[00339142]复杂锂矿、铷矿多元素协同提取新工艺

成果简介：

针对锂辉石、锂云母、花岗岩型铷矿等多种含锂、铷、铯的复杂硅酸盐矿物，创新性地构思了①“混合矿高温熔融—水淬转型技术”；②“铷矿浓硫酸自热熟化—快速焙解—低温拜耳法溶出技术”；③“锂辉石、锂云母直接加压碱浸—磷酸沉锂—沸石合成技术”；④“锂云母钙基热活化—萃取分离铷铯—碳化沉锂技术”等多项依据不同矿物原料的矿物学特点所提出的多元素协同提取新技术。各项工艺均可实现锂、铷、铯的高效浸出，浸出率均达到了 90%以上，浸出渣成分为无毒无害的硅酸盐矿物，可用作于沸石吸附或水泥建材等领域；使用特定的萃取剂进行萃取/反萃/结晶操作实现浸出液中铷、铯的高效分离，分别可产出纯度高达 99.9%的铷盐、铯盐产品；通过碳化或磷化沉淀产出碳酸锂或磷酸锂产品，精制后可用于制备锂离子电池，沉锂后液可返回水浸工序循环利用。该技术不仅能够获得较高的锂、铷、铯提取率，同时也实现了浸出渣的无害化处理和体系内水的循环利用，实现了废渣、废水的近零排放。

成熟程度及推广应用情况：

已投入成本：500 万元。

推广应用情况：2020 年，月处理 3 吨矿石规模的复杂锂铷矿多元素协同提取新工艺中试线建成投产，取得了锂、铷、铯综合回收率 90%、92%和 97%的生产指标，并已成功产出了数十公斤纯度高达 99.9%的氯化铷、碳酸铷和硝酸铷等铷盐产品。

技术优势：

复杂锂矿、铷矿多元素协同提取新工艺针对不同类型的矿物，选择适宜的处理工艺，不仅获得了较高的锂、铷、铯提取率，能够取得较高的经济收益，同时降低了不必要生产流程带来的废水、废渣的排放；

性能指标：

针对锂辉石矿物，锂的提取率达 95.8%；锂云母矿中锂、铷协同提取，提取率分别为 90%和 92%；铷矿中铷、钾提取率为 95.4%和 94.6%；产出纯度 99.9%的铷盐、铯盐产品以及可用于制备锂离子电池的碳酸锂和磷酸锂。

市场分析：

锂、铷、铯均是活泼的稀有轻金属，具有优异的光电性能，不仅在电子器件、生物化学及医药等传统领域中有着重要用途，在薄膜太阳能电池、离子推进发动机、可控核聚变等新兴应用领域中，也逐渐显示出强劲的生命力。随着科技进步，锂、铷、铯重要性日益凸显，美国和日本早已将其列位战略资源。2020 年 9 月，国家发改委、科技部等四部门联合发文《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》，文件提出“实施新材料创新发展行动计划，提升稀土、钒钛、钨钼、锂、铷铯、石墨等特色资源在开采、冶炼、深加工等环节的技术水平”，铷铯资源的重要性首次在高级别的文件中被重点提及。“碳达峰”、“碳中和”的目标也使得新能源和储能产业再次站上“风口”。可以预见，随着科学技术的不断发展，锂、铷、铯在众多新兴产业中的不可替代性会愈发凸显，其需求量必定会随之大幅增长。

经济效益分析：

目前铷盐市场价格约为 6000 元/公斤（上海有色网），按总收率 90%计算，每吨复杂锂矿、铷矿可产出约 10 公斤铷盐，预计收入 6 万元/吨矿；考虑药品消耗、设备、人工、折旧和水电等，成本估算约 1 万元/吨矿；综上，每吨矿预计利润约为 5 万元。由于锂盐、铯盐等产品收入以及未知成本未考虑其中，此仅为粗略的经济效益分析，但不可否认本工艺经济效益十分可观。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利 3 项，申请 1 项。 2. 成果来源：2018 年国家自然科学基金云南省联合基金《含铷云母精矿中铝钾铷的协同提取新技术基础》项目、2020 年国家自然科学基金重点项目《复杂锂精矿多元素协同提取新技术基础》。 3. 技术先进性：针对不同类型的矿物，选择适宜的处理工艺，不仅能够取得较高的经济收益，同时降低不必要生产流程带来的废水废渣的排放；总的来说，该成果整体达到国际先进水平。