随着世界环境问题加剧，国家、企业加快了人类社会转向清洁、节能社会步伐。其中电动汽车的发展为新鲜的空气、减少碳排放建立了汗马功劳，占据了新能源行业中一个重要位置。目前，国内车企都在加速布局动力电池，下游的需求迫使对动力电池的材料、工艺要求越来越高。锂电池主要由正极活物质、负极活物质、电解液、隔膜四部分组成，其中负极活物质常使用的是碳材料，正极材料中主要以锂基材料占主导地位。那么作为正极材料的上游原材料含锂矿物处于什么样的发展阶段，锂矿提取工艺又有哪些发展呢？碳酸锂是锂化合物中最重要的锂盐，是制备高纯锂化合物和锂合金的主要原料，在玻璃和陶瓷制造、医药、有色金属冶炼、锂电池电极材料等领域具有广阔的应用前景。目前，生产碳酸锂原料主要有锂辉石、盐湖卤水、海水等，因生产原料不同，生产工艺也有所不同。
一、国内外碳酸锂研究现状及产业链：近年来我国在积极开发盐湖锂资源。但由于我国盐湖卤水中的镁含量较高，镁和锂这两种元素较难分离，前几年还没有大规模的产业化生产，所以我国一直从锂矿石中提取锂盐。由于不同的锂矿物其性质差别很大，从锂矿物中提取碳酸锂的工艺也各不相同，其主要工艺有如下几种。
二、锂辉石为原料制取碳酸锂工艺
1、硫酸法：硫酸法生产碳酸锂收率较高，并可处理Li2O含量仅1.0～1.5％的矿石，但是相当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2SO4，应尽可能降低硫酸的配量；此方法最大优点是浸取烧结所得的溶液中含有110～150g/ L硫酸锂，经过浸取即可得到比较纯净的溶液；硫酸法也可用来处理锂云母和磷铝石。其工艺流程如下：
2、主要工艺工段介绍
1)焙浸工段
(1)转化焙烧：锂辉石精矿从精矿库人工送至斗式提升机提升至精矿仓，再经圆盘给料机和螺旋给料机加入碳酸锂回转窑窑尾，利用窑尾预热段高温气体干燥精矿，精矿在煅烧段约1200℃左右的温度下进行晶型转化焙烧，由α型(单斜晶系，密度3150kg/m3)转化为β型锂辉石（四方晶系，密度2400kg/m3，即焙料），转化率约98%。
(2)酸化焙烧：焙料经冷却段降温后由窑头出料，再经自然冷却和球磨机研磨细后，输送到酸化焙烧窑尾矿仓，再经给料机和螺旋输送机加入混酸机中与浓硫酸(93%以上)按一定比例(浓硫酸按焙料中锂当量过剩35%计，每吨焙料需浓硫酸约混合均匀后，加入酸化焙烧室中，在250～300℃左右的温度下进行密闭酸化焙烧30～60min，焙料中β型锂辉石同硫酸反应，酸中氢离子置换β型锂辉石中的锂离子，使其中的Li2O与SO42-结合为可溶于水的Li2SO4，得到酸化熟料。
(3)调浆浸出和洗涤：熟料经冷却浆化，使熟料中可溶性硫酸锂溶入液相，为减轻溶液对浸出设备的腐蚀，用石灰石粉浆中和熟料中的残酸，将pH值调至～，并同时除去大部分铁、铝等杂质，浸出液固比约，浸出时间约。浸出料浆经过滤分离得到浸出液，约含Li2SO4 100g/L(Li2O 27g/L)，滤饼即为浸出渣，含水率约35%。浸出渣附着液中含硫酸锂，为减少锂损失浸出渣经逆向搅拌洗涤，洗液再返回调浆浸出。
(4)浸出液净化：焙料在酸化焙烧时，除碱金属能和硫酸起反应生产可溶性的相应硫酸盐外，其他的铁、铝、钙、镁等也与硫酸反应生产相应的硫酸盐。在浸出过程中虽能除去熟料中的部分杂质，但其余杂质仍留在浸出液中，需继续净化除去，才能保证产品质量。浸出液净化采用碱化除钙法，用碱化剂石灰乳(含CaO100～150g/L)碱化浸出液，将pH值提高至11～12，使镁、铁水解成氢氧化物沉淀。再用碳酸钠溶液(含Na2CO3 300g/L)与硫酸钙反应生产碳酸钙沉淀，从而除去浸出液中的钙和碱化剂石灰乳带入的钙。碱化除钙料浆经液固分离，所得溶液即为净化液，钙锂比小于×10－4，滤饼即为钙渣，返回调浆浸出。
(5)净化液蒸发浓缩：净化液因硫酸锂浓度低，锂沉淀率低，不能直接用于锂沉淀或制氯化锂，需先用硫酸将净化液调至pH6 ，经三效蒸发器蒸发浓缩，使浓缩液中硫酸锂浓度达200g/L(含Li2O60g/L);浓缩液经压滤分离，滤液即完成液供下工序使用，滤饼即完渣返回调浆浸出。
2)碳酸锂生产工段
(1)完成液与纯碱液(含Na2CO3 300g/L)加入蒸发沉锂槽中，进行蒸发沉锂(沸腾后恒温2h)，因碳酸锂溶解度小而沉淀下来，锂沉淀率约85%。锂沉淀后用离心机趁热分离出一次粗碳酸锂(含滤液小于10%)和一次沉锂母液。
(2)一次沉锂母液中含大量硫酸钠和较高硫酸锂(约占总量的15%)，加入纯碱液(含Na2CO3 300g/L)进行二次沉锂，得二次粗品和二次母液，母液经酸中和，氢氧化钠调pH后，经蒸发结晶、离心分离出副产品无水硫酸钠和析钠母液，无水硫酸钠经气流干燥、包装得副产品元明粉。析钠母液返回调配一次母液。
(3)一次粗碳酸锂和二次粗品附着液含Na2SO4等杂质，再用净水于90℃左右进行搅洗，洗液送去配碱，洗涤后用离心机趁热分离出湿的精碳酸锂，再经远红外线干燥机烘干，磁选除去干燥机脱落的铁丝屑等杂物，最后经气流粉碎、包装入库。
(4)从整体生产工艺看，电池级碳酸锂和工业级碳酸锂基本一致，区别在于蒸发和沉锂两个工段工艺控制条件不同，即净化液蒸发浓缩时通过比重计测定终点完成液的比重和通过火焰光度计测定完成液中Li2O浓度以保证完成液终点浓度在工艺要求范围内；沉锂时通过电磁流量计显示调节阀门的不同开度控制加料速度，通过变频器调节电机转速控制搅拌器的搅拌速度。
3)无水氯化锂工段:焙浸工段得到的完成液与氯化钙溶液进行复分解反应，反应结束后分离得到CaSO4·2H2O送去加工制得CaSO4产品,分离后得到LiCl稀溶液，依次加入β型-活性Al2O3、Na2CO3和NaOH溶液，去除LiCl稀溶液中的SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质，再经蒸发浓缩将LiCl浓度提高到400～500g/L后，进行冷却过滤，分离出固体NaCl，得到LiCl浓溶液;LiCl浓溶液输送到精制釜中，并加入精制剂(无机组分，不含有毒有害重金属)与Na+进行置换反应，控制反应终点溶液中Na+/LiCl比值小于30ppm，经过分离后得到LiCl完成液，最后将完成液进行喷雾干燥后得到颗粒均匀的无水氯化锂产品。
4)硫酸法生产碳酸锂的钙渣处理方式
(1)钙渣的产生途径:由硫酸法生产碳酸锂工艺可知，β-锂辉石在酸化焙烧经水浸之后，酸熟料当中的硫酸锂会在水相中出现溶解的现象，通过液固分离转换装置，能够使硫酸锂混合溶液与（H2O·Al2O3·4SiO2）固相分离;由于获得的硫酸锂溶液当中含有多种杂质，如钙镁铝铁等，如果不对硫酸锂溶液进行净化处理，那么使用纯碱溶液进行沉淀时，硫酸锂溶液的杂志便会与纯碱发生反应，进而生成碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铁以及氢氧化铝等，这样会对碳酸锂产品的质量造成一定的影响。目前硫酸法生产碳酸锂工艺中，对硫酸锂溶液的净化处理通常采用的都是碱化除钙法，由于溶液当中除了含有较高浓度的硫酸锂之外，还含有碳酸锂，经过液固分离之后得到的沉淀混合物，即为钙渣，其成分为氧化锂，含量约为20-30%左右，氧化镁，含量约为5-10%，氧化钙，含量约为5-10%，还有二氧化硅、氧化铁和氧化铝等。
(2)钙渣常规处理方法的缺陷:目前采用的硫酸法生产碳酸锂工艺中，基本都是将钙渣分离出来后，从锂辉石的焙烧转化工序进入到工艺流程当中，由于使用的原料，即锂辉石的品位和产地不同，从而使得焙烧转化条件有所区别，这个区别主要体现在焙烧转化的温度上，地产锂精矿的焙烧转化温度为950-1100℃，而澳大利亚的锂精矿则为1250-1350℃;正常情况下，上述焙烧转化温度既可以满足碳酸锂的分解需要，并且也满足分解产物氧化锂的升华要求，基于这一前提，如果将钙渣在焙烧转化工序加入工艺流程进行回收，显然是不合适的由此将会使矿渣中的氧化锂在焙烧温度的作用下升华成气态，从而导致氧化锂损失。
(未完、待续)
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