在刚刚结束的两会中,全国人大代表、赣锋锂业董事长李良彬重点关注锂渣处置问题,提出鼓励支持锂冶炼渣资源化利用,突破锂冶炼渣回收处理难题的建议。此前,有关江西宜春锂矿开采环保问题再现、锂渣处理不合规企业将被限制开工的消息引发碳酸锂市场动荡。
锂渣回收利用为何如此重要?
近年来,在国家新能源发展战略和双碳宏伟目标的推动下,我国新能源汽车产业高速发展。其中,锂是支撑保障新能源汽车产业可持续发展的关键材料。锂辉石、锂云母等锂矿石是目前我国的主要锂原料,2023年,国内85%以上的锂盐产品来自锂矿石提锂。
然而,锂矿石提锂将产生大量的锂冶炼渣(通常每生产1t锂盐将产生8~10t锂渣),目前对于锂渣的回收处理形式主要为填埋处理或露天堆放处理,只有少量锂渣会作为混凝土、水泥和陶瓷等原料使用,剩余的锂渣难以得到合理回收利用,其随意堆放不仅占用大量土地资源,而且其含有的硫元素会随水土流失污染周边土壤。如何合理处置利用锂渣是我国十四五产业升级面临的重要技术难关。
锂渣的资源化利用
我国锂渣多产自新疆、四川以及江西等地,其中新疆、四川等地所产锂渣属锂辉石提锂渣,而江西所产锂渣属锂云母提锂渣。不同地区所产的锂渣,特性存在较大差别。
目前,锂矿石的主要提锂工艺有酸法工艺、碱法工艺、盐焙烧工艺、压煮工艺等,因提锂工艺的不同,会导致在提锂过程中产生的锂渣理化性质存在差异,但锂渣的主体为SiO2和Al2O3,且含有一定量的钠盐和碱成分。
不同的提锂工艺下锂渣的主要化学成分(质量分数,% )
锂渣具有质轻、色浅、多孔等特征,可制备填充剂、吸附剂等;此外,锂渣在硅和铝成分上与粘土质相似,可用于烧制陶瓷制品、烧制陶粒、制备沸石等,也可作为水泥掺合料。
酸法工艺下锂渣示意图
锂渣在建材领域的利用
(1)混凝土
锂渣应用于混凝土时,其含有的活性成分SiO2和Al2O3能够与水泥水化产物 Ca(OH)2 发生弱火山灰反应,生成具有一定强度的水化硅酸钙,细化混凝土的凝胶孔,在一定程度上可以增加混凝土的强度。
(2)水泥
锂渣应用于水泥时,由于锂渣的化学成分与烧制硅酸盐水泥熟料的黏土质原料相似,因此可用作烧制水泥的原料。
(3)新型建筑材料
锂渣制备新型建筑材料时,由于锂渣含碱含硫量比较高,因此在混凝土中的使用受到一定限制,而通过与机制砂洗砂污泥混合,加入少量水泥可制备成免烧免蒸砖。锂渣也可制成轻骨料,用于建筑行业。
锂渣在材料领域的应用
(1)锂渣制备分子筛时,由于锂渣中的SiO2和Al2O3含量高,而其他金属氧化物含量低,故可处理后合成NaX分子筛。
(2)锂渣制备白炭黑和油漆时,锂渣中含有的SiO2和Al2O3在一定反应条件下会参与到制备过程中。
(3)锂渣合成陶瓷和纳米材料时,锂渣中含有的SiO2和Al2O3与所需的硅酸盐矿物组分接近,可成为合成陶瓷和纳米材料的原料。
目前针对锂渣的相关研究主要集中于锂渣的综合利用,且主要倾向于建材制造等相关领域,但因为工艺水平参差不齐,锂冶炼渣中Fe、S等元素通常较高,影响后续产品的性能,导致锂冶炼渣难以高值化利用。此外,因没有制定锂渣应用的相关国家(行业)标准,使锂冶炼渣难以规模化推广,导致无法大宗化利用。
赣锋锂业董事长李良彬提出关于锂冶炼渣回收处理、冶炼渣资源化利用的建议,希望国家层面出台相关政策,鼓励与支持锂冶炼渣大宗化利用;整合创新资源,突破锂冶炼渣回收处理难题。
参考来源:
1.王雪等《我国锂渣资源化利用研究进展》
2.周建平等《锂矿石提锂工艺与锂渣资源化利用研究进展》
3.财联社《全国人大代表、赣锋锂业董事长李良彬:鼓励支持锂冶炼渣资源化利用,突破锂冶炼渣回收处理难题》
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