[發明專利]一種從含鋰鹽湖鹵水中提取鋰鹽的生產工藝

無效

• 申請號: 200810031776.4
• 申請日: 2008-07-16
• 公開（公告）號: CN101318670A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 湯建良;童德瑜;甘順鵬;鄭賢福;李昱昀;黃銀廣;柳勝春;吳小剛;徐華兵;夏適;鄒娟
• 申請（專利權）人: 化工部長沙設計研究院
• 主分類號: C01D3/06
• 分類號: C01D3/06
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本發明涉及一種從含鋰鹽湖鹵水中提取鋰鹽的生產工藝。

背景技術

鋰是自然界最輕的金屬，能浮在水面與水反應。鋰在堿金屬元素中排在第一位，與堿金屬元素具有共同的化學性質。常見鋰鹽有LiCl、Li₂SO₄、LiNO₃、LiBr、Li₂CO₃等。金屬鋰及鋰鹽在國民經濟建設中有重要的戰略地位。鋰及其化合物廣泛應用于航空航天工業、核能領域、冶煉及制造業、IT行業及日用品的生產。

世界上70％的鋰資源來源于鹵水，目前，世界上4個特大型鹵水鋰礦床是玻利維亞的Uyuni鹽沼、智利的Atacama鹽沼、阿根廷HombreMuerto鹽沼、中國的扎布耶鹽湖，含鋰都在10萬t以上。其中Uyuni鹽沼鹵水中鋰儲量居第一位，達980萬t。我國的鋰資源主要分布于西藏、青海和新疆。西藏扎布耶鹽湖和青海柴達木盆地鹽湖是我國兩個最大的鹽湖鹵水資源。扎布耶鹽湖是世界上3個鋰資源超百萬t的超大型鹽湖之一，該湖固液相鋰儲量共153萬t，其中液相鋰儲量25萬t，鹵水中鋰含量高達1000～2000mg·L^-1。柴達木盆地鹽湖鋰鹽(按LiCl計)儲量1520·7萬t，鋰鹽礦主要賦存于鹽湖地表鹵水和晶間鹵水中，大型鹵水礦主要有一里坪、東臺吉乃爾和西臺吉爾鹽湖；中型鹵水礦有大柴旦鹽湖；察爾汗、大浪灘等鹽湖中有較大的鋰鹽儲量；但含量較低、分布較分散。

我國為開發鹵水鋰資源，從20世紀50年代后期開始，就進行了四川自貢井鹵提取鋰鹽的研究。曾從事過鋁酸鹽共沉淀法、溶劑萃取法、煅燒法等提取方法的實驗，并曾達到少量生產的規模。中國科學院青海鹽湖研究所針對大柴旦鹽湖、察爾汗鹽湖、東西臺吉乃爾鹽湖及一里坪鹽湖等，開展了多種鋰鹽提取方法的研究。大柴旦鹽湖位于柴達木盆地大柴旦鎮，鹽湖面積約240km²。該鹽湖鹵水屬于富含硼、鋰的海水型硫酸鎂亞型，湖水含鋰離子0.02％，不能直接提取，鹽湖水經日曬蒸發分離掉少量鹽類后的飽和氯化鎂鹵水，硼、鋰得到富集。

從鹽湖鹵水中提鋰，有許多不同的方法，分別有蒸發結晶分離法、沉淀法、溶劑萃取法、離子交換吸附法等。其中蒸發結晶法、沉淀法、溶劑萃取法已應用于鋰鹽的工業生產。離子交換法的關鍵是找到一種對鋰有特殊選擇性的物質，能從鋰的稀溶液中選擇性地提取鋰。

1、蒸發結晶分離法。先從鹵水中回收鈉、鉀、硼、溴、碘等有用組分，再從最后的母液中提鋰。提鋰工藝的關鍵是除去母液中的鈣、鎂。傳統方法是使用燒堿除鎂，然后將溶液稀釋至氯化鋰低于13.8g/l，再加入純堿沉淀鈣，最后濃縮母液用純堿沉淀碳酸鋰。由于大量使用燒堿和純堿，并增加蒸發量，致使鋰鹽產品成本較高。

2、沉淀法。在含鋰較高的鹵水中，加入沉淀劑將鋰與其他鹽類分離。pH6.8～7.0，溫度為90℃時，無定形氫氧化鋁可與鹵水中的鋰離子生成穩定的鋁鋰化合物(LiCl·2Al(OH)₃·nH₂O)沉淀。黃榮級等從堿性碳酸鹽型鹽湖晶間鹵水中直接分離制取Li₂CO₃，用磷酸氫二鈉作沉淀劑，沉淀用鹽酸全部溶解，制成含鋰0.5～1.5g/L的料液，通過氫(或鈉)型陽離子樹脂分離鋰與磷酸根離子，從濃縮后的洗脫液中沉淀碳酸鋰，鋰的總收率為75％，碳酸鋰的生產成本約為6000元/t。本方法的缺點是，第一種方法只適用于含鋰較高的鹵水，且產品LiCl·2Al(OH)₃·nH₂O是復鹽，不是最終的Li₂CO₃產品，第二種方法樹脂重復使用，壽命有限，且大規模生產有難度，流程長，樹脂處理能力有限。

3、離子交換吸附法。近年來利用離子交換技術分離鹵水中的鋰有了較大的進展，主要工作是針對低品位的油氣田鹵水、海水及地熱鹵水。有機離子交換樹脂直接用于鹵水中分離鋰并不多見，主要原因是有機離子交換樹脂對鋰與其他陽離子的分離效果較差。通常在交換溶液中配入80％～95％的甲醇抑制其他陽離子的交換。由于大量使用甲醇，在技術上難以實現工業化生產。有資料介紹，用IR-120B型陽離子交換樹脂吸附鋰，結合MS型浮選機分離樹脂與溶液可從鹵水中提取鋰。本方法的缺點是有機離子交換樹脂處理能力和使用壽命有限，大量使用甲醇，使得大規模難工業化生產以實現。