[发明专利]一种从高镁锂比盐湖卤水中精制锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于盐湖化学领域，具体涉及一种从高镁锂比盐湖卤水中精制锂的方法。

背景技术

锂是世界上最轻的金属，由于其特殊性质，锂及其化合物有着广泛而又特殊的用途，被誉为“能源金属”和“推动世界前进的金属”。在能源工业、航空航天工业、金属冶炼及制造工业、制冷、陶瓷、玻璃等行业，发挥着极其重要的作用。目前全球对锂产品的需求十分迫切，锂的需求量逐年急速增长。

世界上锂的第一大资源为锂矿石，主要有锂辉石、锂云母、透锂长石、锂磷铝石和锂霞石等矿种。传统锂矿业主要在伟晶岩型锂矿中通过强能和化学回收工艺提取锂产品，需要通过采矿、选矿，1100℃焙烧热解，250℃加硫酸形成硫酸盐，然后加碱过滤形成碳酸锂。用这种方法获得金属锂的产品，因加工工艺流程长、能耗大，其生产成本较高。

锂的第二个主要资源是含锂高的盐湖卤水。盐湖卤水提锂工艺是通过一系列太阳蒸发池对卤水进行逐级蒸发浓缩，分离出锂盐或高浓度卤水，然后由工厂提纯生产锂盐；加工过程的能源以太阳能为主，工艺简单，生产规模易于调整，因此成本大大降低。目前世界锂盐总产量的80%以上来自盐湖卤水。

盐湖卤水中含有多种组分如：钠、钾、镁、钙、硼、锂等离子的氯化物、硫酸盐和碳酸盐等。不同的盐湖其组分差别很大，因而决定了盐湖锂资源开发建设所采用的加工工艺不同。一般而言，盐湖卤水中镁锂比值的高低决定了利用卤水资源生产锂盐的可行性以及锂盐产品的生产成本和经济效益。国外之所以能够利用盐湖卤水生产锂化合物，是由于其卤水的镁锂比值小。如美国的银峰地下卤水，镁锂比仅为1.5:1；智利的阿塔卡玛盐湖，镁锂比为6.25:1，都能采用盐田浓缩技术，将卤水中的锂富集，然后将富锂卤水送入工厂，制取锂产品。

我国的盐湖资源丰富，种类繁多，主要分布在青海、新疆、西藏和内蒙古等四个省区。锂资源储量大，含量高的盐湖卤水多集中在青海省的柴达木盆地盐湖如：台吉乃尔湖、一里坪、察尔汗和大柴旦等盐湖，具有很高的开采价值和巨大的潜在经济效益。但是其开发过程中由于镁锂比数值较大，直接带来了开发上的困难。

我国青海锂资源丰富的盐湖卤水类型多为硫酸盐型和氯化物型卤水，卤水中含有大量的镁，镁锂比值高，最低在40左右，最高可达数百甚至上千。高镁锂比极大地限制了卤水中锂的分离和富集，这也成为制约我国盐湖锂资源开发和应用的关键因素。目前我国80%以上的锂需要进口，有效地开发和利用国内盐湖锂资源，能够提高我国锂工业在世界上的竞争力。而解决卤水中镁锂分离的难题，实现卤水中锂离子的分离和富集，得到高纯度的碳酸锂以及其它锂盐产品，成为我国盐湖锂资源开发利用和规模化生产的关键。

目前，盐湖卤水提锂的方法，一般包括如下以下几种：

（1）蒸发结晶分离法：

该方法包括一系列蒸发结晶结合其它提取工艺，先从卤水中回收钠、钾、硼、溴、碘等有用组分，再从最后的母液中提锂。提锂工艺的关键是除去母液中的钙、镁。该方法一般使用烧碱除镁，加入纯碱沉淀钙，最后浓缩母液用纯碱沉淀碳酸锂。

该方法虽然能从卤水中回收钠、钾等多种离子组分，但是实践已经证明：单纯的蒸发结晶不能除尽其它所有离子；而且随着蒸发的进行，卤水的浓度、流动性对固液分离都有很大的影响，卤水中锂离子的损失会大大提高。

（2）沉淀法

沉淀法是在含锂较高的卤水中，加入某种沉淀剂将锂从原料溶液中沉淀出来，然后再选择某种试剂将锂浸出。目前沉淀法从盐湖卤水中提锂包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法以及硼镁、硼锂共沉淀法等。该方法易于工业化，但对卤水要求苛刻，仅适用于镁锂比值低的卤水

（3）有机溶剂萃取法

有机溶剂萃取法是利用不同的有机溶剂作为萃取剂，将锂从卤水中萃取出来。该方法是从低品位卤水中提锂的行之有效的方法，常用的从卤水中萃取锂的体系主要有单一萃取体系和协同萃取体系两类。有机溶剂萃取法虽然具有原材料消耗少、效率高等优点，但该法存在萃取剂溶损和设备腐蚀性大等问题，目前还是停留在理论方面的探讨，没有形成现实的生产力。

（4）离子交换吸附法

离子交换吸附法是利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗脱下来，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。离子交换吸附法主要适用于从含锂较低的卤水中提锂。离子吸附剂可分为无机离子吸附剂和有机离子吸附剂。离子吸附剂对锂有较高的选择性，但这些吸附剂价格高昂，吸附量低，极易被污染，另外，该法对树脂等吸附剂的强度要求高。

（5）煅烧浸取法