在剛剛結束的兩會中,全國人大代表、贛鋒鋰業董事長李良彬重點關注鋰渣處置問題,提出鼓勵支持鋰冶煉渣資源化利用,突破鋰冶煉渣回收處理難題的建議。此前,有關江西宜春鋰礦開采環保問題再現、鋰渣處理不合規企業將被限制開工的消息引發碳酸鋰市場動蕩。
鋰渣回收利用為何如此重要?
近年來,在國家新能源發展戰略和雙碳宏偉目標的推動下,我國新能源汽車產業高速發展。其中,鋰是支撐保障新能源汽車產業可持續發展的關鍵材料。鋰輝石、鋰云母等鋰礦石是目前我國的主要鋰原料,2023年,國內85%以上的鋰鹽產品來自鋰礦石提鋰。
然而,鋰礦石提鋰將產生大量的鋰冶煉渣(通常每生產1t鋰鹽將產生8~10t鋰渣),目前對于鋰渣的回收處理形式主要為填埋處理或露天堆放處理,只有少量鋰渣會作為混凝土、水泥和陶瓷等原料使用,剩余的鋰渣難以得到合理回收利用,其隨意堆放不僅占用大量土地資源,而且其含有的硫元素會隨水土流失污染周邊土壤。如何合理處置利用鋰渣是我國十四五產業升級面臨的重要技術難關。
鋰渣的資源化利用
我國鋰渣多產自新疆、四川以及江西等地,其中新疆、四川等地所產鋰渣屬鋰輝石提鋰渣,而江西所產鋰渣屬鋰云母提鋰渣。不同地區所產的鋰渣,特性存在較大差別。
目前,鋰礦石的主要提鋰工藝有酸法工藝、堿法工藝、鹽焙燒工藝、壓煮工藝等,因提鋰工藝的不同,會導致在提鋰過程中產生的鋰渣理化性質存在差異,但鋰渣的主體為SiO2和Al2O3,且含有一定量的鈉鹽和堿成分。
不同的提鋰工藝下鋰渣的主要化學成分(質量分數,% )
鋰渣具有質輕、色淺、多孔等特征,可制備填充劑、吸附劑等;此外,鋰渣在硅和鋁成分上與粘土質相似,可用于燒制陶瓷制品、燒制陶粒、制備沸石等,也可作為水泥摻合料。
酸法工藝下鋰渣示意圖
鋰渣在建材領域的利用
(1)混凝土
鋰渣應用于混凝土時,其含有的活性成分SiO2和Al2O3能夠與水泥水化產物 Ca(OH)2 發生弱火山灰反應,生成具有一定強度的水化硅酸鈣,細化混凝土的凝膠孔,在一定程度上可以增加混凝土的強度。
(2)水泥
鋰渣應用于水泥時,由于鋰渣的化學成分與燒制硅酸鹽水泥熟料的黏土質原料相似,因此可用作燒制水泥的原料。
(3)新型建筑材料
鋰渣制備新型建筑材料時,由于鋰渣含堿含硫量比較高,因此在混凝土中的使用受到一定限制,而通過與機制砂洗砂污泥混合,加入少量水泥可制備成免燒免蒸磚。鋰渣也可制成輕骨料,用于建筑行業。
鋰渣在材料領域的應用
(1)鋰渣制備分子篩時,由于鋰渣中的SiO2和Al2O3含量高,而其他金屬氧化物含量低,故可處理后合成NaX分子篩。
(2)鋰渣制備白炭黑和油漆時,鋰渣中含有的SiO2和Al2O3在一定反應條件下會參與到制備過程中。
(3)鋰渣合成陶瓷和納米材料時,鋰渣中含有的SiO2和Al2O3與所需的硅酸鹽礦物組分接近,可成為合成陶瓷和納米材料的原料。
目前針對鋰渣的相關研究主要集中于鋰渣的綜合利用,且主要傾向于建材制造等相關領域,但因為工藝水平參差不齊,鋰冶煉渣中Fe、S等元素通常較高,影響后續產品的性能,導致鋰冶煉渣難以高值化利用。此外,因沒有制定鋰渣應用的相關國家(行業)標準,使鋰冶煉渣難以規模化推廣,導致無法大宗化利用。
贛鋒鋰業董事長李良彬提出關于鋰冶煉渣回收處理、冶煉渣資源化利用的建議,希望國家層面出臺相關政策,鼓勵與支持鋰冶煉渣大宗化利用;整合創新資源,突破鋰冶煉渣回收處理難題。
參考來源:
1.王雪等《我國鋰渣資源化利用研究進展》
2.周建平等《鋰礦石提鋰工藝與鋰渣資源化利用研究進展》
3.財聯社《全國人大代表、贛鋒鋰業董事長李良彬:鼓勵支持鋰冶煉渣資源化利用,突破鋰冶煉渣回收處理難題》
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