[发明专利]从高镁锂比盐湖卤水中直接制取电池级碳酸锂的方法

说明书

本发明公开了一种从高镁锂比盐湖卤水中直接制取出电池级碳酸锂的方法，包括以下工艺步骤：(1)将盐田提钾后卤水在稳定池内进一步稳定形成低钾钠的硼锂卤水；(2)硼锂卤水经过提硼处理后形成硼酸产品与锂卤水；(3)锂卤水经过具有一价离子选择功能的电渗析膜得到一次精制液；(4)一次精制液苛化除镁后加酸中和得到二次精制液；(5)二次精制液经过离子交换器除钙镁后得到三次精制液；(6)三次精制液经过强制蒸发器形成浓缩锂溶液；(7)浓缩锂溶液与精制碳酸钠溶液通过高效反应器形成粒度均匀的碳酸锂沉淀物；(8)碳酸锂沉淀物经过清洗干燥包装形成电池级碳酸锂产品。本发明具有良好的可操作性，大幅提高了锂离子的回收率。

技术领域

本发明属于无机盐化工领域，具体地，本发明涉及一种从高镁锂比盐湖卤水中直接制取出电池级碳酸锂的方法。

背景技术

锂是最重要的能源金属，也是现代工业中不可或缺的战略资源，在电池化学、玻璃陶瓷、航空金属、核工业、润滑油脂及制冷剂等方面发挥重要作用。特别是近年来锂电池的爆炸性发展，致使全球的锂消耗量处于快速扩张状态。全球的锂产能80％来自盐湖，而易于开发的低镁锂比盐湖都已得到充分开采，快速增长的锂需求迫切需要从高镁锂比盐湖中提取电池级碳酸锂，以满足电池工业需求。

全球高镁锂比盐湖卤水，大多同时具有高硫酸根与硼的特性，同时具有高钠钾含量。这一类盐湖卤水通过盐田滩晒浓缩，会有三个明显的阶段：食盐结晶、光卤石结晶、软钾镁矾结晶，光卤石结晶与软钾镁矾结晶分别用于氯化钾与硫酸钾镁肥的生产。在软钾镁矾结晶后，盐湖卤水中锂与硼得到了较高的富集。

高镁锂比盐湖卤水通过盐田富集后的硼锂卤水，根据资源禀赋不同，锂离子浓度在0.3g/L～6g/L之间，钾钠离子总浓度7g/L以上，硫酸根浓度普遍在25g/L以上，镁离子浓度普遍高于110g/L而接近于氯化镁饱和。

此类卤水再进一步日晒浓缩会大量析出水氯镁石而造成锂的巨量夹带损失。同时在浓缩过程中，高硫酸根会造成硫酸锂在盐田内的沉降损失。综上可以看出，高镁锂比盐湖卤水的锂离子浓度决定了盐田浓缩后卤水的镁锂比，盐田浓缩卤水已经达到于镁饱和之后进一步蒸发浓缩会导致锂离子的大量损失。

在现有盐湖提锂工艺中，因为镁锂分离工艺的种种缺陷，为降低提锂车间的生产成本，都采用了进一步自然蒸发浓缩来提高卤水中锂离子浓度的办法，造成盐田过程锂离子收率低到30％以下。即车间镁锂分离工艺的不足导致盐湖锂资源的大量浪费。

所以在全球高镁锂比盐湖的锂资源开发中，急需要能应对复杂卤水条件下的镁锂分离技术，高效低成本的从高镁锂比卤水中提取碳酸锂工艺。

在高镁锂比盐湖提锂工艺中，目前有以下实际应用的工艺方法：

(1)吸附法

利用对锂离子有选择性的吸附剂来吸附锂离子，再用淡水或者稀酸液将锂离子洗脱，通常综合洗脱液中镁锂比低于4:1，能达到初步镁锂分离效果。

但吸附法大量消耗盐湖区宝贵的淡水，洗脱液中锂离子浓度较低，通常低于0.7g/L，后端工艺的多级浓缩造成操作复杂而且高成本运行。同时吸附剂存在价格高昂，在高镁卤水中极易被污染而造成吸附量快速降低等问题，吸附剂本身也易于破损与腐蚀而无法长时间循环使用。

(2)煅烧法

将富集锂的卤水经蒸发、干燥后得到复杂组份的干粉，干粉经高温煅烧后，干粉中碱式氯化镁转换为氧化镁与氯化氢气体。煅烧后的固体物用淡水浸出，得到氯化锂溶液。因为氧化镁不溶于水，所以煅烧法有良好的镁锂分离效果。

但煅烧法大量消耗天然气，煅烧过程所生成的氯化氢气体对设备有强烈的腐蚀性并污染环境，废渣中锂的夹带严重。尾气处理工艺与巨额能耗导致煅烧法工艺的成本居高不下。

(3)纳滤膜法