CN104787785B - 一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法 - Google Patents

一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，使机械球磨改性后的铝基材料与含镁、锂溶液反应得到含锂的沉淀物，而镁仍留在含镁、锂溶液中，从而实现含镁、锂溶液镁锂的分离。本发明工艺流程短，操作简单，活化后的铝基材料对溶液中的Li+具有很好的选择性，特别适用于高镁锂比含镁、锂溶液的镁锂分离。

Description

一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体来说，涉及一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法。
背景技术
锂及其化合物在空调、医药、农业、电子技术、纺织、核工业和航空航天等领域应用广泛，特别是飞速发展的新能源产业已成为全球锂的最大消费领域，使锂被誉为“21世纪的能源金属”。
自然界中的锂大部分存在于卤水尤其是盐湖卤水中，其储量占全部锂资源储量的80％以上。盐湖卤水提锂工艺从根本上改变了世界锂市场格局，成为世界锂工业的主导，目前全球80％以上的锂产品通过盐湖锂资源提取获得，但这都是建立在拥有低镁锂比(镁锂比≤6:1)优质卤水的基础上。
我国盐湖锂资源非常丰富，主要分布在青藏高原，这些盐湖的锂资源储量达600万吨以上。然而，我国大部分的盐湖都存在一个显著特征——镁锂比高。大部分盐湖卤水的镁锂比在20:1以上，如青海东台吉乃尔的盐湖卤水镁锂比达到35.2:1，一里坪的达到61:1，察尔汗的更高，镁锂比达到了1630:1，远远高于目前工业生产中盐湖卤水镁锂比≤6:1的上限。由于Mg2+与Li+的化学性质非常相似，二者难以分离，采用传统的方法除镁不仅试剂用量大，而且镁锂分离不彻底，使得工艺成本大幅度提高的同时，所得锂产品难以满足品质要求。我国的盐湖卤水提锂技术的相关研究较晚，目前也已开发了许多用于盐湖卤水提锂的方法如沉淀法、溶剂萃取法、锻烧浸取法、电渗析法、碳化法和离子交换吸附法等，如有研究者开发了吸附法从盐湖卤水中提取锂的方法【专利申请号：02145583.X】，通过制备出铝盐吸附剂LiCl2·Al(OH)3·nH2O来吸附卤水中的锂，但这一方法所制备的吸附剂LiCl2·Al(OH)3·nH2O对锂的吸附容量较低，通常对Li的工作吸附容量为2～3mgLi+/g；也有人将AlCl3和NaOH同步加入到卤水中，利用原位生成的Al(OH)3来吸附沉淀锂，但该法需要消耗大量的AlCl3和NaOH，生产成本高，且由于NaOH直接加入卤水，导致卤水中部分Mg以Mg(OH)2的形式沉淀，镁锂分离效果较差，最终的锂产品难以满足使用要求。因此，如何高效实现高镁锂比盐湖卤水中的镁锂分离成为当前盐湖锂资源利用的一个重要难题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种含镁、锂溶液镁锂分离的方法，所以特别适合于处理盐湖卤水。该方法使活化后的铝基材料直接与含镁、锂溶液反应并得到LiAl2(OH)7的水合物，而镁不参与反应仍留在含镁、锂溶液中，从而实现含镁、锂溶液中镁、锂的高效分离，而且操作简单，成本低，易于工业化推广。活化后的铝基材料反应活性非常高，所得含锂沉淀物中的理论锂含量可达32.4mg/g。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，采用以下两种方式中的任一种：
1)将铝基材料与助磨剂混合均匀后研磨得到改性的铝基材料，将改性后的铝基材料加入到含镁、锂溶液中进行反应，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液；
2)将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液混匀一起进行研磨，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液。
上述方法所述的铝基材料包括：Al-Ca合金粉末、Al-Ga合金粉末、Al-Ni合金粉末、Al-Ti合金粉末中的一种或几种的混合。
上述方法所述的助磨剂包括：CaCl2、NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4中的一种或几种的混合。
上述方法方式1)和2)中均按重量比m(铝基材料):m(助磨剂)＝20:1～1:1的比例将铝基材料与助磨剂混合，优选m(铝基材料):m(助磨剂)＝20:1～10:1。
上述方法方式1)中铝基材料与助磨剂均匀后加入到球磨机中，研磨0.5～5h后得到改性的铝基材料。
上述方法方式1)中控制铝和锂的摩尔比为1:1—20:1，将改性后的铝基材料加入到含镁、锂溶液中进行反应。
上述方法方式1)中改性后的铝基材料与含镁、锂溶液在25～75℃下搅拌10～30min反应完全后，陈化30～120min，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液。
上述方法方式2)中控制铝和锂的摩尔比为1:1—20:1，将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液混匀一起研磨。
上述方法方式2)中将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液均匀后加入到行星球磨机中，研磨0.5～5h。
上述方法所述的含镁、锂溶液为任意含有Li+和Mg2+的溶液，包括：任意盐湖中的原始卤水及其蒸发浓缩后的卤水和提钾后的老卤中的一种或几种的混合。
本发明具有如下优点：
1.铝基材料对Li+具有很好的选择性，特别适合于高镁锂比含镁、锂溶液，尤其是盐湖卤水中镁锂分离的难题；
2.改性后的铝基材料与含镁、锂溶液中锂的反应活性高，对含镁、锂溶液中Li+的理论吸附量可达32.4mg/g；
3.操作简单，易于工业化应用。
附图说明
图1为实施例1中所得含锂沉淀物的XRD图；
图2为实施例2中所得含锂沉淀物的XRD图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1：
按重量比20:1的比例，将Al含量为40％的Al-Ga合金20g和1gNaCl混合均匀后，加入到行星球磨机中进行机械球磨5h；再按固液比1g:100ml的比例，将10g球磨后的混合物料加入到1000ml井卤浓缩液中，井卤浓缩液的主要成分及含量如表1所示，在70℃下搅拌反应10min，并陈化120min，固液分离后得到含锂沉淀物和滤液，含锂沉淀物的XRD图谱如图1所示，沉淀物中锂的含量为30.5mg/g，镁锂质量比为0.2。
表1
组分 Na+ K+ Li+ Mg2+ Cl-
浓度(g/L) 16.49 15.87 1.26 76.15 233.1
实施例2：
按重量比1:1的比例，将10g铝粉和10gKCl混合均匀后，加入到行星球磨机中进行机械球磨2h；再按固液比1g:1000ml的比例，将10g球磨后的混合物料加入到10L盐湖卤水中，卤水的成分及含量如表2所示；在50℃下搅拌反应30min，并陈化90min，固液分离后得到含锂沉淀物和滤液，含锂沉淀物的XRD图谱如图2所示，沉淀物中锂的含量为31.6mg/g，镁锂质量比为0.3。
表2
组分 Na+ K+ Li+ Mg2+
浓度(mg/L) 80164 9183 310 30550
实施例3：
按重量比4:1的比例，将Al含量为80％的Al-Ni合金4g和1gK2SO4混合均匀后加入到球磨机中，再按固液比1g:100ml的比例，将500ml井卤浓缩液加入到球磨机中一起研磨2h，井卤浓缩液的成分及含量与实施例1一致；球磨完成后固液分离，得到含锂沉淀物和滤液，沉淀物中锂的含量为31.9mg/g，镁锂质量比为0.2。
实施例4：
按重量比1:1的比例，将1gAl粉和1gNaCl混合均匀后加入到球磨机中，再按固液比1g:50ml的比例，将100ml井卤浓缩液加入到球磨机中一起研磨0.5h，井卤浓缩液的成分及含量与实施例1一致；球磨完成后固液分离，得到含锂沉淀物和滤液，沉淀物中锂的含量为29.1mg/g，镁锂质量比为0.25。

Claims (10)

1.一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，采用以下两种方式中的任一种：
1)将铝基材料与助磨剂混合均匀后研磨得到改性的铝基材料，将改性后的铝基材料加入到含镁、锂溶液中进行反应，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液；
2)将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液混匀一起进行研磨，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液；
所述的铝基材料包括：Al-Ca合金粉末、Al-Ga合金粉末、Al-Ni合金粉末、Al-Ti合金粉末中的一种或几种的混合。
2.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，所述的助磨剂包括：CaCl2、NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1或2所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式1)和2)中均按重量比m(铝基材料):m(助磨剂)＝20:1～1:1的比例将铝基材料与助磨剂混合.
4.根据权利要求3所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式1)和2)中均按重量比m(铝基材料):m(助磨剂)＝20:1～10:1的比例将铝基材料与助磨剂混合。
5.根据权利要求1或2所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式1)中铝基材料与助磨剂均匀后加入到球磨机中，研磨0.5～5h后得到改性的铝基材料。
6.根据权利要求1或2所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式1)中控制铝和锂的摩尔比为1:1—20:1；将改性后的铝基材料加入到含镁、锂溶液中进行反应。
7.根据权利要求6所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式1)中改性后的铝基材料与含镁、锂溶液在25～75℃下搅拌10～30min反应完全后，陈化30～120min，固液分离后得到含锂的沉淀物和滤液。
8.根据权利要求1或2所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式2)中控制铝和锂的摩尔比为1:1—20:1；将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液混匀一起研磨。
9.根据权利要求8所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，方式2)中将铝基材料、助磨剂和含镁、锂溶液均匀后加入到球磨机中，研磨0.5～5h。
10.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，所述的含镁、锂溶液为任意含有Li+和Mg2+的溶液，包括：任意盐湖中的原始卤水及其蒸发浓缩后的卤水和提钾后的老卤中的一种或几种的混合。
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"氢氧化铝沉淀法提锂工艺及铝的循环利用研究";刘高;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20120415(第4期);B024-211，正文第11-12页 *

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