ПРИМЕНЕНИЯ
Литий широко используется в батареях, керамике, стекле, смазочных материалах, холодильной технике, ядерной и фотоэлектрической промышленности. С постоянным развитием компьютеров, цифровых камер, мобильных телефонов, портативных электроинструментов и других электронных устройств, батарейная промышленность стала крупнейшей областью потребления лития. Кроме того, карбонат лития является одним из эффективных способов снижения энергопотребления и охраны окружающей среды в керамической промышленности, поэтому спрос на литий также будет расти. Одновременно с этим открываются новые функции лития в стекольной промышленности, и спрос на литий в этой отрасли будет продолжать увеличиваться. В результате стекольная и керамическая промышленность стали вторыми по величине потребителями лития.
МЕТОД ПРОЦЕССА
Традиционное извлечение лития из сподумена требует высокотемпературного обжига (950–1100°C) для преобразования α-сподумена в β-сподумен перед выщелачиванием. Однако методы прямого выщелачивания позволяют обойти этот энергоёмкий этап, химически разрушая α-сподумен при более низких температурах.
(A) Выщелачивание плавиковой кислотой (HF)
(B) Выщелачивание серной кислотой с добавками (механоактивация)
ТИПИЧНЫЙ ПРОЦЕСС
Извлечение лития из сподумена обычно включает несколько ключевых этапов, основное внимание уделяется преобразованию природного α-сподумена в более реакционноспособную форму (обычно β-сподумен), за которым следует химическая обработка для извлечения лития. Ниже приведено краткое описание типичных процессов на основе современных исследований и промышленных практик:
Предварительная обработка: преобразование α-сподумена в β-сподумен
Природный α-сподумен является труднообрабатываемым и должен быть преобразован в β-сподумен путем высокотемпературного прокаливания (обычно 950–1100 °C), чтобы сделать литий доступным для извлечения.
Фазовое превращение критично: исследования показывают, что температура выше 800 °C необходима для эффективного перехода, а оптимальные условия (например, 1050 °C в течение 60 минут) обеспечивают до 98,94% эффективности конверсии.Кислотное прокаливание (процесс серной кислоты)
Наиболее распространённый промышленный метод — прокаливание β-сподумена с концентрированной серной кислотой при повышенных температурах (около 250–300 °C), что приводит к образованию водорастворимого сульфата лития.
Этот процесс энергозатратен и генерирует значительные отходы, однако достигает высоких показателей извлечения лития (~96%).
Выщелачивание лития из сподумена (с обжигом)
.png)
Прямое выщелачивание лития из сподумена (без обжига)
Традиционное извлечение лития из сподумена требует высокотемпературного обжига (950–1100°C) для преобразования α-сподумена в β-сподумен перед выщелачиванием. Однако методы прямого выщелачивания стремятся обойти этот энергоёмкий этап, химически разрушая α-сподумен при более низких температурах.
(A) Выщелачивание плавиковой кислотой (HF)
Процесс: α-сподумен реагирует с HF при 25–100°C с образованием растворимых LiF и AlF₃.
Реакция: LiAlSi₂O₆ + 22HF → LiF + AlF₃ + 2H₂SiF₆ + 8H₂O
Выход: ~90–95% лития.
Плюсы: Работает при низких температурах (без обжига). Быстрая кинетика (~2 часа).
Минусы: HF — высокотоксичный и коррозионно-активный реагент (опасность для безопасности). Требуется оборудование, устойчивое к фтору.
(B) Сероводородная кислота + добавки (механоактивация)
Процесс:
Измельчение α-сподумена с H₂SO₄ + активатор (например, CaF₂, FeSO₄) в шаровой мельнице.
Механические силы разрушают кристаллическую структуру, повышая реакционную способность.
Выщелачивание при 80–120°C с растворением лития в виде Li₂SO₄.
Выход: ~85–92% лития.
Плюсы:
Обходит этап высокотемпературного обжига.
Можно использовать отходы серной кислоты (экономично).
Минусы:
Высокое потребление кислоты (~1.5–2 раза больше традиционного процесса).
Требуется тонкое измельчение (высокое энергопотребление).