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碳酸锂可用于锂化合物及搪瓷、玻璃制造，是制取锂化合物和金属锂的原料，可作铝冶炼的电解浴添加剂。在玻璃、陶瓷、医药和食品等工业中应用广泛，亦可用于合成橡胶、染料、半导体、军事工业、电视机、原子能、医药、催化剂等方面。用于制取声学级单晶，光学级单晶。还可用于治疗狂燥性精神病，制作镇静剂等。
从碳酸锂中衍生出来的玻璃可以用于烤箱用具。碳酸锂是低火和高火陶瓷釉的常见成分。它的碱性有利于改变釉料中金属氧化物着色剂的状态，尤其是红色氧化铁(Fe2O3)。制备碳酸锂时，水泥凝固更快，可用于瓷砖粘合剂。添加到三氟化铝中，会形成LiF，为铝加工提供的电解质。钴酸锂制成的锂离子电池阴极。对于双相情感障碍的治疗，是世界卫生组织基本药物目录中很重要的药物列表。
碳酸锂生产工艺流程的基本原理是在于硫酸与锂辉石在250~300℃下发生置换反应，生成硫酸锂。这一反应只能发生于结构较为疏松的锂辉石，先将选矿获得的锂辉石精矿，在回转窑中高温焙烧，冷却后与足量的硫酸混合，送入250℃酸化回转炉中进行硫酸焙烧。冷却后水浸，加石灰石控制PH值，得到含10%左右的粗锂液，用石灰调PH至11，加碳酸钠除钙、镁、铁、铝等杂质。清液蒸发称含20左右的硫酸锂净化液，加入碳酸钠沉淀成碳酸锂。离心脱水，得到碳酸锂产品，回收率在90%左右。
