[发明专利]一种钙循环固相转化法从低镁锂比盐湖卤水中提取锂盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，具体涉及一种从盐湖卤水中提取锂盐的工艺方法，尤其是一种从低镁锂比盐湖卤水中提取锂盐的方法。

背景技术

锂是重要的有色金属，被誉为“21世纪的能源金属”，在能源、航空般天等许多高新技术领域广泛应用，在全球经济中占有极其重要的地位。全球锂资源可分为五种类型，即伟晶岩锂、卤水锂、海水锂、温泉锂和堆积锂矿等，目前开采利用的锂资源主要是伟晶岩锂矿和卤水锂矿。当前全球大部分锂消耗来源于卤水锂矿。

目前从盐湖卤水提锂的技术关键为镁锂分离，采用的主要方法有：

(1)沉淀法。包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、硼镁和硼锂共沉淀法，其中，实现工业生产的是碳酸盐沉淀法。

(2)碳化法。碳化法的主要依据碳酸锂和二氧化碳、水反应生成溶解度较大的碳酸氢锂从而将卤水中锂与其它元素分离。

(3)煅烧浸取法。镁锂氯化物在高温下煅烧，氯化镁水解为氧化镁而不溶于水；煅烧产物中可溶氯化锂经水浸出，与镁分离。

(4)吸附法。利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂离子，再将锂离子洗下来，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。研究较多的吸附剂有：层状复合氧化物吸附剂、锑酸盐吸附剂、无定型氢氧化物吸附剂、离子筛型氧化物吸附剂和铝盐吸附剂。

(5)有机溶剂萃取法。利用卤水中不同离子在有机溶剂和水溶液中的不同分配，优先将锂萃入有机相中，再反萃得到锂盐。目前使用有机溶剂有TBP(磷酸三丁脂)等。

尽管使用的方法众多，但存在不同程度的不足。如沉淀法中产物粒度细、过滤难、锂损失大；碳化法不易于控制、锂收率低；煅烧法除镁率低、能耗高；吸附法由于吸附剂容量低而引起生产效率低；有机溶剂萃取法由于有机物的水溶性造成对盐湖区的环境污染。因此，研究者们一直在努力研究开发效率高、能耗低、便于操作、不污染环境的盐湖卤水提锂技术。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种短流程、低成本、少投入，降低能耗，操作方便、不污染环境的从低镁锂比盐湖卤水中提取锂的湿法冶金方法。

本发明通过下列技术方案实现的，包括以下工艺步骤；

(1)卤水浓缩：将低镁锂比盐湖卤水蒸发，浓缩；

(2)石灰乳脱镁：将浓缩后母液与石灰乳混合，进行固相转化反应，通过氢氧化钙向氢氧化镁的固相转化，卤水中镁形成氢氧化镁，通过过滤进行固液分离，将卤水中镁以氢氧化镁形态脱除；同时，固相氢氧化钙中的钙以离子形态转入溶液中；

(3)碳酸锂分离钙：将脱镁后的钙锂液与固体碳酸锂混合，进行固相转化反应，通过碳酸锂向碳酸钙的固相转化，过滤分离，将溶液中钙以碳酸钙形态分离除去，得到净化锂盐溶液；

(4)锂盐浓缩—沉淀结晶碳酸锂及碳酸钙热分解—水化：将(3)步得到的净化锂盐溶液蒸发浓缩，加入碳酸钠与锂盐反应，沉淀结晶碳酸锂；将(3)步得到的得到的碳酸钙进行热分解得到生石灰，再经水化得石灰乳，返至(2)步中脱镁。

本发明用钙循环固相转化法从低镁锂比盐湖卤水中提取锂盐的方法，低镁锂比盐湖卤水是指经过提取钾、硼等、或经初步脱镁后的镁锂(Mg/Li)质量比不大于3.0的高盐浓度卤水；采用盐田晒蒸或加热蒸发的方式减除水分，使溶液锂含量达到7～12g/L。

本发明用钙循环固相转化法从低镁锂比盐湖卤水中提取锂盐的方法，工艺步骤(2)步，固相转化反应在20～90℃下进行，优选50～70℃；石灰乳的加入量根据浓缩卤水母液中含镁量，以CaO/Mg(质量比)为2.5～2.8计；固液分离得到的固体物为含有少量氢氧化钙的氢氧化镁，经洗涤，固体物可用于生产镁产品的原料，洗涤液返步骤(1)回收锂；固液分离得到的溶液为钙锂溶液。

所述的步骤(3)中，溶液中钙通过与碳酸锂固体的固相转化反应形成固体碳酸钙；固相转化反应在20～90℃下进行，优选40～60℃；固体碳酸锂的加入量按溶液中含钙量计为Li₂CO₃/Ca(质量比)2.0～2.2；固液分离得到的固体物为含有少量碳酸锂的碳酸钙，经干燥、热解为氧化钙，再水化为石灰乳，返步骤(2)用于脱镁，同时回收锂；固液分离得到的溶液为富锂溶液。

所述的步骤(4)中将净化锂盐溶液蒸发，浓缩至锂含量达不少于20g/L；浓缩液经过滤去除沉淀物，不经降温，加入碳酸钠进行碳酸锂的沉淀结晶。

所述的步骤(5)中产生的石灰乳用于步骤(2)中脱镁；步骤(3)中分离钙所用的碳酸锂为步骤(4)中生产。