氢氧化锂制备工艺有哪些？

氢氧化锂（LiOH）的制备工艺多样，主要根据原料类型（锂辉石、锂云母、盐湖卤水等）、产品规格（工业级、电池级）及环保要求选择。以下是主要工艺的系统解析：

1. 碳酸锂苛化法（主流工艺）

原理：碳酸锂（Li₂CO₃）与石灰乳（Ca(OH)₂）发生复分解反应：

Li 2 CO 3 +Ca(OH) 2 →2LiOH+CaCO 3 ↓

步骤：

混合：碳酸锂与精制石灰乳按1:1.08比例混合，调节浓度至18-20g/L。

反应：加热至沸腾并强力搅拌30分钟，生成碳酸钙沉淀和氢氧化锂母液。

分离：离心分离后，母液经蒸发浓缩、结晶干燥得到单水氢氧化锂（LiOH·H₂O）。

特点：

优势：工艺成熟、成本低、原料易得，适用于工业级产品。

局限：原料纯度要求高（需除杂），产品可能含杂质（如钙、镁），需额外纯化步骤。

2. 硫酸锂苛化法（高回收率工艺）

原理：锂辉石精矿经转型焙烧、酸化焙烧后，硫酸锂浸出液与烧碱反应：

Li 2SO4 +2NaOH→2LiOH+Na 2SO4

步骤：

焙烧：锂辉石在1050-1100℃转型为β型，酸化焙烧（250-300℃）生成硫酸锂。

净化：浸出液经中和、碳化除杂，加入烧碱苛化。

冷冻脱硝：溶液冷冻至-10℃析出芒硝（Na₂SO₄·10H₂O），离心分离后母液蒸发结晶。

特点：

优势：锂回收率高（>85%），产品纯度高（电池级），适用于锂辉石原料。

局限：工艺复杂，设备要求高（如高压反应釜），能耗较大。

3. 石灰石焙烧法（传统工艺）

原理：锂云母与石灰石混合焙烧，生成氢氧化锂：

Li2O+CaO+H2O→2LiOH+Ca(OH) 2

步骤：锂云母与石灰石按1:3比例混合，850℃焙烧4小时，水淬浸出后蒸发浓缩。

特点：

优势：工艺成熟，原料适应性强。

局限：物流量大（每吨产品需40吨石灰石）、渣量多（42吨渣/吨产品）、锂回收率低（约67%），逐步被淘汰。

4. 纯碱加压浸出法（高纯度工艺）

原理：锂辉石焙烧后与纯碱在高压下浸出，经碳化除杂后苛化：

Li 2O+Na2CO 3 →Li 2CO 3+Na 2 O（浸出）Li 2 CO 3+Ca(OH) 2 →2LiOH+CaCO 3 ↓（苛化）

步骤：焙烧、高压浸出（200℃, 2.5MPa）、碳化除杂、苛化反应、蒸发结晶。

特点：

优势：产品纯度高，锂回收率高。

局限：设备投资大，操作条件严苛，生产效率低。

5. 电解法（高纯度技术）

原理：电解含锂溶液（如Li₂SO₄或LiCl），阴极生成氢氧化锂：

2H 2 O+2e −→H 2+2OH −（阴极）2Cl − →Cl 2 +2e −（阳极，或氧析出）

步骤：精制卤水电解，阴极得氢氧化锂溶液，经浓缩结晶。

特点：

优势：产品纯度高（>99.9%），可回收副产品（如H₂、Cl₂）。

局限：设备成本高（离子膜），能耗大，适用于实验室或小规模生产。

6. 双极膜电渗析法（新兴技术）

原理：利用双极膜将水分解为H⁺和OH⁻，通过电渗析直接生产氢氧化锂。

特点：

优势：工艺简单，无副产物（如硫酸钠），成本低（约4000元/吨），环保优势显著。

局限：技术较新，需优化膜材料和工艺参数。

其他工艺

铝盐沉淀法：通过铝锂化合物沉淀-分解制备，适用于高镁锂比卤水。

离子交换法：利用树脂吸附锂离子，经洗脱后结晶，适用于高纯度产品。

工艺选择考量因素

原料类型：锂辉石适用硫酸锂苛化法，盐湖卤水多用碳酸锂苛化法。

产品规格：电池级需高纯度工艺（如电解法、双极膜法），工业级可用碳酸锂苛化法。

成本与环保：碳酸锂苛化法成本低但杂质多，双极膜法环保但技术新。

政策与需求：如中国推动“无废工厂”，双极膜法等清洁工艺更具潜力。

综上，氢氧化锂制备工艺需综合原料特性、产品要求、成本效益及环保标准选择，主流工艺以碳酸锂苛化法和硫酸锂苛化法为主，新兴技术如双极膜电渗析法在清洁生产和成本控制方面展现优势。