盐湖卤水资源锂镁分离的工艺技术

盐湖卤水资源锂镁分离的工艺技术

徐永杰

青海盐湖精诚化工有限公司，青海 格尔木 816000

摘要：我国锂盐的主要原料是盐湖盐水浸出。从路线上看，主要包括：富锂卤水、镁锂分离和沉淀。分别采用自然分离法、氢氧化钠法、锻烧法、离子交换树脂法等四种工艺，并对各种工艺进行了详细的对比和分析，最后对中国盐湖锂开采工艺技术作出总结。

关键词：盐湖卤水；锂镁分离；工艺技术

引言

锂在国家的经济发展中起着举足轻重的作用，已被广泛地用于人们的日常工作中。锂及其复合物已用于玻璃，陶瓷，有色冶金，空调，医药，润滑剂，焊接材料等工业，锂离子电池，国防材料等高科技产业。最近几年，随着资讯科技的飞速发展，锂电也逐渐发展起来。更何况。随着全球重视矿产资源紧缺，全球各地纷纷出台了全面的洁净能源发展策略，其中以电动车为代表。因此，锂是二十一世纪能源的重头，是推动人类进步的关键因素。目前，锂离子的主要来源是从盐湖中提取，超过80%的锂离子电池的是依照此种来源。中国的盐湖物产丰富，物理化学成分完整，具有较好的可开采性。经过多年的探索，一些锂盐生产企业已有或即将投产，但由于盐池的综合利用率较低，以及镁-锂比值较高，限制了该行业的发展。镁锂的生产过程与比值有很大的关系，是目前国内研究开发的热点和难点。而国内外关于从盐湖中提取镁、锂的技术有许多种，包括自然分离法、碳酸盐沉淀法、锻烧法和离子交换法[1]。本文结合国内外已有的几个工业化生产的锂盐湖泊进行对比，并对各自的工业化生产工艺、二者之间的联系、卤水镁锂的优缺点进行了分析，为中国盐湖的锂矿开采技术和技术提出参考。

一、目前镁锂分离的思考方向

盐湖盐碱地因其化学成分的差异，在盐场的蒸发量中会沉淀出一定的晶体，从而形成一定的镁盐。而在这一阶段，卤水中的锂盐的含量会逐步下降，直至形成一种矿物质。所以，在采用盐田相分离技术的时候，通过将含锂的卤水和镁-锂盐分开，从而减少了镁和锂的配比。由于其它的矿物质盐沉积，使含锂量少，因此采用盐田相分离技术进行减量是目前最经济可行的方法。在工业化中，为使设备的运行费用最小化、最大限度地增加回收效率，可以采用分段法进行处理。其中，高镁锂的脱镁主要有两个阶段，其中，高镁-锂比的卤水主要有三个阶段，其中，从1阶段进行脱镁，需要将高镁锂的含水量降至锂镁锂盐以下，然后添加工业用的碳酸钠，将低镁卤水还原成低镁卤水，第三阶段添加氢氧化合物，然后将剩余的镁除去，从而满足锂的要求[2]。

二、镁锂分离方法

（一）自然分离法

天然的锂离子的提取无需其它的物理化学处理，采用盐田相分离技术进行提取，可以获得符合要求的锂离子。因为盐湖的卤水中存在着大量的碳酸根，所以这种处理方式适合于含碳酸盐型的锂盐湖，在盐池的脱水中，碳酸根的存在会限制盐溶液中的镁，导致镁离子沉淀为水菱镁矿和氯碳化镁石，这样既能减少镁-锂比，又能达到分离镁-锂的目的。该工艺是采用“冬季贮卤-低温曝晒”的盐田生产工艺，将盐湖中的卤水抽出至曝气槽，经分段蒸发、浓缩，形成泡碱、钾盐、钾芒硝、石盐或芒硝等，在富锂卤水中，卤水镁的含水量会随着食盐等矿物质的沉淀而沉淀，形成天然的锂-镁。从而达到天然的锂-镁分离。在烘干槽中的水，在汽化到接近饱和的时候，再倒入富锂的卤水晶槽，利用太阳能的作用，将70%的含水量的锂精石，在烘干之后，进行精密的处理。采用石灰乳法除去了锂精矿石中的残余镁质，然后在较高的温度下进行碳酸盐的析出，得到了适合于工业化生产的碳酸锂[3]。

（二）氢氧化钠法

目前，氢氧化钠生产的氢氧化镁制品已有多种工艺，但由于氢氧化钠具有强烈的碱性，且Ksp低，氢氧化钠与氯化镁的反应速度很高，易于形成粒度较低的氢氧化镁，从而使其形成胶状，不易进行过滤，增加了对镁锂的分离难度。在生产碳酸锂产物的过程中，通过添加种子或者调节反应的工艺参数可以获得容易的氢氧化镁。采用此方法获得的锂收率大于90%。此方法具有回收率高、成本低、易于工业化的特点。

（三）煅烧浸取法

锻烧浸渍制取的流程为：以550~710摄氏度的高温下焙烧含盐的饱和硫酸盐。在蒸发过程中，由锂产生的硫酸锂，由镁转化为氯化镁石或其它的盐类，并沉淀出晶体，将水从水中除去，形成镁质。在清水中浸泡焙烧液，因MgO在水中不溶解，而硫酸锂在水中溶解，故采用清水浸泡法将MgO与硫酸锂分开，再用碱液和石灰乳进行二次脱镁，再用苏打粉将其析出，最终使其成为一种工业用的碳酸锂。但这种方法的弊端是，它会产生大量的氯化氢，这种方法不仅会对仪器造成腐蚀，还会污染周围的环境，而且会消耗很多的矿石。

（四）离子交换树脂法

离子交换树脂工艺主要是通过吸收剂对锂的吸收性和对其它杂质进行洗脱。本方法的核心在于吸附剂的性质，这需要高的对锂的选择性吸附力，从而可以去除卤水中的其它杂质，特别是镁盐。70年代后期，日本利用离子交换技术对水中的锂进行了吸收，然后通过酒精进行了淋洗，最终得到了锂盐。美国DOW公司开发出一种具有高选择性的锂离子的新材料。在此基础上，利用少量的氯化锂清洗了树脂，将锂离子从树脂中剥离出来，然后用空白的树脂将锂离子从树脂中吸收，因为空间位阻作用，使锂离子在高Mg2+的条件下被有效地吸收。然而，由于在复杂的盐水环境中，其内部的孔隙容易受到杂质的影响，无法重复使用，并且生产过程十分繁杂，难以进入产业化。青海盐池公司拟利用察尔汗盐湖的精矿精矿，将其作为碳酸锂的原材料，利用该工艺进行了研究。目前已开展了锂

提取技术的实验和年产10000吨的连续生产。然而，在工业化生产中，由于存在着易溶损耗和吸附剂成粒等问题，制约了常规的锂盐提取技术的产业化。

（五）溶剂萃取法

溶剂萃取技术是将一种与该溶质不能溶解但溶解性好的另一种液体添加到包含该溶质的溶液中，利用该两种不同溶解程度的溶质，从而促进该体系中某些溶质从该界面迁移至该体系，从而实现转化富集。由于大柴旦盐湖浸出的卤水中除了含高含量的锂以外，还存在着大量的硼酸，因此，生产过程分为两个阶段：一是从浸出硼到浸出。该技术是一种具有酸化、皂化、萃取、洗涤、反萃等多阶段的逆向萃取技术；从电极的末端添加锂液和萃取剂，使其在一级之间反向流动，最终形成萃余物和萃取物，并从其末端进行分离[4]。

三、结语

中国盐湖尽管拥有丰富的锂资源，但同时也存在着大量的镁、锂元素，其合理的综合利用一直是一个技术难题，而这一问题也制约了许多行业的发展，目前，国内很多公司和研究所都在研究新技术和新工艺，大多数研究还处于初级研究阶段，有些甚至还处于讨论阶段。而从现有的研究看来，在各种不同的分离方式之间，并没有太大的区别，主导地位依然是通过比对地理位置、基础设施和资源，才能找到最好的选择。因此，在现有的各种途径中，我们必须从环境保护、可持续发展和投入产出比三个方面进行比较和研究。随着科技、技术、物质技术的飞速发展，除去传统的萃取、离子交换、吸附等，再加上盐湖的新型制锂工艺，相信其未来的发展前景将更加广阔。

参考文献：

[1]熊攀,赖先熔,钟辉.磷酸盐沉淀法用于高镁锂比盐湖卤水锂镁分离研究[J].化工矿物与加工,2019,48(3):58-60+64.

[2]刘凯,梁渠,庞莎莎,蔡静.高镁锂比盐湖卤水中锂镁沉淀法的分离研究[J].化学试剂,2017,39(5):534-538.

[3]郭福平.盐湖卤水资源锂镁分离的工艺技术[J].化工管理,2017(13):185-186.

[4]乜贞,卜令忠,王云生,宋彭生,郑绵平.盐湖卤水资源锂镁分离的工艺技术[J].无机盐工业,2013,45(5):1-4.