[發明專利]一種離子篩和堿性樹脂協同提取高鎂鋰比鹵水中鋰的方法

在審

• 申請號: 202110268270.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113106268A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李平;劉建傳;盧夢想;林森
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B3/24
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陶芾

本發明公開了離子篩和堿性樹脂協同提取高鎂鋰比鹵水中鋰的方法，其關鍵是在離子篩鹵水提鋰過程中添加堿性樹脂，利用堿性樹脂中和離子篩釋放的H⁺離子，減少鹵水中H⁺離子的積累，提高離子篩提鋰性能。本發明所采用的堿性樹脂為堿性陰離子交換樹脂，含有胺官能團，如季胺基、伯胺基、仲胺基、叔胺基等。這些樹脂的胺官能團能夠與釋放的H⁺產生中和反應，強化離子篩提鋰性能，且鹵水中沒有游離的OH^?,高鈣鎂含量的鹵水不會出現沉淀。進一步本發明又給出離子篩和堿性樹脂協同連續提取高鎂鋰比鹵水中鋰的技術路線，包括離子篩和堿性樹脂協同提取鹵水中鋰、離子篩解吸得富高鋰溶液和堿性樹脂再生循環使用。

技術領域

本發明涉及鹽湖鹵水中鋰有價元素的提取富集濃縮技術領域，具體地說，是一種高鎂鋰比鹵水提取鋰的方法。

背景技術

我國鋰礦資源匱乏，不能滿足工業生產需求。但是我國儲量巨大的鹽湖鹵水中確含大量鋰有價元素，是寶貴的資源。由于鹽湖鹵水中鋰品位低、鎂鋰比高、堿金屬和堿土金屬含量高，導致鋰提取成本和能耗偏高，限制其產業化進程。

針對不同類型鹵水特點，研究人員已經展開多種提鋰工藝的研究。原始鹵水中鋰經過日曬蒸發濃縮,然后采用適當的分離技術對濃縮鹵水中的鋰進行分離、提取,最終制備碳酸鋰。從濃縮鹵水中分離鋰的工藝主要有太陽池升溫沉鋰法、沉淀法、煅燒法、吸附法和溶劑萃取法等。從實際應用情況看,太陽池升溫沉鋰法和沉淀法主要適用于高鋰品位、低鎂鋰比的碳酸鹽型鹵水；溶劑萃取法適用于鋰濃度較高的鹵水；吸附法具有應用于鋰品位低且高鎂鋰比鹵水的潛力。

吸附法鹵水提鋰技術的關鍵是合成性能優異的吸附劑，目前已經報道了許多鋰吸附劑材料。其中鋁鹽吸附劑已應用于FMC和青海藍科鋰業實際生產，但是鋁鹽吸附劑對鹵水中低品質鋰的吸附量偏低，有待于進一步提升。鈦系鋰離子篩和錳系鋰離子篩具有較高的鹵水提鋰性能，對鹵水中鋰的選擇性好，吸附鋰的量高，對鎂的分離效果好，更適用于鎂鋰比高的鹽湖鹵水體系，且一旦離子篩的酸解吸過程中溶損問題得到解決，離子篩提鋰技術將具有廣闊的工業應用前景。

離子篩吸附鹵水中鋰的機理時Li⁺離子置換離子篩上的H⁺離子，進行離子交換吸附，Li⁺離子交換釋放的H⁺離子需要原位中和，否則鹵水中H⁺離子積累會降低離子篩的提鋰性能。通常，天然鹵水含有高濃度鈣鎂離子，鹵水中pH值約為6.5，這些鹵水是不能夠直接添加氫氧化鈉和碳酸鈉中和釋放的H⁺離子，會產生碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂沉淀，從而消耗大量氫氧化鈉和碳酸鈉，導致提鋰成本較高，提鋰過程復雜。常見的原位中和釋放的H⁺離子措施是在鹵水中添加氨緩沖液和碳酸氫鈉。氨緩液中銨是解離狀態，NH₃.H₂O＝NH₄OH,鹵水中沒有游離的OH^-,所以，高鎂、高鈣含量的鹵水添加氨緩，都不會產生沉淀。但是，添加氨緩液的缺點是鹵水中含有一定量的銨根離子，如果排到鹽田中會導致二次污染。在鹵水中添加碳酸氫鈉時pH值能夠控制在7左右，碳酸氫根能夠中和釋放的H⁺離子，降低鹵水中H⁺離子的積累，提高離子篩提鋰性能，需要注意鹵水鈣含量較高時易產生結垢問題。鑒于這些問題，從而導致鋰離子篩未見成功的工業化應用案例報道，基本上都處在實驗室研究階段。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是，提供一種減少鹵水中H+離子的積累，提高離子篩提鋰性能的提取高鎂鋰比鹵水中鋰的方法。

本發明的技術方案是，包括吸附和解吸，其特征在于：在間歇吸附器內鋰離子篩和堿性樹脂協同提取鹵水中的鋰離子；鹵水提鋰后，鋰離子篩至填充塔內進行稀酸解吸得到富鋰溶液，堿性樹脂至另一個填充塔內進行稀堿液再生；解吸再生后的離子篩和堿樹脂返回間歇吸附器內進行下一個循環鹵水提鋰過程；所有操作均在室溫下進行。