[發明專利]一種從低鋰鹵水中分離鎂和富集鋰生產碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201510621200.3
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN105152190B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 楊立新;王益;付蜜;齊紅玉;徐俞;劉亞麗;桂亞林;何靖
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無機化工領域，涉及一種從鹽湖鹵水中提取鋰的核心技術，尤其涉及到一種從高鎂鋰比鹵水中分離鎂和富集鋰生產碳酸鋰的重要方法。

背景技術

自然界中鋰資源主要以鋰輝石、鋰云母和透鋰長石等偉晶巖礦床和鹽湖液、固礦藏形式存在。從巖石礦物中提取鋰生產成本高，自上個世紀90年代以來已逐漸被從鹽湖鹵水中提鋰工藝取代。在智利、阿根延、玻利維亞三國交界的“鋰三角”地帶，阿塔卡瑪鹽湖、霍姆布雷托鹽湖和烏尤尼鹽湖鹵水中Mg²⁺含量低，屬于低鎂鋰比優質資源，生產工藝經濟簡單，是目前世界鋰鹽供給的主要生產地。而位于世界其他地區的富鋰鹽湖如美國大鹽湖、西亞死海和中國青海柴達木盆地鹽湖都呈現高鎂鋰比特征。鋰鎂元素在周期表中處于斜對角位置，化學性質相似，從大量鎂鹽中分離Li⁺經濟上十分困難。實際中相應的鋰鹽工業化技術開發還處于被動、停滯狀態，從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提取鋰一直是科學界和工業界特別關注和迄今為止尚未解決的難題。

柴達木盆地鹽湖鋰鹽儲量高達1800萬噸(以LiCl計)，約占世界鋰儲藏總量的22％。主要賦存于察爾汗、一里坪、西臺吉乃爾、東臺吉乃爾和大柴旦鹽湖的地表鹵水、晶間潛水和孔隙鹵水中，具有突出的開發價值和廣泛的應用前景。從鹵水中提取鋰的方法有多種，沉淀法適合于低鎂鋰比鹵水的鋰鹽生產，但當鎂鋰質量比超過6時，經濟成本迅速增加，不利于鋰和鎂的實際分離。離子交換法利用固體材料對Li⁺選擇性吸附，如MnO₂納米晶、H_1.6-xLi_xMn_1.6O₄鋰離子篩、氫氧化鋁凝膠和溶劑浸漬樹脂等的性能被考察，在中性條件下對Li⁺的吸附容量不大，吸附劑滲透性差并發生溶損。煅燒法已經應用于西臺吉乃爾鹽湖從老鹵中生產碳酸鋰，但是能耗高、設備腐蝕嚴重。電滲析法使用的離子膜價格昂貴，需要定期對膜進行清潔維護。

溶劑萃取法中磷酸三丁酯和FeCl₃被最早用作鹽湖鹵水提鋰的萃取劑和共萃劑，但反萃過程需在強酸性條件下進行，工業化生產一直未見成功報道。在中國發明專利201210164159.8中袁承業等采用酰胺類化合物和中性磷氧類化合物的混合物為萃取劑、三氯化鐵為共萃劑及脂肪烴或芳香烴為稀釋劑提出了從含鋰鹵水中提取鋰的多級萃取改進方法。在中國專利申請號201410721174.7中時東等最近提出了一種鋰萃取體系循環利用、由堿液皂化再生有機相的方法。近年來本課題組在中國發明專利201210143879.6中改用作為共萃劑，含鋰鹵水萃取可在溶液中性條件下進行。但目前溶劑萃取法局限于鹵水的液液萃取過程，溶劑萃取技術沒有取得突破性的改變。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術方法中存在的不足，提供一種經濟有效的從低鋰鹵水中分離鎂和富集鋰生產碳酸鋰的方法。

本發明提供的技術方案和工藝過程如下：

一種從低鋰鹵水中分離鎂和富集鋰生產碳酸鋰的方法，該方法包括以下步驟：

1)制備鹵鹽：取高鎂鋰質量比鹽湖日曬濃縮后鹵水或鉀鹽提取后老鹵，加熱蒸發濃縮，析出含結晶水鹵鹽，鹵鹽含水量介于鹵鹽總質量的30～60％之間；

2)固液萃取：用磷酸三烷酯或磷酸三烷酯與一元醇的混合物作為有機相對鹵鹽進行萃取，固液萃取兩相質量(kg)體積(L)比為1.0∶0.5～5.0；

3)固液分離：將固液萃取混合物過濾，兩相分離得到有機萃取相和剩余鹵鹽；

4)反萃取：用水作反萃劑，對有機萃取相進行反萃取，水相對有機相的體積比為1.0∶0.5～10.0，反萃級數為1～5級；

5)液液分離：將液液反萃混合物靜置，液體分層后分出水相，得到鎂鋰質量比降低的Li⁺富集溶液，然后蒸發濃縮得到反萃后濃縮水相；

6)堿化除鎂：在反萃后濃縮水相中加入碳酸鈉或氫氧化鈉，沉淀出碳酸鎂或氫氧化鎂，控制溶液pH＞10，使Mg²⁺沉淀完全，過濾分離；

7)制備碳酸鋰：在堿化除鎂后的水相中加入碳酸鈉，產生碳酸鋰沉淀，過濾、干燥后制得碳酸鋰產品。

固液多級萃取：對鹵鹽進行第1級萃取后，加熱溶化剩余鹵鹽，控制其中水量至含結晶水鹵鹽析出，再按固液質量體積比在1.0∶0.5～5.0之間的比例加入磷酸三烷酯或磷酸三烷酯與一元醇的混合物，進行第2級萃取，固液萃取級數為1～5級。