解密废料提锂新宠儿——富锂铝电解质

一、富锂铝电解质的产生

霍尔和埃鲁特1886年发明的Hall-Heroult法是目前工业生产电解铝唯一的方法，在铝电解槽中，固体氧化铝溶解在熔融状态的冰晶石电解质中，组成电解质体系，并通过加入ALF3CAF2LIF2等添加剂改善电解质的物理化学性质，在外加电流的作用下，氧化铝得以分解，最终得到铝。

图1：电解铝生产过程

二、富锂铝电解质提锂的经济价值

国内铝土矿品相低，但铝锂共生储量较大，铝土矿中锂含量远高于国外铝土矿。据富宝锂电网调研了解，中国铝土矿中锂的平均含量0.00030%。含锂氧化铝在生产过程中被持续输送到电解质体系中，锂一旦进入电解质体系，便会很稳定地存在于电解质中，很难析出，也很难与其他金属元素发生置换反应。随着铝电解槽的持续运行，最终形成富锂铝电解质，部分企业电解槽中氟化锂含量高达5-7wt%【富锂铝电解质中锂提取的研究】。为使铝电解槽正常稳定运行，必须对铝电解质中的锂含量进行控制。

在铝电解生产过程中产生的富锂铝电解质，大部分电解铝厂通常采用填埋或者堆积废置的方式进行处理。而填埋或堆积的富锂铝电解质中含有大量的可溶性氟化物，在自然条件下回进入土壤和地下水体中，严重破坏生态环境，最终对人体造成巨大的伤害，同时也导致了富锂铝电解质中大量锂资源的浪费，因此对于富锂铝电解质中锂的提取就有之分重要的现实意义。不仅能够实现富锂铝电解质的资源化利用，同时从富锂铝电解质中所提取的锂也能补充我国市场对锂资源的需求，降低对国际市场锂资源的依存度，创造经济价值。

三、富锂铝电解质提锂工艺(浸取、碱解、苛化、碳化)

将富锂铝电解质废渣与浓硫酸加热反应，然后将反应后混合物加水溶解、过滤，滤液加入碳酸钠反应得到氢氧化铝和碳酸锂，再通过二氧化碳使碳酸锂变为可溶性碳酸氢锂与氢氧化铝分离，碳酸氢锂溶液经脱碳重结晶得到电池级碳酸锂（此工艺锂的收率可达90%以上）。反应生成的氢氟酸、硫酸钠和氢氧化铝可用于冰晶石的制备。【工艺参考：河南化工，2020年电解铝废渣提锂工艺研究】

图2：富锂铝电解质提锂工艺

四、富锂铝电解质提锂工艺评价

图3：该工艺电池级碳酸锂与国标YS/T582-2013对比

图3数据对比显示，此方法得到的2批电池级碳酸锂杂质离子含量低，产品质量优于YS/T582-2013的行业标准要求。经富宝锂电网了解，只要电解质废渣提取的电池级碳酸锂符合国标要求，材料厂就可以正常使用。

五、富锂铝电解质提锂成本分析

据富宝锂电网了解到富锂铝电解质提锂厂家的生产工艺，金属锂收率约54%。用Li含量为2.0的铝电解质废渣制作1吨电池级碳酸锂，成本约32万元（不考虑副产冰晶石的销售额冲减）。

图4：富锂铝电解质提锂成本核算

六、从数据看电解质提锂的必要性

自2015年起，我国每年的铝产量就达到了3000万吨以上，我国铝厂已达到2.38万家，2021年我国铝产量再创新高，为3805万吨。据富宝锂电网了解，一个年产20万吨的电解铝厂每年的铝电解质产出量大约为2800吨。综合测算中国每年铝电解质产出量大约为52万吨，每天约1400吨。

在铝电解生产中，据富宝锂电网了解：LiF含量控制在1-3%最佳，使用的铝电解质中LiF含量达到了5.5%(Li含量1.5%)，会造成电解槽中铝溶解性下降。为了便于计算，假设用于提锂的电解质废料含LiF为5.5%，2022年产出电解质金属锂含量0.77万吨，金属锂收率54%，经测算可提取约2.22万吨电池级碳酸锂，用于生74万辆60KWH的新能源电动车。

七、综述

虽然富锂铝电解质的提取成本较高，但在当前碳酸锂价格高企，锂矿原料以及电池废料价格亦同步飙升的背景下，富锂铝电解质提锂具备经济性，同时能解决原先处置的环保问题。目前富锂铝电解质的市场热度也有所提升，富宝锂电网将持续跟踪该类废料市场动向。

八、特别提示

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的有关规定，富锂铝电解质属于危险废物类别，因此在经营活动中需要注意合法合规经营。

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