锂, 被称之为“能源金属”, 广泛应用于工业部门和高新技术产业中。我国具有丰富的锂资源, 锂工业已在世界上占有一定的地位，锂盐产品在世界市场占有较大的比重。江西锂厂是我省唯一的锂产品生产国有企业, 其主要产品为单水氢氧化锂、碳酸锂、溴化锂及副产品硫酸镍等。

1 单水氢氧化锂 1.1 性质、用途、生产原料 1.1.1 性质

单水氢氧化锂是含一个结晶水的氨氧化锂, 是锂和锂的氧化物直接溶于水时生成的。氢氧化锂的碱性比NaOH, KOH弱, 在碱金属氢氧化物中氢氧化锂在水中溶解度最小. 随着温度的升高而增大。

氢氧化锂的熔点为450℃, 加热时易分解, 溶于水时放出水化热。在空气中, 氢氧化锂吸收二氧化碳.生成碳酸锂。单水氢氧化锂当温度高于600℃时，便失去结晶水，在1 000℃左右, 氢氧化锂生成氧化锂和水蒸汽。

氢氧化锂不溶于丙酮, 微溶于乙醇。氢氧化锂及其浓溶液, 在一般的温度下也能使玻璃和瓷器受到腐蚀。

单水氢氧化锂的分子式为LiOH·H₂O, 分子量41.96。

1.1.2 用途

单水氢氧化锂是最重要的锂化合物之一，主要用于生产锂基润滑脂, 也可用于生产其他锂化合物，是碱性电池电解质的添加剂。

1.1.3 生产原料

主要有锂辉石、锂云母等含锂矿物，国外主要以锂辉石生产锂盐。锂云母的冶炼性能不如锂辉石, 以锂云母为原料生产锂盐的各项技术经济指标也比不上锂辉石。

1.2 生产工艺 1.2.1 石灰石焙烧法

采用石灰石焙烧法处理含锂矿物制取氢氧化锂，生产工艺包括生料制备、焙烧、浸出、洗渣、浸出液浓缩、净化、结晶几个主要工序。生料制备工序主要是将石灰石磨细, 并按锂矿物: 石灰石等于1 : (3.05~3.15)和一定氧化钙(40%~42%)的合格生料浆。焙烧的目的主要是把合格生料浆放入回转窑中在一定温度下进行一系列物理化学变化.使矿物中的锂转化成可溶于水的化合物。浸出主要是让溶于水的锂化合物尽量进入溶液, 以便与大量的Ca, Si, Al杂质分离, 浸出液中的SO₄^2-可采用Ba(OH)₂沉淀除去, 不溶杂质经过滤而得到分离，可溶杂质采用洗涤和重溶解、重结晶使氢氧化锂粗品得到精制达到严品的质量要求。以石灰石焙烧法处理锂云母制取氢氧化锂为例, 其工艺流程如图 1。

1.2.2 压煮法

将锂矿石在回转窑中进行单独焙烧, 使其脱夫邵分氟, 完成一系列的物理化学变化，焙烧后的锂云母与石灰按1 : (1.0~1.2)的比例混台于150℃下用水压书。搅拌1h, 发生以下反应:

生成的氢氧化锂进入溶液，3CaO· Al₂O₃, ·6H₂O和CaO·SiO₂为凝聚相而进入渣中。溶液中可溶性铝采用石灰苛化而除去, 浸出液浓缩精致与石灰石焙烧法原则相同。

1.2.3 碳酸锂苛化法

用石灰乳与碳酸锂反应而得到LiOH, 其反应如下:

LiOH进入溶液中, 钙与碳酸根生成碳酸钙进入渣中。分离后, 将LiOH溶液经浓缩结晶而得到单水氢氧化锂。碳酸锂苛化法生产氢氧化锂是目前国内外特别是国外生产氢氧化锂的主要方法。

1.3 产品的技术标准与质量

单水氢氧化锂的技术标准见表 1。

以锂云母为原料生产的氢氧化锂, 由于冶炼性能差, 伴生碱金属多, 生产成本高, 产品质量能达到Q-一级要求, 但达Y级(优)有一定的距离。

采用锂辉石为原料生产的氢氧化锂物理性状较好, 基本上可达到国外先进水平，影响质量的主要因素是控制好结晶温度和过饱和度，使之达到结晶颗粒均匀和粗大。

1.4 产品的制造成本及影响成本的因素

以锂去母为原料, 无论采用何种工艺, 制造成本都较高, 一般来说与硫酸法处理锂辉石相比, 吨产品的制造成本要高出5000元左右。对锂云母来说, 采用石灰石焙烧法影响制造成本的主要因素是能耗, 占成本组成的55%~ 60%, 原料次之, 约为25%~ 30%;对锂辉石而言影响成本的主要因素是原料, 占成本组成的60%左右.能耗次之, 约为25% ~30%。因此，降低成本的主要途径是努力提高金属收率, 降低能耗。

2 碳酸锂 2.1 性质、用途及生产原料 2.1.1 性质

碳酸锂是一种无色单斜晶体或白色结晶粉末, 比重2.11 g/cm³.熔点618℃，微溶于水, 溶于酸, 不溶于乙醇和丙酮。在水中的溶解度比其他碱金属的碳酸盐较低, 并且随着温度升高而降低。

由于碳酸锂与碳酸钾和碳酸钠不能生成复盐和络盐, 因此在有碳酸钾和碳酸钠存在时, 碳酸锂的溶解度要降低, 所以在工业上采用碳酸钠或碳酸钾沉淀碳酸锂。当溶液中有氯化钾和氯化钠存在时.碳酸锂的溶解度开始有所增加, 但当氯化钾和氯化钠超过一定值后, 又使碳酸锂溶解度有所降低。

将二氧化碳气体通入碳酸锂的水悬浮液, 则生成碳酸氢锂。碳酸氢锂的溶解度高于碳酸锂的溶解度, 将此溶液加热，碳酸氢锂分解并重新沉淀出碳酸锂。利用这一性质, 可以从碳酸锂中清除杂质制取纯度较高的碳酸锂。

碳酸锂能溶于浓盐酸, 得相应的锂盐, 如

2.1.2 用途

碳酸锂的用途较广, 主要用于陶瓷、玻璃、珐琅、铝电解时电解质的添加剂，也可用于生产铁氧体、医药及各种锂盐的原料。

2.1.3 生产原料

制取碳酸锂的原料主要有两大类: 一类是含锂矿物; 一类是含锂盐湖卤水, 也可以以氢氧化锂碳化来制取。目前以锂矿物生产碳酸锂的原料主要有锂辉石和锂云母。

2.2 生产工艺 2.2.1 硫酸法

硫酸法处理锂辉石制取碳酸锂火法部分采用转型和酸化两段焙烧.湿法部分主要将经酸化焙烧的产物放在浸出槽中进行浸出，并将磨细的石灰石中和过量的硫酸, 使pH值为6.0~6.5, 除去一部分铁铝杂质, 然后进行过滤, 洗涤。滤液经净化精制后浓缩沉锂, 沉锂可采用碳酸钠, 也可采用氨与CO₂。渣经再浸出洗涤后弃去。

硫酸法处理锂辉石制取碳酸锂工艺流程见图 2。

2.2.2 硫酸盐法

硫酸盐法是将锂辉石或锂云母与某种硫酸盐(硫酸钾、硫酸钙或硫酸钾与硫酸钠混合物)在一定温度下混合烧结, 在高温下发生一系列的物理和化学变化, 使其中的锂被所配入的硫酸盐中的金属元素所置换生成可溶性的硫酸盐, 主要杂质则生成难溶于水的化合物, 并将熟料浸出分离, 锂进入溶液。溶液经蒸发先析出K₂SO₄·Na₂SO, 再用碳酸钠沉锂得碳酸锂。

2.2.3 石灰石焙烧法

同生产制取氢氧化锂工艺流程中的生料制备、焙烧、浸出、过滤、洗渣工序完全相同，后半段工序采用向浸出液中通入CO₂气体，得碳酸锂结晶, 经洗涤、干燥到合格产品。

2.2.4 压煮法

含锂的铝硅酸盐矿物的经过煅烧, 用苏打溶液或石灰乳在压煮器内, 于一定温度压力下分解, 使锂转变成碳酸盐或氢氧化物。压煮产物经过处理, 得到Li₂CO₃或氢氧化锂。

利用碳酸钠溶液水热压煮分解β-锂辉石生产Li₂CO₃或LiOH·H₂O的方法, 在国外已引起人们的重视, 进行了大量的研究工作，工业生产所采用。利用石灰处理经焙烧之后的锂云母在压煮器内进行分解制取氢氧化锂或碳酸锂, 某院校已获得成功, 目前正在推广应用中, 这是我国研制的一种提锂新方法。

2.2.5 从盐湖卤水中提锂

从盐湖卤水中提锂, 近几十年来已深受人们的关注。在国外有利用太阳能蒸发盐湖水，使卤水中锂的浓度提高10倍多。在蒸发过程中逐步分离出大量的NaCl及Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-等, 得到的浓卤水中锂的浓度约0.5%, 先用石灰和苏打处理残余的Ca, Mg, 压滤分离后, 滤液加热到90℃, 于反应器内同时加入苏打和水进行沉锂反应, 反应物经过一系列的水力旋流器, 溢流送回蒸发池.底流基本上是水和碳酸锂。我国从盐湖卤水中提. 锂研究较早, 目前还未形成工业规模。

2.3 产品质量标准及影响产品质量因素

碳酸锂质量标准见表 2。

国内以锂云母或钾辉石生产碳酸锂, 产量质量优，并居国外先进水平。影响产品质量的主要因素是Ca²⁺, SO₄^2-等杂质含量, 一般采用加入苏打或冷凝水搅拌, 降低Ca²⁺, SO₄^2-的含量。

2.4 制造成本、销售价及影响成本的因素

以锂云母为原料制取碳酸锂.制造成本3万元/t; 销售价3.2~3.3万元/t; 以锂辉石为原料采用硫酸法制取碳酸锂, 制造成本1.9~ 2.0万元/t, 销售价3.2~3.3万元/t。

影响成本的主要因素是金属收率。原料占成本组成比例较大, 约为65%~67%, 提高收率, 降低单耗是降低成本的关键。

3 溴化锂 3.1 性质、用途及生产原料 3.1.1 性质

溴化锂为无色的粉状结晶，密度为3.464g/cm³, 熔点550℃, 沸点1265℃, 无毒、无臭、有威苦味, 极易潮解, 易溶于水并放热, 能溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂中。致冷用的溴化锂溶液含量为(50±0.5)%, 溴化锂混合液是在溴化锂溶液中加入少量缓蚀铬酸锂.以增加缓蚀效果, 溶液呈黄色。

3.1.2 用途

溴化锂广泛用于空洞、除湿、制冷和空气净化系统。由于溴化锂具有强的吸水性, 在水中溶解度很大, 热稳定性好、再生容易等特点, 因此在上述系统中能得到广泛使用。

如吸收式空调器采用溴化锂溶液作热流体, 溴化锂在常温下或低温下可强烈地吸收水蒸汽, 高温下便释放水分。在医学中, 用作催[眠剂和镇静剂, 也用于照相、某些高级电池中的电解质和化学试剂等。

3.1.3 生产原料

制取溴化锂的原料一是氢氧化锂和碳酸锂, -是溴素和氢溴酸。采用溴素制取溴化锂工艺比较复杂, 对设备的要求也较高; 采用氢溴酸制取溴化锂, 生产工艺比较简单, 同时又可利用制药厂的下脚料, 生产成本也较低。

3.2 生产方法 3.2.1 中和法

将40%的氢溴酸置于反应器中, 然后逐渐加入碳酸锂或氢氧化锂使之中和。详见工艺流程图 3。

3.2.2 还原法复分解法

还原法适用于以溴素为原料生产溴化锂, 所用的还原剂有赤磷、二氧化硫、硫磺、铁屑。其实质是制取氢溴酸的方法, 然后用中和或复分解转化为溴化锂。

3.3 产品质量标准与技术经济指标

产量质量可按用户的要求组织生产, 居国内外先进水平, 其产品技术标准见表 3。

由于工艺较先进, 吨产品原材料单耗, 制造成本比同类生产厂家略低。

4 硫酸镍 4.1 硫酸镍的性质、用途

硫酸镍为绿色斜方棱透明结晶, 味甜而涩, 稍易风化, 溶于水、氨、甲醇。103℃时失去6分子结晶水, 为翠绿色晶体, 溶于水及乙醇。在280℃失去全部结晶水而成为无水化合物，无水化合物系黄绿色晶体, 可溶于水, 不溶于乙醇, 水溶液呈酸性, pH值约4.5。

硫酸镍可用于电镀、镍电池、媒染剂, 金属(锌及黄铜)着色剂, 陶瓷工业彩釉、油漆催干剂，也可用于制取镍触媒及其他镍盐等。

4.2 生产方法 4.2.1 金属镍法

用硫酸电溶或用硫酸、硝酸溶解后, 沉镍水洗NO₃^-, 再用硫酸酸溶制得。

4.2.2 结晶净化法

电解精炼铜副产富镍硫酸铜溶液，先将硫酸铜结晶分离, 再把母液浓缩, 可获得粗硫酸镍。粗硫酸镍经铁屑置换除铜, 氧化中和除铁, H₂S除铜可制取工业硫酸镍。

4.2.3 高冰镍水热法

高冰镍磨细后加酸在压煮器内鼓氧氧化制取硫酸镍水溶液, 水溶液氧化中和除铁、钴(萃取法除钴), 硫化物除铜, 制取硫酸镍。

4.2.4 其他方法

氧化镍、氢氧化镍或碳酸镍溶于硫酸而制得。

由生产钴的含镍溶液制备硫酸镍。

4.3 硫酸镍的技术标准和产品质量 4.3.1 技术标准

硫酸镍的技术标准见表 4。

4.3.2 产品质量

硫酸镍有两类: 一类为普通硫酸镍, -类为电池用硫酸镍。普通硫酸镍主要作电镀用，影响质量的因素主要是影响电镀质量几种有害杂质元素, 如Cu, Fe, Co, Cr, NO₃^-, Pb, Zn; 电池用硫酸镍由于Ca²⁺, Mg²⁺, NH₄⁺含量高低对放电次数影响较大, 因而除对Cu Fe, Pb, Zn需控制外, 特别重要的是控制Ca²⁺, Mg²⁺, NH₄⁺的含量。

4.4 制造成本及影响成本的因素

硫酸镍一般是利用含镍废料或废液来制取。由于废料、废液来源不一, 含量与组成差别较大, 所以原料价格差别较大。但不管用何种原料制取硫酸镍, 原料镍所占成本比重大约为制造成本的80%左右, 甚至更高。因而，降低成本的关键是提高金属收率。

我国硫酸镍产品在国外市场深受用户欢迎。