CN108264067A - 一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备 - Google Patents

一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，包括满室床，所述满室床顶部的中端开设有上进料口，所述满室床的左侧从上到下依次开设有树脂进口和树脂出口，所述满室床内腔的上端固定安装有上层布液器，所述内腔的中端填充有吸附剂，所述满室床内腔的下端固定安装有下层布液器，所述满室床底部的中端开设有下进料口。本发明以盐湖卤水为原料，以铝系分子筛为吸附剂，以特种布液器的满室床为核心工艺和装备的基础上，生产合格氯化锂溶液的新工艺路线，该工艺实现从300～600:1的老卤中制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料，为盐湖锂资源的循环利用提供了保障。

Description

一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备
技术领域
本发明涉及氯化锂生产技术领域，具体为一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备。
背景技术
目前，氯化锂的主要生产方法有转换法、溶剂萃取法、离子吸附交换法、盐析法、锂盐转换法、冷冻法、液膜法等，转化法主要分为矿石直接转换法、碳酸锂或氢氧化锂转换法、硫酸锂转换法、氢氧化锂直接氧化法，我国大部分氯化锂生产采用碳酸锂或氢氧化锂转换法；离子吸附交换法主要用于卤水、海水及地热卤水中提取锂，已研制的吸附剂（交换剂）主要包含氢氧化铝型吸附剂、二氧化锰吸附剂、二氧化钛锂吸附剂及复合梯酸吸附剂，应用在提取氯化锂上的主要是复合锑酸吸附剂。
盐湖提锂指从含锂的盐湖卤水中提取锂并生产锂产品，盐湖卤水提锂通常要经过盐田日晒蒸发、分阶段得到不同盐类、盐溶液提纯等阶段，最后将锂盐从溶液中分离提取，得到所需锂盐产品，从盐湖卤水中提锂，工艺简单、成本低，已逐渐取代锂矿石生产锂，据统计，盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的70～80％，因此盐湖卤水提取锂生产碳酸锂将成为锂盐生产的主攻方向，纵览国内从盐湖卤水中提取锂工艺方法，主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法和电渗析法等，其中沉淀法、萃取法、离子交换吸附法和碳化法研究较广泛深入，是主要盐湖卤水提取锂的方法，离子吸附法的最大优点是从经济和环保上都有很大的优越性，且工艺简单、回收率高、选择性好，该方法的关键是要研究性能优良的吸附剂，要求吸附剂对锂有优良的选择吸附性，以便能排除卤水中大量共存的碱金属、碱土金属离子的干扰，吸附剂的吸附和洗脱性能要稳定，适合较大规模的操作使用。
青海盐湖工业股份有限的下属子公司青海盐湖佛照蓝科锂业股份有限公司利用锂吸附剂选择性吸附高镁低锂型卤水中的锂，完成了初步镁锂分离（镁锂比为500:1或更高），同时合成出了性能优良的锂吸附剂，该吸附剂可排除卤水中大量共存的碱金属、碱土金属离子的干扰，选择性吸附卤水中的锂离子，该吸附剂在近3年多的运行中其性能指标都可达到目标要求，其次吸附剂的吸附和脱吸性能稳定，适合大规模的操作使用，其制备方法简单、价格便宜、对环境无污染，但因盐湖提锂的吸附床工艺、以及工艺过程优化工艺等处于研发阶段，没可借鉴的成功经验，提高自制吸附剂的吸附性能和效率，优化工艺过程和工艺装备，提高提锂过程工艺效率和降低生产成本，一直是各个卤水为资源生产碳酸锂企业研发的重点。本发明专利提供了一种以铝系分子筛为核心吸附剂，以特种布液器的满室床为核心装备的工艺技术，可以比传统吸附法大大提高吸附剂的性能和效率，大幅度降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，包括满室床，所述满室床顶部的中端开设有上进料口，所述满室床的左侧从上到下依次开设有树脂进口和树脂出口，所述满室床内腔的上端固定安装有上层布液器，所述内腔的中端填充有吸附剂，所述满室床内腔的下端固定安装有下层布液器，所述满室床底部的中端开设有下进料口。
优选的，其生产工艺包括以下步骤：
A、操作方式：该工艺采用连续操作，即通过工艺计算的数据优化工艺及装置规模，优选操作方式，实现工业化装置连续运行；
B、原料组成：（a）盐湖卤水，其中：Li+浓度0.01～0.2g/L，Mg2+浓度30～50g/L，Na+浓度30～45g/L，K+浓度9～14g/L，Cl-浓度200～300g/L；（b）盐湖卤水提钾后老卤溶液，其中：Li+浓度0.25～0.6g/L，Mg2+浓度100～120g/L，Na+浓度0.1～0.2g/L，Cl-浓度300～400g/L。
C、工艺及技术装备：采用自制铝系分子筛吸附剂为核心吸附剂，采用特种设计布液器的满室床为核心技术装备，通过吸附、分段洗涤、分段脱吸等步骤，制得3:1～6:1的合格氯化锂溶液；
D、产品：通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L；
E、吸附当量和收率：卤水中氯化锂一次得率≥50％；锂吸附剂吸附当量1.8-2.7g/kg；洗涤过程损失率12～30％；
F、工艺参数的提高和优化：同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％；
G、以离子交换吸附法提锂工艺从盐湖卤水中提取并初步精致得到的含氯化锂合格液，从盐湖卤水或者从盐湖卤水提钾后老卤溶液300:1～600:1的老卤中，实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3:1～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
优选的，其技术方案包括以下方面：
1）、采用了以铝系分子筛为吸附剂、以特种布液器的满室床为核心技术装备的吸附法提取技术，采用的满室床技术包括但不限于上行满室床技术、下行满室床技术；
2）、采用的特种布液器根据自制铝系吸附剂颗粒大小和分布来定制，特种布液器可实现选择性均匀布液和限流功能，提高满室床的吸附、洗涤和脱吸效率；
3）、采用的特种布液器根据卤水流体力学特性和吸附、洗涤、脱吸工艺过程流速及分布特性要求设计计算；满室床吸附塔上下分别采用不同均匀布液功能的布液器来布液，布液器结构形式采用可选择性移动多孔均匀布液方式；
4）、采用的满室床不采用惰性填料填充，工艺过程可实现正洗、反洗等功能，在线实现细小和细碎的吸附剂粉末的漂洗和筛分，提高吸附床的效率和效能；
5）、吸附过程流速控制在5～8m/hr；吸附温度控制在10～25℃；
6）、洗涤过程流速控制在10～20m/hr；洗涤温度控制在10～25℃；流速控制在10～20m/hr，脱吸流速控制在10～20m/hr；
7）、脱吸过程流速控制在10～20m/hr；脱吸温度控制在20～40℃；
8）、洗涤分为四步洗涤、三步脱吸；洗涤高镁溶液排放，低镁溶液回用；脱吸过程高锂溶液回收，低锂溶液套用，以实现降低锂损失、降低耗水量、提高收率的功能；
9）、洗涤过程采用5～10％氯化钠溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
10）、洗涤过程采用淡盐水或脱盐水溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
11）、洗涤过程安装有在线电导率仪表，在线监测洗涤水质，控制洗涤质量；
12）、吸附、洗涤、脱吸过程均采用了自动化模式运行，各个运行控制参数可根据来料特性、计算收率等实现自动输入和控制。
优选的，所述步骤A的操作方式为连续操作，即通过工艺计算的数据优化各装置规模，优选操作方式，实现的连续运行。
优选的，所述步骤A通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L。
优选的，所述步骤A中从镁锂比从300～600:1的老卤中实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
优选的，所述步骤A同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％。
优选的，所述步骤D老卤中氯化锂单次得率：45～60％；锂吸附剂吸附当量1.8～2.7g/kg；洗涤过程损失率：12～30％；合格液锂离子浓度：400～900mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明以盐湖卤水为原料，以铝系分子筛为吸附剂，以特种布液器的满室床为核心工艺和装备的基础上，生产合格氯化锂溶液的新工艺路线，该工艺实现从300～600:1的老卤中制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料，为盐湖锂资源的循环利用提供了保障。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明工艺流程示意图。
图中：1满室床、2吸附剂、3上进料口、4下进料口、5树脂出口、6树脂进口、7下层布液器、8上层布液器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，包括满室床1，满室床1顶部的中端开设有上进料口3，满室床1的左侧从上到下依次开设有树脂进口6和树脂出口5，满室床1内腔的上端固定安装有上层布液器8，内腔的中端填充有吸附剂2，满室床1内腔的下端固定安装有下层布液器7，满室床1底部的中端开设有下进料口4。
其生产工艺包括以下步骤：
A、操作方式：该工艺采用连续操作，即通过工艺计算的数据优化工艺及装置规模，优选操作方式，实现工业化装置连续运行；
B、原料组成：（a）盐湖卤水，其中：Li+浓度0.01～0.2g/L，Mg2+浓度30～50g/L，Na+浓度30～45g/L，K+浓度9～14g/L，Cl-浓度200～300g/L；（b）盐湖卤水提钾后老卤溶液，其中：Li+浓度0.25～0.6g/L，Mg2+浓度100～120g/L，Na+浓度0.1～0.2g/L，Cl-浓度300～400g/L。
C、工艺及技术装备：采用自制铝系分子筛吸附剂为核心吸附剂，采用特种设计布液器的满室床为核心技术装备，通过吸附、分段洗涤、分段脱吸等步骤，制得3:1～6:1的合格氯化锂溶液；
D、产品：通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L；
E、吸附当量和收率：卤水中氯化锂一次得率≥50％；锂吸附剂吸附当量1.8-2.7g/kg；洗涤过程损失率12～30％；
F、工艺参数的提高和优化：同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％；
G、以离子交换吸附法提锂工艺从盐湖卤水中提取并初步精致得到的含氯化锂合格液，从盐湖卤水或者从盐湖卤水提钾后老卤溶液300:1～600:1的老卤中，实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3:1～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
其技术方案包括以下方面：
1）、采用了以铝系分子筛为吸附剂、以特种布液器的满室床为核心技术装备的吸附法提取技术，采用的满室床技术包括但不限于上行满室床技术、下行满室床技术；
2）、采用的特种布液器根据自制铝系吸附剂颗粒大小和分布来定制，特种布液器可实现选择性均匀布液和限流功能，提高满室床的吸附、洗涤和脱吸效率；
3）、采用的特种布液器根据卤水流体力学特性和吸附、洗涤、脱吸工艺过程流速及分布特性要求设计计算；满室床吸附塔上下分别采用不同均匀布液功能的布液器来布液，布液器结构形式采用可选择性移动多孔均匀布液方式；
4）、采用的满室床不采用惰性填料填充，工艺过程可实现正洗、反洗等功能，在线实现细小和细碎的吸附剂粉末的漂洗和筛分，提高吸附床的效率和效能；
5）、吸附过程流速控制在5～8m/hr；吸附温度控制在10～25℃；
6）、洗涤过程流速控制在10～20m/hr；洗涤温度控制在10～25℃；流速控制在10～20m/hr，脱吸流速控制在10～20m/hr；
7）、脱吸过程流速控制在10～20m/hr；脱吸温度控制在20～40℃；
8）、洗涤分为四步洗涤、三步脱吸；洗涤高镁溶液排放，低镁溶液回用；脱吸过程高锂溶液回收，低锂溶液套用，以实现降低锂损失、降低耗水量、提高收率的功能；
9）、洗涤过程采用5～10％氯化钠溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
10）、洗涤过程采用淡盐水或脱盐水溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
11）、洗涤过程安装有在线电导率仪表，在线监测洗涤水质，控制洗涤质量；
12）、吸附、洗涤、脱吸过程均采用了自动化模式运行，各个运行控制参数可根据来料特性、计算收率等实现自动输入和控制。
步骤A的操作方式为连续操作，即通过工艺计算的数据优化各装置规模，优选操作方式，实现的连续运行。
步骤A通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L。
步骤A中从镁锂比从300～600:1的老卤中实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
步骤A同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％。
步骤D老卤中氯化锂单次得率：45～60％；锂吸附剂吸附当量1.8～2.7g/kg；洗涤过程损失率：12～30％；合格液锂离子浓度：400～900mg/L。
使用时，以盐湖卤水为原料，以铝系分子筛为吸附剂，以特种布液器的满室床为核心工艺和装备的基础上，生产合格氯化锂溶液的新工艺路线，该工艺实现从300～600:1的老卤中制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料，为盐湖锂资源的循环利用提供了保障。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，包括满室床（1），其特征在于：所述满室床（1）顶部的中端开设有上进料口（3），所述满室床（1）的左侧从上到下依次开设有树脂进口（6）和树脂出口（5），所述满室床（1）内腔的上端固定安装有上层布液器（8），所述内腔的中端填充有吸附剂（2），所述满室床（1）内腔的下端固定安装有下层布液器（7），所述满室床（1）底部的中端开设有下进料口（4）。
2.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：其生产工艺包括以下步骤：
A、操作方式：该工艺采用连续操作，即通过工艺计算的数据优化工艺及装置规模，优选操作方式，实现工业化装置连续运行；
B、原料组成：（a）盐湖卤水，其中：Li+浓度0.01～0.2g/L，Mg2+浓度30～50g/L，Na+浓度30～45g/L，K+浓度9～14g/L，Cl-浓度200～300g/L；（b）盐湖卤水提钾后老卤溶液，其中：Li+浓度0.25～0.6g/L，Mg2+浓度100～120g/L，Na+浓度0.1～0.2g/L，Cl-浓度300～400g/L。
C、工艺及技术装备：采用自制铝系分子筛吸附剂为核心吸附剂，采用特种设计布液器的满室床为核心技术装备，通过吸附、分段洗涤、分段脱吸等步骤，制得3:1～6:1的合格氯化锂溶液；
D、产品：通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L；
E、吸附当量和收率：卤水中氯化锂一次得率≥50％；锂吸附剂吸附当量1.8-2.7g/kg；洗涤过程损失率12～30％；
F、工艺参数的提高和优化：同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％；
G、以离子交换吸附法提锂工艺从盐湖卤水中提取并初步精致得到的含氯化锂合格液，从盐湖卤水或者从盐湖卤水提钾后老卤溶液300:1～600:1的老卤中，实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3:1～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
3.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：其技术方案包括以下方面：
1）、采用了以铝系分子筛为吸附剂、以特种布液器的满室床为核心技术装备的吸附法提取技术，采用的满室床技术包括但不限于上行满室床技术、下行满室床技术；
2）、采用的特种布液器根据自制铝系吸附剂颗粒大小和分布来定制，特种布液器可实现选择性均匀布液和限流功能，提高满室床的吸附、洗涤和脱吸效率；
3）、采用的特种布液器根据卤水流体力学特性和吸附、洗涤、脱吸工艺过程流速及分布特性要求设计计算；满室床吸附塔上下分别采用不同均匀布液功能的布液器来布液，布液器结构形式采用可选择性移动多孔均匀布液方式；
4）、采用的满室床不采用惰性填料填充，工艺过程可实现正洗、反洗等功能，在线实现细小和细碎的吸附剂粉末的漂洗和筛分，提高吸附床的效率和效能；
5）、吸附过程流速控制在5～8m/hr；吸附温度控制在10～25℃；
6）、洗涤过程流速控制在10～20m/hr；洗涤温度控制在10～25℃；流速控制在10～20m/hr，脱吸流速控制在10～20m/hr；
7）、脱吸过程流速控制在10～20m/hr；脱吸温度控制在20～40℃；
8）、洗涤分为四步洗涤、三步脱吸；洗涤高镁溶液排放，低镁溶液回用；脱吸过程高锂溶液回收，低锂溶液套用，以实现降低锂损失、降低耗水量、提高收率的功能；
9）、洗涤过程采用5～10％氯化钠溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
10）、洗涤过程采用淡盐水或脱盐水溶液洗涤，洗去吸附塔残留镁离子和吸附剂表面镁离子；
11）、洗涤过程安装有在线电导率仪表，在线监测洗涤水质，控制洗涤质量；
12）、吸附、洗涤、脱吸过程均采用了自动化模式运行，各个运行控制参数可根据来料特性、计算收率等实现自动输入和控制。
4.根据权利要求2所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：所述步骤A的操作方式为连续操作，即通过工艺计算的数据优化各装置规模，优选操作方式，实现的连续运行。
5.根据权利要求2所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：所述步骤A通过本创新工艺及装备，可制得低镁锂比氯化锂合格液，氯化锂合格液组成如下：Li+浓度0.4～0.9g/L，Mg2+浓度0.5～8.0g/L，Na+浓度0.01～0.2g/L，Cl-浓度2～20g/L。
6.根据权利要求2所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：所述步骤A中从镁锂比从300～600:1的老卤中实现氯化锂的选择性吸附、洗涤和脱吸，制得镁锂比为3～6:1的氯化锂合格液，为后续碳酸锂或其它锂产品提供合格的氯化锂原料。
7.根据权利要求2所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：所述步骤A同传统吸附工艺相比，吸附剂吸附当量提高15～30％；洗涤损失降低10～25％；合格液锂离子浓度提高15～30％。
8.根据权利要求2所述的一种盐湖卤水生产氯化锂的新工艺及装备，其特征在于：所述步骤D老卤中氯化锂单次得率：45～60％；锂吸附剂吸附当量1.8～2.7g/kg；洗涤过程损失率：12～30％；合格液锂离子浓度：400～900mg/L。
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