[發明專利]從高鎂鋰比鹽湖鹵水中直接制取碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201710059942.0
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN108341421B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 馬培華
• 申請（專利權）人: 馬培華
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01B35/10;H01M4/58;H01M6/14;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;楊青

1.一種從高鎂鋰比鹽湖鹵水中直接制取碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟：

(1)將鹽田提鉀后的鹵水在穩定池內利用太陽能自然蒸發降低其中的鈉鉀離子總濃度，并在調節池內生成鉀肥原料，經自然蒸發濃縮形成組份穩定的濃縮硼鋰鹵水；

(2)將硼鋰鹵水進行粗過濾，然后將硼鋰鹵水與工業鹽酸在高效反應器中混合進行酸化反應，冷卻過濾后形成粗硼酸固體與酸化后液，使酸化后液與空載萃取劑進入高效離心萃取器，酸化后液經萃取脫硼后形成鋰鹵水，負載萃取劑與淡水通過高效離心反萃過程形成硼酸溶液，對硼酸溶液與粗硼酸進行加熱溶解與冷卻結晶，得到精硼酸；

(3)使鋰鹵水通過具有一價離子選擇功能的電滲析器，鋰鹵水中二價離子被離子選擇膜攔截，鋰鹵水中的一價離子透過離子選擇膜，實現鎂鋰分離并得到一次精制液，所述一次精制液為鋰離子的濃縮物，其中鎂鋰比低于2：1；高鎂低鋰的尾液返回鹽田；

(4)將一次精制液與通過后端雙極膜電滲析工藝制備的鋰堿液在加熱反應釜中混合反應，形成氫氧化鎂沉降物，并控制在反應終點時的混合液中的pH值大于13，

將反應后的混合液通過板式過濾機，形成氫氧化鎂中間產品和除鎂鋰溶液，在所述除鎂鋰溶液中，鎂離子濃度低于50ppm，

除鎂鋰溶液的pH值為13，使用通過后端雙極膜電滲析工藝制備的鹽酸溶液對所述除鎂鋰溶液進行酸堿中和，將除鎂鋰溶液的pH值調整為6.5-7，形成二次精制液；

(5)將所述二次精制液經過鈣鎂離子選擇性陽離子樹脂和二價陰離子選擇性樹脂離子交換器除鈣鎂及硫酸根，得到三次精制液，其中鈣鎂離子及硫酸根濃度低于20ppm，所述三次精制液為料液，以LiX表示，其中X表示三次精制液的陰離子；

(6)將部分所述三次精制液送入雙極膜電滲析器的脫鹽室，在電場力作用下，三次精制液中的Li⁺穿過陽膜到達堿室，與通過雙極膜的水電解所生成的OH^-配對形成氫氧化鋰溶液，三次精制液中的X^-穿過陰膜到達酸室，與通過雙極膜的水電解所生成的H⁺配對形成HX溶液；

所述雙極膜電滲析器為五室形式，所述五室為陽極室、堿室、酸室、脫鹽室和陰極室，其中由特種陽離子交換膜、堿室、雙極膜、酸室、陰離子交換膜、脫鹽室、陽離子交換膜按順序多組疊加形成三室形式的膜組，陽極室內設置陽極板，陰極室內設置陰極板，在陽極室和陰極室之間夾裝所述膜組，從而形成雙極膜電滲析器；

在所述雙極膜電滲析器的連續運行過程中，分別有四種溶液在雙極膜電滲析器中循環運行，所述四種溶液分別是：料液、酸液、堿液與極液，

通過料液平衡緩沖槽實現料液在所述雙極膜電滲析器的脫鹽室中的穩定循環運行，同時實現料液量的連續補充與稀釋液平衡排放；

通過酸液平衡緩沖槽實現酸液在所述雙極膜電滲析器的酸室中的穩定循環運行，同時實現酸液量的連續補充與濃酸液的平衡排放；

通過堿液平衡緩沖槽實現堿液在所述雙極膜電滲析器的堿室中的穩定循環運行，同時實現堿液量的連續補充與濃堿液平衡排放；

直接利用堿液平衡緩沖槽中的堿液緩沖槽中的濃堿液作為極液，實現極液在所述雙極膜電滲析器的極室中的穩定循環運行；

此外從所述堿液緩沖槽溢流得到鋰堿液，其中以氫氧化鋰為主并含有氫氧化鈉與氫氧化鉀的混合溶液，

從所述酸液緩沖槽溢流得到鹽酸溶液；

其中所述平衡緩沖槽為雙槽并聯設計，所述雙槽為平衡槽與緩沖槽，所述平衡槽與所述緩沖槽之間通過槽隔板底部的開孔連通，

所述平衡槽的頂部為補充液進口，所述平衡槽的底部出口管連接循環泵，

所述緩沖槽的頂部為循環液進口，并在所述緩沖槽的頂部液位處設置溢流出口；

(7)將其余的三次精制液經過強制蒸發器形成蒸發濃縮液，濃縮液中鋰離子濃度高于40g/L；

(8)將工業碳酸鈉進行配液，然后對碳酸鈉溶液進行兩級過濾，得到精制碳酸鈉溶液，將濃縮液與精制碳酸鈉溶液通過高效反應器，在高效反應器中充分反應，形成粒度均勻的碳酸鋰沉淀物；

(9)將碳酸鋰沉淀物進行過濾，形成碳酸鋰固體半成品，所述半成品再經過清洗、干燥、包裝后形成電池級碳酸鋰產品。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟(1)中，提鉀后鹵水在穩定池中進一步濃縮形成低鉀鈉的硼鋰鹵水，其中鉀鈉離子總量低于5g/L，鋰離子濃度與硫酸根濃度乘積小于150g²/L²。