一、焙燒過程原理

在焙燒階段，電池黑粉中的鎳鈷錳酸鋰與碳發(fā)生還原反應(yīng)，使高價態(tài)金屬（如Ni3?、Co3?、Mn??）被還原為低價態(tài)，同時鋰以碳酸鋰（Li?CO?）、氧化鋰（Li?O）等形式析出。氟化鋰（LiF）、磷酸鋰（Li?PO?）等化合物與添加的固氟劑（如CaO）反應(yīng)生成難溶于水的氟化鈣（CaF?）、磷酸鈣（Ca?(PO?)?），從而固定氟元素。

優(yōu)化條件：

溫度：600-1200℃（溫度過低反應(yīng)不完全，過高導(dǎo)致碳酸鋰分解）。

壓力：0.3-2.0MPa（壓力不足反應(yīng)不完全，過高影響安全）。

時間：0.5-5小時（時間過短反應(yīng)不完全，過長導(dǎo)致碳酸鋰揮發(fā)）。

二、水浸出與硫酸溶液作用

焙燒產(chǎn)物用水浸出時，勻速加入硫酸溶液可避免形成氫氧化鋁（Al(OH)?）絮凝沉淀。硫酸作為浸出劑，溶解金屬氧化物的同時，其高沸點（約337℃）適合高溫操作，且對設(shè)備腐蝕性較低。

關(guān)鍵控制點：

硫酸添加速率：需與浸出過程匹配，防止局部過酸導(dǎo)致氫氧化鋁沉淀。

液固比：優(yōu)化為6-7:1，確保金屬充分溶解。

三、萃取與雜質(zhì)控制

在特定pH（如5.2）和萃取劑（如P204和磺化煤油）條件下進行三級逆流萃取。通過調(diào)節(jié)pH，改變雜質(zhì)陽離子（如Fe3?、Al3?）的化學(xué)形態(tài)，抑制其萃取，提高鋰的選擇性。

技術(shù)優(yōu)勢：

選擇性：萃取劑對鋰的高親和力實現(xiàn)雜質(zhì)分離。

靈活性：可通過調(diào)節(jié)pH、萃取劑濃度優(yōu)化效果。

四、除氟、蒸發(fā)濃縮、沉鋰、碳化步驟

除氟：固氟劑（如CaO）與氟反應(yīng)生成氟化鈣沉淀，進一步降低氟含量。

蒸發(fā)濃縮：利用MVR蒸發(fā)器將溶液濃縮至Li?SO?濃度約200g/L，減少后續(xù)處理體積。

沉鋰：加入碳酸鈉溶液使鋰以碳酸鋰形式沉淀，反應(yīng)式：

Li?SO? + Na?CO? → Li?CO?↓ + Na?SO?

沉鋰率約90%，所得碳酸鋰純度符合YS-T582-2013電池級標(biāo)準(zhǔn)。

碳化：可能通過調(diào)節(jié)pH或煅燒進一步提純碳酸鋰晶體。

五、電池級碳酸鋰應(yīng)用前景

電池級碳酸鋰是鋰離子電池正極材料（如磷酸鐵鋰、三元材料）的關(guān)鍵原料，具有高純度（≥99.5%）、高比表面積、優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：新能源汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子。

六、技術(shù)優(yōu)勢總結(jié)

焙燒 固氟劑固定氟元素，優(yōu)化溫度/壓力/時間 鋰提取率提高至80%以上

水浸出 硫酸溶液勻速加入，避免氫氧化鋁沉淀 減少鋰夾帶損失

萃取 特定pH和萃取劑選擇性分離雜質(zhì) 雜質(zhì)陽離子含量顯著降低

全流程 閉環(huán)設(shè)計，蒸發(fā)濃縮/沉鋰高效回收 鋁、氟等雜質(zhì)有效去除，碳酸鋰純度達標(biāo)

結(jié)論

該工藝通過多步驟協(xié)同作用，實現(xiàn)了高鋁電池黑粉中鋰資源的高效回收，同時解決了雜質(zhì)夾帶問題。所得電池級碳酸鋰在新能源領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，符合市場需求和政策導(dǎo)向，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境價值。