CN102417194B - 一种用于盐湖卤水中提锂的螯合树脂深度除镁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于盐湖卤水中提取锂的除镁新方法，是针对盐湖原卤水在经过锂吸附剂和阳离子交换树脂处理后得的镁锂比为1：1以下的除镁液，在0-100℃下以0.5-20BV/h的速度通过螯合树脂进一步除镁后，再浓缩沉淀制取碳酸锂。该方法具有耗费化工原料少，工艺简单，操作容易，无污染，产品中镁含量显著降低而锂纯度高的优点。

Description

一种用于盐湖卤水中提锂的螯合树脂深度除镁方法

技术领域

本发明涉及一种用于盐湖卤水中提取锂的除镁新方法，具体涉及一种用于高镁锂比盐湖卤水中提取碳酸锂的螯合树脂除镁方法，属于湿法冶金领域。

背景技术

金属锂及其化合物在能源和新材料方面具有重大应用前景。自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水及地热水中。据统计，盐湖卤水中锂资源储量约占锂资源总量的70～80%，因此从盐湖卤水中提锂将成为锂盐生产的主要途径。目前，全球从卤水中生产的锂盐产品（以碳酸锂计）已占锂产品总量的85%以上，从盐湖卤水中提锂将成为21世纪锂盐生产的主攻方向。

从卤水中提取锂盐在工业上一般都是采用蒸发-结晶-沉淀，其最终产品都是碳酸锂。国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法，归纳起来主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法和电渗析法等。其中对沉淀法、萃取法、吸附法和碳化法的研究较广泛深入，是目前从盐湖卤水中提锂的主要方法。沉淀法工艺可行，但工艺流程长，物料周转量大，需多次煅烧过滤，操作步骤繁杂，最后的锂浸取液中锂浓度低，浓缩需要消耗大量的动力成本。萃取法回收率高，但流程长，设备腐蚀严重，且生产成本高，实现产业化有困难。离子交换吸附法则是使用锂离子交换吸附剂如二氧化钛、金属磷酸盐、复合锑酸盐以及铝盐型吸附剂和有机离子交换树脂等选择性地处理高镁锂比的盐湖卤水，利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗脱下来，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。

离子交换吸附法工艺简单，回收率高，选择性好，污染小，成本较低，与其它方法相比有较大优越性。在我国拥有全球卤水锂资源79％的青海柴达木盆地，如台吉尔湖、一里坪、察尔汗和大柴旦等盐湖一带推广吸附法生产锂的工艺，在经济价值和环保方面具有重要意义。现有的离子交换吸附法提取锂的工艺如下：盐湖原卤水在经过锂吸附剂处理后得到镁锂比为1：1-10：1的解吸液，其中镁含量约为2 g/L，再经普通的阳离子交换树脂处理将镁锂比降至1：1以下得除镁液（以下简称一次除镁液）。一次除镁液中镁的含量仍然高达100 mg/L左右，而且在后续浓缩过程中镁的含量还会升高，在用碳酸钠沉淀碳酸锂的过程中影响碳酸锂的收率和纯度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于盐湖卤水中提取锂的除镁新方法，该方法具有除镁效果明显，所生产碳酸锂的收率和纯度高等优点。盐湖卤水的组成如表1：

表1

本发明采用如下技术方案：

将盐湖卤水经过锂吸附剂（核工业北京化工冶金研究院生产氢氧化铝基锂吸附剂AI-8或其它树脂厂商可提供的同类产品）和阳离子交换之后的所得一次除镁液，在0-100℃下以0.5-20 BV/h的速度通过螯合树脂以去除其中的镁，镁含量下降至1 mg/L以下，再进一步浓缩沉淀制取碳酸锂。

一次除镁液通过螯合树脂床的温度为0-100℃，优选为10-60℃，更优选的温度为10-40℃；

一次除镁液通过螯合树脂床的流速为0.5-20 BV/h，优选为5-20 BV/h，更优选的流速为5-10 BV/h；

本发明用于进一步除镁的螯合树脂可选择胺基羧酸型大孔螯合树脂或胺基膦酸型大孔螯合树脂。

本发明所述的螯合树脂的预处理剂和再生剂为浓度为2-8%的氢氧化钠溶液，和浓度为3-9%的盐酸溶液。

本发明是利用螯合树脂对一次除镁液进一步除镁，在不改变锂浓度的情况下镁的含量可降低至1 mg/L以下，提高了后续碳酸钠沉淀碳酸锂的收率和纯度。同时本发明又考虑到经济性因素，一次除镁采用现有工艺中的普通阳离子交换树脂，而进一步除镁采用价格较贵的螯合树脂，比全部采用螯合树脂工艺的价格相对便宜，这样既达到了有效除镁目的又降低了生产成本。

本发明使用螯合树脂在一次除镁后进一步除镁具有耗费化工原料少、工艺简单、操作容易、无污染的优点，同时碳酸锂产品纯度高达99%以上，收率能达到95%以上。

具体实施方式

本发明还将结合实施例作进一步详述：

实施例1：

盐湖原卤水（组份见表1）在经过锂吸附剂（核工业北京化工冶金研究院生产氢氧化铝基锂吸附剂AI-8）处理，吸附流速为2-10 BV/h,平均吸附容量为2.8-3.3 g/L。以水作为淋洗剂，用量0-18BV可得到镁锂比为1：1-10：1的解吸液。不同的解吸液再经阳离子交换树脂LSD-010（由西安蓝晓科技有限公司生产）处理，将镁锂比降至1：1以下得除镁液（简称为一次除镁液）。

实施例2：

取实施例1所得的一次除镁液，其中锂含量为720 mg/L，镁含量为700 mg/L（镁锂比为0.97:1）。取LSC-100胺基羧酸型螯合树脂（由西安蓝晓科技有限公司生产）100ml，装入带夹套的有机玻璃树脂柱中对树脂进行预处理（有机玻璃树脂柱由试验室定制，夹套可以保持树脂柱的温度恒定且稳定，夹套中保温水由恒温水浴锅产生，水循环采用蠕动泵驱动，以下方法相同）。预处理方法为：用4%的氢氧化钠溶液400ml处理40min后，水洗至中性，再用5%的盐酸溶液400ml处理40min，水洗至中性备用。将一次除镁液1000ml以0.5BV/h的流速，在60℃下通过LSC-100树脂，得到流出混合液中镁含量为0.39mg/L，锂含量为710 mg/L。经蒸发浓缩、Na₂CO₃沉淀、过滤、洗涤得到4.2g Li₂CO₃，纯度99.6%，总收率为97%。螯合树脂按照以下方法进行再生：用5%的氢氧化钠溶液400ml处理40min后，水洗至中性，再用4%的盐酸溶液400ml处理40min，水洗至中性备用（以下树脂再生方法相同）。

实施例3：

取实施例1所得的一次除镁液，其中锂含量为512 mg/L,镁含量为132 mg/L（镁锂比0.26:1）。取LSC-500胺基膦酸型螯合树脂（西安蓝晓科技有限公司生产）100ml，装入交换柱中，对树脂进行预处理。预处理方法为：用4%的氢氧化钠溶液400ml处理40min后，水洗至中性，再用5%的盐酸溶液400ml处理40min，水洗至中性备用。将一次除镁合格液5000ml以20 BV/h的流速，在0℃下通过LSC-500树脂，得到流出混合液中镁含量为0.82 mg/L，锂含量503 mg/L。经蒸发浓缩、Na₂CO₃沉淀、过滤、洗涤得到14.9g Li₂CO₃，纯度99.2%，总收率为97%。

实施例4-7：

取实施例1所得一次除镁液2000ml，其中锂含量为420 mg/L,镁含量为132 mg/L（镁锂比0.31:1）。取LSC-100胺基羧酸型螯合树脂（西安蓝晓科技有限公司生产）100ml，树脂处理方法同实施例2。考察在流速不变条件下，温度对除镁效果影响，结果见下表2：

表2

实施例8-10：

取实施例1所得一次除镁液2000ml，其中锂含量为454 mg/L，镁含量为119 mg/L（镁锂比为0.26:1）。取LSC-500胺基膦酸型螯合树脂（西安蓝晓科技有限公司生产）100ml，树脂处理方法同实施例2。考察流速对除镁效果影响，结果见表3：

表3

实施例11：

取实施例1所得一次除镁液2000ml（其中锂含量为426 mg/L，镁含量为140 mg/l）和螯合树脂进一步除镁液2000ml（其中锂含量为421 mg/L，镁含量为0.87 mg/L），分别进行碳酸钠沉淀试验，步骤如下：所述上述合格液经反渗透膜浓缩，浓缩至锂的含量为15g/L左右，加入碳酸钠进行沉淀，数据如表4所示：

表4

加入碳酸钠之后，所得碳酸锂沉淀，一次除镁液浓缩液收率85%，碳酸锂纯度98.3%，经过螯合树脂进一步除镁之后浓缩液收率95%，碳酸锂纯度99.1%。

实施例12：

取实施例1所得一次除镁液3500ml，其中锂含量为470 mg/L，镁含量为127 mg/L（镁锂比为0.27:1）。取LSC-100胺基羧酸型螯合树脂（西安蓝晓科技有限公司生产）100ml，树脂处理方法同实施例2。将一次除镁液以6 BV/h的流速，在30℃下通过LSC-100树脂，得到流出混合液中镁含量为0.77 mg/L，锂含量为459 mg/L。经蒸发浓缩、Na₂CO₃沉淀、过滤、洗涤得到16.9g Li₂CO₃，纯度99.2%，总收率为97.5%。

以上实施例，仅以说明为目的，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于盐湖卤水中提取锂的除镁新方法，其特征在于包括如下步骤： 

将盐湖原卤水经过锂吸附剂处理，吸附流速为2-10BV/h,平均吸附容量为2.8-3.3g/L；以水作为淋洗剂，得到镁锂比为1：1-10：1的解吸液； 

不同的解吸液再经阳离子交换树脂处理，将镁锂比降至1：1以下得一次除镁液； 

取LSC-100胺基羧酸型螯合树脂，装入树脂柱中对树脂进行预处理，预处理方法和再生方法为：用4%的氢氧化钠溶液处理后，水洗至中性，再用5%的盐酸溶液处理，水洗至中性备用； 

将一次除镁液以0.5BV/h的流速，在60℃下通过上述LSC-100树脂，得到流出混合液；经蒸发浓缩、Na₂CO₃沉淀、过滤、洗涤得到Li₂CO₃。