圖1 中國花崗巖型鋰礦床構(gòu)造區(qū)帶分布圖
鋰云母提鋰是鋰的主要來源之一，晶體屬單斜晶系的層狀硅酸鹽礦物，常伴有石英、長石等礦物。
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。再通過浮選法或磁選法，將鋰云母與其他雜質(zhì)分離出來地工藝。浮選法是利用鋰云母與其他礦物表面理化性質(zhì)的差異，通過添加特定的浮選藥劑，使目標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，通過磁場調(diào)整將其與其他非磁性的礦物分離開來的工藝。
在分離出鋰云母精礦后，接下來的步驟是將其轉(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，氯化法是通過將硫酸鋰溶液與氯氣反應(yīng)，生成氯化鋰溶液。然后通過蒸發(fā)和結(jié)晶的方式，得到氯化鋰晶體。
目前工業(yè)上對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，但需要大量的勞動力且工作效率低，工業(yè)應(yīng)用較少；
熱碎解法是通過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行分選的方法，但大多數(shù)含鋰礦石密度與常見脈石礦物比較接近，無法有效分離，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程的細泥質(zhì)，部分呈細片、微細片狀鋰云母隨著上升水流作用力與細泥經(jīng)溢流排出，造成細粒級鋰金屬量損失，同時浮選藥劑也會對水、土壤、空氣等環(huán)境造成影響；
采用強磁選工藝及設(shè)備可對弱磁性鋰云母和鐵鋰云母有較好的分選回收效果，強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，適合于規(guī)模化生產(chǎn)。采用強磁選工藝在高效回收鋰云母的同時，可將磁選非磁性物中的雜質(zhì)降為最低，能產(chǎn)出品質(zhì)較高地長石精礦產(chǎn)品。尤其是選擇適用于粗粒級的立環(huán)和適用于細粒級的電磁漿料高梯度磁選機等強磁選設(shè)備，進行粗細粒分級磁選工藝，可大幅度地提高鋰云母的回收率及長石的品質(zhì)，適合于規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用。
1、常規(guī)磁選試驗流程：
原礦磨至-200目64%細度，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。選礦工藝流程見圖3，選礦試驗指標見表2。
1、常規(guī)磁選試驗流程：
原礦磨至-200目64%細度，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。選礦工藝流程見圖3，選礦試驗指標見表2。
圖3 常規(guī)強磁選鋰試驗流程
表2 強磁粗掃精選試驗結(jié)果
由實驗結(jié)果可知，長石精礦中的Li2O和Fe2O3 含量仍較高，白度僅40.68%，說明細粒級鋰云母和含鐵礦物未得到有效選別。
2、分級磁選試驗流程：
原礦磨至-200目64%細度，經(jīng)立環(huán)高梯度磁選機一次粗選，尾礦分級后+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細粒產(chǎn)品經(jīng)電磁漿料磁選機一粗一掃選。選礦工藝流程見圖4，選礦試驗指標見表3
圖4 分級磁選試驗工藝流程
表3 分級磁選試驗結(jié)果
原礦經(jīng)磨礦、磁選、粗細粒分級磁選等試驗流程，分別得到粗細粒鋰精礦產(chǎn)品和長石精礦產(chǎn)品，鋰的總回收率達到87.79%，較常規(guī)磁選工藝鋰精礦的回收率提高了9.22%；粗細粒兩種長石精礦白度分別達到61.53%、42.70%，長石精礦的產(chǎn)率和品質(zhì)遠高于常規(guī)磁選工藝所得產(chǎn)品。
隨著新能源行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對鋰資源的需求不斷增加。針對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)保地開采選礦和二次資源綜合利用等項目，成為當前亟待解決的問題。華特磁電省智能磁電裝備與選礦技術(shù)重點實驗室 將隨著選礦工藝和設(shè)備及科研技術(shù)的進步發(fā)展，竭誠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。
應(yīng)用案例
立環(huán)高梯度磁選機用于江西某鋰礦強磁選項目
立環(huán)高梯度磁選機用于某鋰礦強磁選項目
立環(huán)高梯度磁選機用于某鋰礦強磁選項目
電磁漿料高梯度磁選機用于某鋰礦強磁選項目
電磁漿料高梯度磁選機用于某鋰礦強磁選項目
