【原创】把锂渣细分，更好处理

中国粉体网讯  我国具有工业开采价值的固态锂资源主要为锂矿石，包括锂辉石、锂云母、透锂长石、铁锂云母和磷锂铝石。其中只有锂辉石得到工业规模化应用，这是由于锂辉石组成简单且含锂量较高，方便提取，且我国有着世界第二大的锂辉石矿，存储量大。另外，锂云母成分复杂但储量大，在我国江西宜春有着世界上最大的伴生锂云母矿床，这是我国在未来的重要储备锂资源，具有极高的战略价值和研究开发意义。而透锂长石、铁锂云母和磷锂铝石由于含锂量低以及储量小的原因，目前相关研究较少且研究意义不大。

当前锂矿的大规模开采导致了锂渣源源不断的产生，如果将锂渣就地填埋会对当地土壤及水质造成污染，因而如何将锂渣应用到其他领域避免污染成为了近年来的热门课题。而锂辉石与锂云母由于本身组分的不同，产生的锂渣特性也有所不同。

锂辉石与锂云母

锂辉石是一种辉石矿物，以无色至淡黄色、略带紫色或淡紫色锂紫玉、黄绿色或翠绿色隐晶石、棱柱晶体的形式出现，通常尺寸很大。锂辉石主要产于花岗伟晶岩脉中，由链硅酸铝锂LiAl（SiO₃）₂组成，在我国，锂辉石主要产自新疆、四川、江西等地区。

锂云母又称“鳞云母”，单斜晶系。化学成分为K{Li_2-xAl_1+x[Al_2xSi_4-2xO₁₀](OH,F )₂} (x=0-0.5)。它是钾和锂的基性铝硅酸盐，属云母类矿物中的一种。锂云母一般只产在花岗伟晶岩中，颜色为紫和粉色并可浅至无色，具有珍珠光泽，呈短柱体、小薄片集合体或大板状晶体。

锂云母成分更复杂，具备更高的提炼难度。锂辉石本质上是含锂的硅铝酸盐，尽管通常伴生有各种杂质，但主成分中仅有锂硅铝。而从化学式来看，锂云母显然成分更加复杂，主成分中就有锂钾硅铝氟。因此，在原料提炼和锂盐提纯上难度更大，这也是早期（2017年及以前）以锂云母为原料的碳酸锂成本高且品质不佳（主要以工业级客户为主）的核心原因。

锂云母中Li₂O含量更低，因此单耗更大。一般锂辉石精矿中Li2O含量通常为5.0~6.0%，而锂云母精矿中Li₂O含量通常为2.0～3.5%。也正是如此，通常约7.8吨锂辉石精矿（按6.0%品位计算）可以生产1吨碳酸锂，而需要约18-19吨锂云母精矿（按品位3.0%计算）才能生产1吨碳酸锂，若品位更低单耗还会进一步上升。所以，锂云母提锂在加工环节成本比锂辉石提锂更高。

锂辉石锂渣与锂云母锂渣的对比

通常锂辉石锂渣主要物相是锂辉石、石膏、石英。其中锂辉石是提锂过程主要矿物相，而石英是锂辉石的共生矿物，石膏主要来源于石灰石粉和硫酸反应生成。

通常锂云母锂渣主要物相是蓝方石、石膏、石英、萤石和钠长石。其中蓝方石、石英、钠长石和萤石是锂云母的共生矿物，石膏主要来源于石灰石粉和硫酸反应生成。

所以，与锂辉石锂渣相比，锂云母锂渣的组成更加复杂。

在物理性能方面，锂云母和锂辉石锂渣的密度差异不大，锂云母锂渣在短时间粉磨时比表面积小于锂辉石锂渣，但随着粉磨时间的延长锂云母锂渣比表面积会大于锂辉石锂渣。锂云母锂渣粉磨的的时间越短活性反而越高，锂辉石则需要延长粉磨时间来提升活性，短时间粉磨的活性也低于锂云母锂渣。

另外，与矿渣、粉煤灰等组成固定的传统固废材料相比，锂渣组分要更为复杂。比如锂渣中含有较多碱金属离子如K、Na等，通常还含有5%-30%不等的S元素。此外锂渣中还可能含有微量其它金属离子如铍、铊、铷、铯等，需要经过检测符合标准后才能进行资源再利用。因此锂渣中金属离子的固定或除去也成为锂渣难处理的原因之一，这导致近年锂渣的利用途径不仅少而且无法大量消耗锂渣。

锂渣的处理与利用

1、铍、铊、氟、铷、铯的富集与利用

从江西某企业产出的锂渣看，含铊0.003%，砷0.0002%，氟3.5%，铍0.067%，铷0.344%，铯0.078%。锂渣中所含铍、铊、氟、铷、铯等具有高毒性，对生态系统和人居环境健康造成潜在风险。

铍的工业提取多以高温熔融后水淬或加碱性物质熔合破坏矿物晶体结构，再通过硫酸溶解，以有机溶剂萃取富集，但传统有机溶剂具有严重的环境隐患。相较于铍，锂矿原矿在经过选矿过程后，其中的铊多以TI₂O、TIOH、TI₂SO₄等形式存在，具有高溶解性，许多研究表明不同类型的双水相系统的溶剂萃取法，以及离子液体萃取法可有效萃取铊。鉴于此，未来可通过建立微生物－酸－离子液体系，降低反应所需能耗与污染副产物，同时提高铍元素与铊元素的高效富集，实现锂矿废渣中铍、铊的低碳绿色高效回收。

对锂渣中铷、铯元素的资源化利用，采用焙烧-浸出工艺进行处理，收得铷、铯盐的混合溶液，再采用沉淀法工艺收得铷、铯混合物，处理铷、铯混合物得到高浓度铷、铯盐的混合溶液，再经分步沉淀分别制得铷沉淀物和铯沉淀物，分别处理铷沉淀物和铯沉淀物收得氯化铷和氯化铯。也可以对氯化铷和氯化铯进行进一步处理收得碳酸铷和碳酸铯。

对于氟元素的利用，锂云母中所含的氟可以用来破坏自身结构，与直接加热相比，两步热处理可以更有效地除去氟和未反应的硫酸，建立氟回收和循环系统。

2、建材化利用

水泥，锂渣的组成成分和烧制水泥的黏土质原料相似，因此以锂矿废渣代替部分黏土质制备水泥熟料在技术上可行。根据锂矿物和提锂工艺的不同，锂云母和锂辉石提锂废渣的化学成分有很大差异。锂辉石矿废渣的Fe₂O₃含量一般为1%~3%，锂云母矿废渣中的Fe₂O₃含量约为0.5%，因此由锂云母矿废渣煅烧的白水泥更有市场优势。

混凝土，以锂渣代替部分水泥作混凝土掺和料可大规模消纳并且减轻水泥生产引起的环境压力，更好地满足可持续发展要求。锂渣中的SiO₂和Al₂O₃可与水泥中的Ca（OH）₂反应生成水化硅酸钙凝胶（C-S-H），从而提高混凝土的力学性能和耐久性。目前锂渣作混凝土掺和料的研究主要集中于其力学性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐腐蚀性能、耐久性等方面。

陶瓷，以工业废弃物为原料制备泡沫陶瓷是资源化利用领域的一大方向，锂渣是一种典型的高硅、富铝、富碱固体废物原料。酸性锂渣的化学成分与传统陶瓷原料接近，其主要矿物成分为石英、方解石、锂辉石和锂云母，但未经处理的锂渣中含有Fe₂O₃、TiO₂会影响陶瓷产物白度，适合制备建筑陶瓷材料。此外，氧化锂是一种强熔剂，当它与氧化钠和氧化钾结合时，釉料的共晶点会降低。

地聚合物，锂渣的化学成分与粉煤灰相似，可作为单组分地聚合物的硅铝前驱体。锂渣CaO含量更低，SO₃含量更高，对其合成地聚合物造成了影响，对热活化与碱活化技术的使用也带来了新的变化。

墙体材料，锂渣在墙体材料中的应用主要有免烧砖和建筑陶粒。其中免烧砖具有高强度、高耐久性的特点，可以高效率的消耗锂渣。有研究利用水泥、钢渣粉、粉煤灰、矿渣粉与锂渣混合制备锂渣免烧砖，采用自然养护的方式制备出了强度高、耐水性能、抗冻性能好的锂渣免烧砖。建筑陶粒是一种质量轻、筒压强度高、孔隙率高、耐火性好的陶质颗粒，具有良好的保温隔热隔水隔音性能、抗冻性良好和抗碱集料反应性优异等，作为轻骨料被广泛应用于建筑材料。锂渣中SiO₂和Al₂O₃含量较高，是一种制备建筑陶粒的优质原料，其中锂云母锂渣中CaO、Na₂O和K₂O的含量可以达到15%，在烧结过程中做熔剂氧化物，不仅降低陶粒的烧结温度，还可降低高温液相的粘度。

锂渣路基，今年5月，江西发布《公路路基工程利用锂渣技术规范（试行）》，标准中有大量篇幅对环保标准做了规范。比如规定，“经鉴别属于危险废物的锂渣，严禁用于路基填筑。属于一般工业固体废物的锂渣，经改性后方可用于公路路堤填筑，不得用于公路路床填筑。”要求改性锂渣路基路段不得选在生态保护红线区域、永久基本农田集中区域和其他需要特别保护的区域，还规定了详细的对路段地下水、地表水和土壤进行检测的标准和要求。

参考来源：

陈忠发等.国内锂矿石锂渣特性对比及其建材化应用综述

彭川等.锂云母矿废渣资源化技术研究进展

锂辉石提锂工艺浅谈.环境科学述

锂辉石（云母）提锂残渣的无害化处置与铷、铯元素的分离提取.固废综合利用技术

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（中国粉体网编辑整理/苏简）

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