[發明專利]用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法

有效

• 申請號: 201310035015.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103074502A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 時歷杰;張大義;王敏;康為清;李法強;趙有璟;朱振光;王艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所;五礦鹽湖有限公司
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B3/22
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

【技術領域】

本發明涉及鹽湖鹵水處理方法，具體涉及一種用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法。

【背景技術】

鋰是世界上最輕的金屬，由于具有一些特殊性質，鋰及其化合物有著廣泛而又特殊的用途，被譽為“能源金屬”和“推動世界前進的金屬”。在能源工業、航空航天工業、金屬冶煉及制造工業、制冷、陶瓷、玻璃等行業，發揮著極其重要的作用。目前全球對鋰產品的需求十分迫切，鋰的需求量逐年急速增長。

世界上鋰的第一大資源為鋰礦石，主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、鋰磷鋁石和鋰霞石等礦種。傳統鋰礦業主要在偉晶巖型鋰礦中通過強能和化學回收工藝提取鋰產品，需要通過采礦、選礦，1100℃焙燒熱解，250℃加硫酸形成硫酸鹽，然后加堿過濾形成碳酸鋰。用這種方法獲得金屬鋰的產品，加工工藝流程長，能耗大，成本較高。

鋰的第二個主要資源是含鋰高的鹽湖鹵水。鹽湖鹵水提鋰工藝是通過一系列太陽蒸發池對鹵水進行逐級蒸發濃縮，分離出鋰鹽或高濃度鹵水，然后由工廠提純生產鋰鹽，加工過程的能源以太陽能為主，工藝簡單，生產規模易于調整，因此成本大大降低。目前世界鋰鹽總產量的80％以上來自鹽湖鹵水。

由于鹵水中含有多種組分如：鈉、鉀、鎂、鈣、硼、鋰等離子的氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽等。不同的鹽湖其組分差別很大，因而決定了鹽湖鋰資源開發建設所采用的加工工藝不同。一般而言，鹽湖鹵水中鎂鋰比值的高低決定了利用鹵水資源生產鋰鹽的可行性以及鋰鹽產品的生產成本和經濟效益。國外的鹵水之所以能夠利用鹽湖鹵水生產鋰化合物，是由于其鹵水的鎂鋰比值小。如美國的銀峰地下鹵水，鎂鋰比僅為1.5∶1；智利的阿塔卡瑪鹽湖，鎂鋰比為6.25∶1，都能采用鹽田濃縮技術，將鹵水中的鋰富集，然后將富鋰鹵水送入工廠，制取鋰產品。

我國的鹽湖資源豐富，種類繁多，主要分布在青海、新疆、西藏和內蒙古等四個省區。鋰資源儲量大，含量高的鹽湖鹵水多集中在青海省的柴達木盆地鹽湖如：臺吉乃爾湖、一里坪、察爾汗和大柴旦等鹽湖，具有很高的開采價值和巨大的潛在經濟效益。我國青海鋰資源豐富的鹽湖鹵水類型多為硫酸鹽型和氯化物型鹵水，鹵水中含有大量的鎂，鎂鋰比值高，最低在40左右，最高可達數百甚至上千，極大地限制了鹵水中鋰的分離和富集，這也成為制約我國鹽湖鋰資源開發和應用的關鍵因素。解決鹵水中鎂鋰分離的難題，實現鹵水中鋰離子的分離和富集，成為我國鹽湖鋰資源開發利用和規模化生產的關鍵。目前我國80％以上的鋰需要進口，有效地開發和利用國內鹽湖鋰資源，能夠提高我國鋰工業在世界上的競爭力。

現階段鹵水提鋰的多種方法，對鹵水的要求較高，工藝流程復雜，藥劑成本高昂，對設備的規格要求高，能耗大，仍處于產業化試驗規模階段。具體地，目前鹽湖提鋰的方法，歸納起來有以下幾種：

1、蒸發結晶分離法：采用一系列蒸發結晶結合其它提取工藝，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。使用燒堿除鎂，加入純堿沉淀鈣，最后濃縮母液用純堿沉淀碳酸鋰。該方法雖然能從鹵水中回收鈉、鉀等多種離子組分，但是已經實踐證明：單純的蒸發結晶不能除盡其它所有離子；而且隨著蒸發的進行，鹵水的濃度、流動性對固液分離都有很大的影響，鹵水中鋰離子的損失會大大提高。

2、沉淀法：在含鋰較高的鹵水中，加入某種沉淀劑將鋰從原料溶液中沉淀出來，然后再選擇某種試劑將鋰浸出。目前沉淀法從鹽湖鹵水中提鋰包括碳酸鹽沉淀法、鋁酸鹽沉淀法、水合硫酸鋰結晶沉淀法以及硼鎂、硼鋰共沉淀法等。沉淀法工藝可行，易于工業化，但對鹵水要求苛刻，僅適用于鎂鋰比值低的鹵水。

3、有機溶劑萃取法：利用不同的有機溶劑作為萃取劑，將鋰從鹵水中萃取出來。該法是從低品位鹵水中提鋰的行之有效的方法，常用的從鹵水中萃取鋰的體系主要有單一萃取體系和協同萃取體系兩類。有機溶劑萃取法具有原材料消耗少、效率高等優點，但該法存在萃取劑溶損和設備腐蝕性大等問題，目前還是停留在理論方面的探討，沒有形成現實的生產力。

4、離子交換吸附法：利用對鋰離子有選擇性吸附的吸附劑來吸附鋰離子，再將鋰離子洗脫下來，達到鋰離子與其它雜質離子分離的目的。離子交換吸附法主要適用于從含鋰較低的鹵水中提鋰。離子吸附劑可分為無機離子吸附劑和有機離子吸附劑。該方法中，離子交換劑對鋰有較高的選擇性，但樹脂等吸附劑價格高昂，吸附量低，極易被污染，且該法對樹脂等吸附劑的強度要求高。