用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法，包括步驟：S1對(duì)鹽湖鹵水進(jìn)行多級(jí)鹽田蒸發(fā)，以得到第一老鹵；S2除硫：在第一老鹵中加入石灰乳，以析出石膏，得到第二老鹵；S3對(duì)第二老鹵進(jìn)行鹽田蒸發(fā)，并析出水氯鎂石，得到第三老鹵；S4稀釋第三老鹵，送入納濾膜裝置進(jìn)行納濾處理，得到富鋰的產(chǎn)水和貧鋰的濃水；S5將步驟S4中的產(chǎn)水送入反滲透膜裝置，進(jìn)行反滲透處理，得到反滲透濃水和淡水。本發(fā)明專利技術(shù)的方法將鹽田工藝和膜系統(tǒng)相結(jié)合，充分利用太陽能，降低了能耗；工藝流程簡單，設(shè)備易于配置、安裝和轉(zhuǎn)移，極易推廣應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鹽湖鹵水處理方法，具體涉及一種。
技術(shù)介紹
鋰是世界上最輕的金屬，由于具有一些特殊性質(zhì)，鋰及其化合物有著廣泛而又特殊的用途，被譽(yù)為“能源金屬”和“推動(dòng)世界前進(jìn)的金屬”。在能源工業(yè)、航空航天工業(yè)、金屬冶煉及制造工業(yè)、制冷、陶瓷、玻璃等行業(yè)，發(fā)揮著極其重要的作用。目前全球?qū)︿嚠a(chǎn)品的需求十分迫切，鋰的需求量逐年急速增長。世界上鋰的第一大資源為鋰礦石，主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、鋰磷鋁石和鋰霞石等礦種。傳統(tǒng)鋰礦業(yè)主要在偉晶巖型鋰礦中通過強(qiáng)能和化學(xué)回收工藝提取鋰產(chǎn)品，需要通過采礦、選礦，1100°c焙燒熱解，250°C加硫酸形成硫酸鹽，然后加堿過濾形成碳酸鋰。用這種方法獲得金屬鋰的產(chǎn)品，加工工藝流程長，能耗大，成本較高。鋰的第二個(gè)主要資源是含鋰高的鹽湖鹵水。鹽湖鹵水提鋰工藝是通過一系列太陽蒸發(fā)池對(duì)鹵水進(jìn)行逐級(jí)蒸發(fā)濃縮，分離出鋰鹽或高濃度鹵水，然后由工廠提純生產(chǎn)鋰鹽，力口工過程的能源以太陽能為主，工藝簡單，生產(chǎn)規(guī)模易于調(diào)整，因此成本大大降低。目前世界鋰鹽總產(chǎn)量的80%以上來自鹽湖鹵水。由于鹵水中含有多種組分如:鈉、鉀、鎂、鈣、硼、鋰等離子的氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽等。不同的鹽湖其組分差 別很大，因而決定了鹽湖鋰資源開發(fā)建設(shè)所采用的加工工藝不同。一般而言，鹽湖鹵水中鎂鋰比值的高低決定了利用鹵水資源生產(chǎn)鋰鹽的可行性以及鋰鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。國外的鹵水之所以能夠利用鹽湖鹵水生產(chǎn)鋰化合物，是由于其鹵水的鎂鋰比值小。如美國的銀峰地下鹵水，鎂鋰比僅為1.5: I;智利的阿塔卡瑪鹽湖，鎂鋰比為6.25: 1，都能采用鹽田濃縮技術(shù)，將鹵水中的鋰富集，然后將富鋰鹵水送入工廠，制取鋰產(chǎn)品。我國的鹽湖資源豐富，種類繁多，主要分布在青海、新疆、西藏和內(nèi)蒙古等四個(gè)省區(qū)。鋰資源儲(chǔ)量大，含量高的鹽湖鹵水多集中在青海省的柴達(dá)木盆地鹽湖如:臺(tái)吉乃爾湖、一里坪、察爾汗和大柴旦等鹽湖，具有很高的開采價(jià)值和巨大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。我國青海鋰資源豐富的鹽湖鹵水類型多為硫酸鹽型和氯化物型鹵水，鹵水中含有大量的鎂，鎂鋰比值高，最低在40左右，最高可達(dá)數(shù)百甚至上千，極大地限制了鹵水中鋰的分離和富集，這也成為制約我國鹽湖鋰資源開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵因素。解決鹵水中鎂鋰分離的難題，實(shí)現(xiàn)鹵水中鋰離子的分離和富集，成為我國鹽湖鋰資源開發(fā)利用和規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前我國80%以上的鋰需要進(jìn)口，有效地開發(fā)和利用國內(nèi)鹽湖鋰資源，能夠提高我國鋰工業(yè)在世界上的競爭力。現(xiàn)階段鹵水提鋰的多種方法，對(duì)鹵水的要求較高，工藝流程復(fù)雜，藥劑成本高昂，對(duì)設(shè)備的規(guī)格要求高，能耗大，仍處于產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)規(guī)模階段。具體地，目前鹽湖提鋰的方法，歸納起來有以下幾種:1、蒸發(fā)結(jié)晶分離法:采用一系列蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)合其它提取工藝，先從鹵水中回收鈉、鉀、硼、溴、碘等有用組分，再從最后的母液中提鋰。提鋰工藝的關(guān)鍵是除去母液中的鈣、鎂。使用燒堿除鎂，加入純堿沉淀鈣，最后濃縮母液用純堿沉淀碳酸鋰。該方法雖然能從鹵水中回收鈉、鉀等多種離子組分，但是已經(jīng)實(shí)踐證明:單純的蒸發(fā)結(jié)晶不能除盡其它所有離子；而且隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，鹵水的濃度、流動(dòng)性對(duì)固液分離都有很大的影響，鹵水中鋰離子的損失會(huì)大大提聞。2、沉淀法:在含鋰較高的鹵水中，加入某種沉淀劑將鋰從原料溶液中沉淀出來，然后再選擇某種試劑將鋰浸出。目前沉淀法從鹽湖齒水中提鋰包括碳酸鹽沉淀法、鋁酸鹽沉淀法、水合硫酸鋰結(jié)晶沉淀法以及硼鎂、硼鋰共沉淀法等。沉淀法工藝可行，易于工業(yè)化，但對(duì)鹵水要求苛刻，僅適用于鎂鋰比值低的鹵水。3、有機(jī)溶劑萃取法:利用不同的有機(jī)溶劑作為萃取劑,將鋰從鹵水中萃取出來。該法是從低品位鹵水中提鋰的行之有效的方法，常用的從鹵水中萃取鋰的體系主要有單一萃取體系和協(xié)同萃取體系兩類。有機(jī)溶劑萃取法具有原材料消耗少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但該法存在萃取劑溶損和設(shè)備腐蝕性大等問題，目前還是停留在理論方面的探討，沒有形成現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。4、離子交換吸附法:利用對(duì)鋰離子有選擇性吸附的吸附劑來吸附鋰離子，再將鋰離子洗脫下來，達(dá)到鋰離子與其它雜質(zhì)離子分離的目的。離子交換吸附法主要適用于從含鋰較低的鹵水中提鋰。離子吸附劑可分為無機(jī)離子吸附劑和有機(jī)離子吸附劑。該方法中，離子交換劑對(duì)鋰有較高的選擇性，但樹脂等吸附劑價(jià)格高昂，吸附量低，極易被污染，且該法對(duì)樹脂等吸附劑的強(qiáng)度要求高。 5、煅燒浸取法:將提硼后鹵水蒸發(fā)去水50%，得到四水氯化鎂，在700°C煅燒2h，得到氯化鎂，然后加水浸取鋰，鋰浸取率90%以上，浸取液含鋰0.14%左右。再用石灰乳和純堿除去鈣、鎂等雜志，將溶液濃縮至含鋰為2%左右，加入純堿沉淀出碳酸鋰，鋰的收率90%左右。煅燒后的氯化鎂渣，經(jīng)過精制可得純度為98.5%的氯化鎂副產(chǎn)品。煅燒浸取法綜合利用了鎂鋰等資源，原料消耗少，但鎂利用使流程復(fù)雜，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)需要蒸發(fā)的水量較大，動(dòng)力消耗大。6、電滲析法:將含鎂鋰鹽湖鹵水或鹽田日曬濃縮老鹵通過一級(jí)或多級(jí)電滲析器，利用一價(jià)陽離子選擇性離子交換膜和一價(jià)陰離子選擇性離子交換膜進(jìn)行循環(huán)(連續(xù)式、連續(xù)部分循環(huán)式或批量循環(huán)式)工藝濃縮鋰，獲得富鋰低鎂鹵水。然后深度除雜、精制濃縮，便可制取碳酸鋰或氯化鋰。電滲析法能有效地實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離，但運(yùn)行過程中，產(chǎn)生了大量的氫氣和氯氣，不利于工藝的實(shí)施；同時(shí)須耗費(fèi)大量的電能，提鋰成本大大提高。7、許氏法:即泵吸法，是瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)地質(zhì)研究所教授許靖華基于“蒸發(fā)泵原理”和“原地化學(xué)反應(yīng)池法”而提出的一種從鹵水中提鋰的新方法。這種方法僅適用于蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量的干旱、半干旱地區(qū)。許氏法成本低、實(shí)效高、產(chǎn)率高，但實(shí)際野外試驗(yàn)表明，雖然能使鹵水中鋰離子的濃度升高，但鹵水中仍存有大量的鎂，鎂鋰比值仍然很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到制取碳酸鋰的鹵水指標(biāo)。8、納濾法:納濾膜分離無機(jī)鹽技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù)。納濾膜是一種壓力驅(qū)動(dòng)膜，由于在膜上或膜中常帶有荷電基團(tuán)，通過靜電相互作用，產(chǎn)生Donnan效應(yīng)，對(duì)不同價(jià)態(tài)的離子，具有不同的選擇性，從而實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)離子的分離。一般來說，納濾膜對(duì)單價(jià)鹽的截留率僅為10% 80%，具有相當(dāng)大的滲透性，而二價(jià)及多價(jià)鹽的截留率均在90%以上，可以實(shí)現(xiàn)鋰離子與鎂離子的分離。納濾膜具有膜技術(shù)共同的高效節(jié)能的特點(diǎn)，目前已經(jīng)在生活用水，工業(yè)用水和廢水的處理，食品，生化制藥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。中國專利03108088.X和201010295933.X已經(jīng)指出了使用納濾膜能夠?qū)崿F(xiàn)鎂鋰分離，但專利03108088.X給出的鹵水條件太寬泛，沒有考慮到設(shè)備的適用性，實(shí)際意義不大；專利201010295933.X進(jìn)行了部分改進(jìn)，但在納濾膜系統(tǒng)中循環(huán)利用納濾得到的濃水，會(huì)導(dǎo)致納濾產(chǎn)水的鎂鋰比值大大升高，增加了納濾膜系統(tǒng)的級(jí)數(shù)；實(shí)驗(yàn)為利用自行配制的溶液進(jìn)行簡單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，沒有考慮實(shí)際多組分鹵水中其它離子在納濾膜分離的過程中對(duì)鎂鋰分離的影響，沒有考慮膜性能對(duì)鎂鋰分離效果的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種適用于我國具有高鎂鋰比的鹽湖鹵水，并且低能耗的鹽湖鹵水處理方法，用于從鹽湖鹵水中分離鋰。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為一種，所述鹽湖鹵水中的鎂鋰比為30-2000，所述方法包括以下步驟:SI根據(jù)水鹽體系相圖原理，對(duì)鹽湖鹵水進(jìn)行多級(jí)鹽田蒸發(fā)，以濃縮鹽湖鹵水并通過析出鹽類降低鎂鋰比，得到第一老鹵，第一老鹵中的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法，所述鹽湖鹵水中的鎂鋰比為30?2000，所述方法包括以下步驟：S1根據(jù)水鹽體系相圖原理，對(duì)鹽湖鹵水進(jìn)行多級(jí)鹽田蒸發(fā)，以濃縮鹽湖鹵水并通過析出鹽類降低鎂鋰比，得到第一老鹵，第一老鹵中的鋰的濃度升至2?3g/L，鎂鋰比降至40?55；S2除硫：在第一老鹵中加入石灰乳，以析出石膏，得到第二老鹵，第二老鹵中硫酸根的濃度降至0.2g/L以下，所添加石灰乳中的鈣相對(duì)于第一老鹵中的硫酸根摩爾過量；S3對(duì)第二老鹵進(jìn)行鹽田蒸發(fā)，并析出水氯鎂石，得到第三老鹵，第三老鹵中鋰的濃度升至5?7g/L，鎂鋰比降至15?25；S4稀釋第三老鹵至鋰濃度為0.25?0.45g/L后，送入納濾膜裝置，施加450?3500kPa壓力進(jìn)行納濾膜處理，得到富鋰的產(chǎn)水和貧鋰的濃水，其中產(chǎn)水中的鎂鋰比降至小于等于2；S5將步驟S4中的產(chǎn)水送入反滲透膜裝置，進(jìn)行反滲透處理，得到反滲透濃水和淡水，其中反滲透濃水中的鋰濃度升至5?10g/L。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于從高鎂鋰比的鹽湖鹵水分離鋰的鹽湖鹵水處理方法，所述鹽湖鹵水中的鎂鋰比為30-2000，所述方法包括以下步驟: SI根據(jù)水鹽體系相圖原理，對(duì)鹽湖鹵水進(jìn)行多級(jí)鹽田蒸發(fā)，以濃縮鹽湖鹵水并通過析出鹽類降低鎂鋰比，得到第一老鹵，第一老鹵中的鋰的濃度升至2-3g/L，鎂鋰比降至40-55 ； S2除硫:在第一老鹵中加入石灰乳，以析出石膏，得到第二老鹵，第二老鹵中硫酸根的濃度降至0.2g/L以下，所添加石灰乳中的鈣相對(duì)于第一老鹵中的硫酸根摩爾過量； S3對(duì)第二老鹵進(jìn)行鹽田蒸發(fā)，并析出水氯鎂石，得到第三老鹵，第三老鹵中鋰的濃度升至5-7g/L，鎂鋰比降至15-25 ； S4稀釋第三老鹵至鋰濃度為0.25-0.45g/L后，送入納濾膜裝置，施加450_3500kPa壓力進(jìn)行納濾膜處理，得到富鋰的產(chǎn)水和貧鋰的濃水，其中產(chǎn)水中的鎂鋰比降至小于等于2 ； S5將步驟S4中的產(chǎn)水送入反滲透膜裝置，進(jìn)行反滲透處理，得到反滲透濃水和淡水，其中反滲透濃水中的鋰濃度升至5-10g/L。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽湖鹵水處理方法，其特征在于，步驟S4和S5的納濾膜裝置和反滲透膜裝置均采用濃水內(nèi)循環(huán)式膜系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽湖鹵水處理方法，其特征在于，步驟S4中的納濾膜裝置采用GE公司的DK-4040F納濾膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：時(shí)歷杰，張大義，王敏，康為清，李法強(qiáng)，趙有璟，朱振光，王艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，五礦鹽湖有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：