鋰渣的“出路”

鋰及鋰化合物廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航天航空、玻璃陶瓷、核工業(yè)、醫(yī)藥、石油化工等領(lǐng)域，被譽(yù)為“新能源金屬”、“宇航合金金屬”及“工業(yè)味精”，將是推動(dòng)21世紀(jì)發(fā)展的重要元素。2023年，國(guó)內(nèi)85%以上的鋰鹽產(chǎn)品來自鋰礦石提鋰。然而，鋰礦石提鋰將會(huì)產(chǎn)生大量的鋰渣，通常每生產(chǎn)1t鋰鹽將產(chǎn)生8~10t鋰渣。

鋰渣的組成

鋰渣的主要成分為氧化硅、氧化鋁、氧化鈣等氧化物和礦物的混合物，它的顆粒非常細(xì)，小于80μm的占70%左右。

SiO₂（二氧化硅）：鋰渣的主要成分之一，其含量在21%～25%之間，是構(gòu)成鋰渣礦物結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。

Al₂O₃（三氧化二鋁）：鋰渣的主要成分之一，含量高達(dá)60%～67%，這使得鋰渣在化學(xué)成分上與玻璃工業(yè)用硅鋁微粉的成分要求基本一致。

CaO（氧化鈣）：鋰渣的主要成分之一，雖然含量不如SiO₂和Al₂O₃高，但在鋰渣的礦物組成和性能中起著重要作用。

Na₂O（氧化鈉）和K₂O（氧化鉀）：作為堿金屬氧化物，它們?cè)阡囋械暮考s為8%～13%，這些成分使得鋰渣具有一定的堿性和火山灰活性。

此外，因提鋰工藝的不同，鋰渣中還可能含有Mg（鎂）、F（氟）、SO₄^2-（硫酸根）等其他元素和化合物。

鋰渣的“現(xiàn)狀”

當(dāng)前鋰渣在處理過程中存在市場(chǎng)用量小、難以消納，價(jià)值低、銷售半徑小，無相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、難以大宗化應(yīng)用，部分有害元素?zé)o害化難，鐵（Fe）、鈣（Ca）、硫（S）等元素高值化應(yīng)用難等問題。

被稱為“亞洲鋰都”的宜春，鋰渣“堆積如山”。此前，宜春相關(guān)鋰企在處理鋰渣過程中存在較多違法違規(guī)行為，經(jīng)過一年多的環(huán)保整頓，相關(guān)企業(yè)已完成整改，而當(dāng)?shù)卣舱谕苿?dòng)鋰渣消納場(chǎng)的建設(shè)，加快技術(shù)攻關(guān)化解鋰渣處理和應(yīng)用難題。

據(jù)相關(guān)測(cè)算，到2025年，僅宜春市的鋰渣年產(chǎn)量就將達(dá)到1500萬(wàn)噸，跨入大宗工業(yè)固廢級(jí)別。但目前針對(duì)鋰渣的資源化綜合處理能力卻不足90萬(wàn)噸，鋰渣的大量堆積會(huì)進(jìn)一步加劇土地資源浪費(fèi)、生態(tài)環(huán)境污染等問題。如何合理處置利用鋰渣已成為鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)難題。

今年兩會(huì)期間，全國(guó)人大代表、贛鋒鋰業(yè)董事長(zhǎng)李良彬提出了《關(guān)于鼓勵(lì)支持鋰冶煉渣資源化利用的建議》等多項(xiàng)議案，提出鼓勵(lì)支持鋰冶煉渣資源化利用，突破鋰渣回收處理難題的建議。

鋰渣的“出路”

出路1——鋰渣路基

《綠色交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出，鼓勵(lì)工業(yè)固廢在交通建設(shè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱部交科院）就承擔(dān)了這樣一個(gè)交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)試點(diǎn)任務(wù)：固廢資源化利用技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，其中就包括把廢棄鋰渣用于道路建設(shè)的研究。

今年5月，部交科院在全國(guó)范圍內(nèi)率先制定的《公路路基工程利用鋰渣技術(shù)規(guī)范》批準(zhǔn)發(fā)布，填補(bǔ)了鋰渣在交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)空白。

在實(shí)際應(yīng)用中，研究團(tuán)隊(duì)選取了宜春3個(gè)路段作為試驗(yàn)路段，編制了建設(shè)工程專項(xiàng)施工技術(shù)方案，通過一系列物理處置和化學(xué)改良措施降低鋰渣的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了鋰渣路基的填筑應(yīng)用。經(jīng)檢測(cè)，鋰渣路基的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)路段合計(jì)1公里多，其中有幾百米屬于高填方，累計(jì)消納鋰渣20多萬(wàn)噸，降低公路工程建設(shè)成本15％至40％，節(jié)省鋰渣堆存、填埋等處置費(fèi)用及環(huán)保稅費(fèi)超千萬(wàn)元，減少20％以上碳排放量。

出路2——合成砂

針對(duì)鋰渣行業(yè)現(xiàn)狀，廣東清大同科環(huán)保技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱：清大同科）將鋰渣、礦粉、粉煤灰、磷石膏等作為制砂主要原料，通過充分的化學(xué)反應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)賦予合成砂優(yōu)秀的物理性能。

清大同科的合成砂分為輕質(zhì)合成砂、高強(qiáng)合成砂、功能合成砂、彩色合成砂、石膏基合成砂五個(gè)系列，而施工中最常見的就是輕質(zhì)合成砂。

目前，清大同科已經(jīng)有了在深圳寶山學(xué)校利用合成砂制備輕質(zhì)混凝土預(yù)制件的應(yīng)用案例。并且，清大同科已在湖南郴州建成“10萬(wàn)噸合成砂生產(chǎn)示范線”。

出路3——輔助膠凝材料

鋰渣作為輔助膠凝材料用于制備水泥混凝土是資源化利用的重要途徑。將鋰渣作為輔助膠凝材料用于生產(chǎn)水泥，可降低80%的碳排放量。鋰渣自身無水硬性，但作為水泥輔助膠凝材料，其活性組分可與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）₂發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成大量C-S-H凝膠，從而提高水泥的機(jī)械強(qiáng)度。

僅在四川省，2021年就有16家企業(yè)在水泥生產(chǎn)過程中使用了鋰渣，利用產(chǎn)線占全省水泥全能線的比例為18%，摻加比例最高超過5%。近幾年，使用鋰渣的企業(yè)數(shù)量和消納量更是不斷擴(kuò)大，有效緩解了鋰鹽生產(chǎn)企業(yè)的壓力。

此外，利用鋰渣生產(chǎn)多孔陶瓷、泡沫玻璃以及催化劑等高附加值產(chǎn)品，也是鋰渣資源高值化利用的主要途徑。

小結(jié)

針對(duì)鋰渣規(guī)模化、高值化、多樣化利用，一些企業(yè)已經(jīng)開始行動(dòng)，并形成了一套全要素資源化的消納思路。對(duì)尾礦中的有價(jià)元素進(jìn)行深度提純后，將殘留的金屬、稀有元素和伴生元素進(jìn)行二次再選提取，然后對(duì)剩余的非金屬礦物往建材資源化等方向應(yīng)用，最大限度地將鋰渣中的全部元素當(dāng)作原料應(yīng)用到建材、水泥、商混等領(lǐng)域。

參考來源：

環(huán)保風(fēng)波過后，宜春鋰渣難題待解.時(shí)代財(cái)經(jīng)

四川4個(gè)技術(shù)路線推動(dòng)鋰渣綜合利用，今年底前實(shí)現(xiàn)鋰渣全部消納.四川日?qǐng)?bào)

公路“吃”鋰渣緩解新能源發(fā)展之憂.山東物流與交通運(yùn)輸

翟夢(mèng)怡.鋰渣粉作為輔助膠凝材料在水泥基材料中的研究進(jìn)展

鋰渣解決方案——合成砂.廣東清大同科環(huán)保技術(shù)有限公司

劉長(zhǎng)有.鋰渣理化特性及其資源化利用研究進(jìn)展

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