[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710059942.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN108341421B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬培華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬培華
• 主分類號(hào): C01D15/08
• 分類號(hào): C01D15/08;C01B35/10;H01M4/58;H01M6/14;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;楊青

本發(fā)明公開了一種從高鎂鋰比鹽湖鹵水中直接制取出碳酸鋰的方法，包括以下工藝步驟：(1)將鹽田提鉀后鹵水在穩(wěn)定池內(nèi)進(jìn)一步穩(wěn)定形成低鉀鈉的硼鋰鹵水；(2)硼鋰鹵水經(jīng)過提硼處理后形成硼酸產(chǎn)品與鋰鹵水；(3)～(5)鋰鹵水經(jīng)過三次精制后得到三次精制液；(6)部分三次精制液經(jīng)過雙極膜電滲析器形成鋰堿液；(7)其余三次精制液經(jīng)過強(qiáng)制蒸發(fā)器形成濃縮鋰溶液；(8)濃縮鋰溶液與精制碳酸鈉溶液通過高效反應(yīng)器形成粒度均勻的碳酸鋰沉淀物；(9)碳酸鋰沉淀物經(jīng)過清洗干燥包裝形成電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明具有良好的可操作性，大幅提高了鋰離子的回收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)鹽化工領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種從高鎂鋰比鹽湖鹵水中直接制取出碳酸鋰的方法。

背景技術(shù)

鋰是最重要的能源金屬，也是現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的戰(zhàn)略資源，在電池化學(xué)、玻璃陶瓷、航空金屬、核工業(yè)、潤(rùn)滑油脂及制冷劑等方面發(fā)揮重要作用。特別是近年來鋰電池的爆炸性發(fā)展，致使全球的鋰消耗量處于快速擴(kuò)張狀態(tài)。全球的鋰產(chǎn)能80％來自鹽湖，而易于開發(fā)的低鎂鋰比鹽湖都已得到充分開采，快速增長(zhǎng)的鋰需求迫切需要從高鎂鋰比鹽湖中提取電池級(jí)碳酸鋰，以滿足電池工業(yè)需求。

全球高鎂鋰比鹽湖鹵水，大多同時(shí)具有高硫酸根與硼的特性，同時(shí)具有高鈉鉀含量。這一類鹽湖鹵水通過鹽田灘曬濃縮，會(huì)有三個(gè)明顯的階段：食鹽結(jié)晶、光鹵石結(jié)晶、軟鉀鎂礬結(jié)晶，光鹵石結(jié)晶與軟鉀鎂礬結(jié)晶分別用于氯化鉀與硫酸鉀鎂肥的生產(chǎn)。在軟鉀鎂礬結(jié)晶后，鹽湖鹵水中鋰與硼得到了較高的富集。

高鎂鋰比鹽湖鹵水通過鹽田富集后的硼鋰鹵水，根據(jù)資源稟賦不同，鋰離子濃度在0.3g/L～6g/L之間，鉀鈉離子總濃度7g/L以上，硫酸根濃度普遍在25g/L以上，鎂離子濃度普遍高于110g/L而接近于氯化鎂飽和。

此類鹵水再進(jìn)一步日曬濃縮會(huì)大量析出水氯鎂石而造成鋰的巨量夾帶損失。同時(shí)在濃縮過程中，高硫酸根會(huì)造成硫酸鋰在鹽田內(nèi)的沉降損失。綜上可以看出，高鎂鋰比鹽湖鹵水的鋰離子濃度決定了鹽田濃縮后鹵水的鎂鋰比，鹽田濃縮鹵水已經(jīng)達(dá)到于鎂飽和之后進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮會(huì)導(dǎo)致鋰離子的大量損失。

在現(xiàn)有鹽湖提鋰工藝中，因?yàn)殒V鋰分離工藝的種種缺陷，為降低提鋰車間的生產(chǎn)成本，都采用了進(jìn)一步自然蒸發(fā)濃縮來提高鹵水中鋰離子濃度的辦法，造成鹽田過程鋰離子收率低到10％以下。即車間鎂鋰分離工藝的不足導(dǎo)致鹽湖鋰資源的大量浪費(fèi)。

所以在全球高鎂鋰比鹽湖的鋰資源開發(fā)中，急需要能應(yīng)對(duì)復(fù)雜鹵水條件下的鎂鋰分離技術(shù)，高效低成本的從高鎂鋰比鹵水中提取碳酸鋰工藝。

在高鎂鋰比鹽湖提鋰工藝中，目前有以下實(shí)際應(yīng)用的工藝方法：

(1)吸附法

利用對(duì)鋰離子有選擇性的吸附劑來吸附鋰離子，再用淡水或者稀酸液將鋰離子洗脫，通常綜合洗脫液中鎂鋰比低于3：1，能達(dá)到初步鎂鋰分離效果。

但吸附法大量消耗鹽湖區(qū)寶貴的淡水，洗脫液中鋰離子濃度較低，通常低于0.5g/L，后端工藝的多級(jí)濃縮造成操作復(fù)雜而且高成本運(yùn)行。同時(shí)吸附劑存在價(jià)格高昂，在高鎂鹵水中極易被污染而造成吸附量快速降低等問題，吸附劑本身也易于破損與腐蝕而無法長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用。

(2)煅燒法

將富集鋰的鹵水經(jīng)蒸發(fā)、干燥后得到復(fù)雜組份的干粉，干粉經(jīng)高溫煅燒后，干粉中堿式氯化鎂轉(zhuǎn)換為氧化鎂與氯化氫氣體。煅燒后的固體物用淡水浸出，得到氯化鋰溶液。因?yàn)檠趸V不溶于水，所以煅燒法有良好的鎂鋰分離效果。

但煅燒法大量消耗天然氣，煅燒過程所生成的氯化氫氣體對(duì)設(shè)備有強(qiáng)烈的腐蝕性并污染環(huán)境，廢渣中鋰的夾帶嚴(yán)重。尾氣處理工藝與巨額能耗導(dǎo)致煅燒法工藝的成本居高不下。

(3)電滲析法

將含鋰鹵水通過多級(jí)離子選擇電滲析器，利用離子選擇膜對(duì)二價(jià)陰陽離子的良好攔截效果，在電場(chǎng)力作用下，硫酸鎂被攔截，氯化鋰穿過離子選擇膜而形成富鋰溶液。