本發(fā)明涉及化學(xué)提取領(lǐng)域，具體涉及一種鹽湖鹵水制備碳酸鋰的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鋰是制備各種鋰化合物的原料，是鋰鹽產(chǎn)品中產(chǎn)量最大、用途最廣的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷等行業(yè)，還可用于制備化學(xué)反應(yīng)的催化劑，素有“工業(yè)味精”之稱。
我國(guó)鋰資源儲(chǔ)量居世界第一，但長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)企業(yè)所需碳酸鋰超過80％依賴進(jìn)口。隨著近幾年對(duì)鋰資源開采持續(xù)的技術(shù)研發(fā)，國(guó)內(nèi)可以逐步擺脫對(duì)國(guó)外鋰產(chǎn)品的依賴。目前，國(guó)內(nèi)鹽湖鋰資儲(chǔ)量占鋰工業(yè)總儲(chǔ)量的85％，開發(fā)鋰鹽湖，對(duì)于我國(guó)鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。我國(guó)鹽湖鹵水資源豐富，具有顯著的兩個(gè)特征，一是鋰含量高，鹵水中鋰質(zhì)量濃度高達(dá)2-3g/L；二是鎂鋰比高，比國(guó)外高數(shù)十倍乃至百倍，因此給開采帶來一定難度。目前常用的提鋰方法有煅燒法、萃取法、沉淀法、吸附法等，后續(xù)步驟一般為除雜、濃縮、沉淀，目前的技術(shù)中一般直接對(duì)氯化鋰溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然而蒸發(fā)器能耗非常高，處理下來成本很高；也有用反滲透膜進(jìn)行處理，但反滲透過程在外加壓力推動(dòng)下進(jìn)行，難免會(huì)使膜被污染，導(dǎo)致膜的頻繁更換，使用及維護(hù)成本較高。
如專利CN104961143A公開了從鹽湖鹵水中提取鋰的方法，包括1)酸化除硼，往鹵水中加酸沉淀出硼酸，固液分離，得到第一清液；2)預(yù)處理，以沉淀方式除去硫酸根和鎂離子，得到第二清液；3)鋰鎂分離，采用鋰鎂分離膜分離所述第二清液中的鋰和鎂，得到高鎂低鋰產(chǎn)水和高鋰低鎂產(chǎn)水；4)鋰濃縮，采用鋰濃縮膜濃縮步驟3)所得的所述高鋰低鎂產(chǎn)水，得濃縮液和淡液；5)精制沉鋰，升高步驟4濃縮液的pH，在所述第三清液中引入碳酸根，得到沉淀物碳酸鋰。該發(fā)明在鋰濃縮步驟用鋰濃縮膜，即反滲透膜，其缺點(diǎn)是會(huì)使膜受到污染，膜需頻繁更換，使用及維護(hù)成本較高。
專利CN102432044A公開了從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提取超高純碳酸鋰的方法，通過吸附-解吸和蒸發(fā)濃縮工藝制取氯化鋰濃縮液，純化后使用碳酸氫銨水漿沉淀出碳酸鋰，然后轉(zhuǎn)化為碳酸氫鋰溶液，過濾并脫碳。該發(fā)明對(duì)解析液直接蒸發(fā)濃縮能耗較高，導(dǎo)致提取成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種從鹽湖鹵水中制取碳酸鋰的方法，運(yùn)行成本低、能耗低、性能穩(wěn)定，制得產(chǎn)品純度高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鹽湖鹵水制備碳酸鋰的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)吸附法提鋰：利用鋰吸附劑吸附鹽湖鹵水中的鋰，待吸附劑吸附飽和后，用水洗脫，得到粗級(jí)鋰淋洗液；
(2)步驟(1)得到的粗級(jí)鋰淋洗液，用納濾膜進(jìn)一步除鎂，得到除鎂淋洗液；
(3)步驟(2)得到的除鎂鋰淋洗液，使用正滲透系統(tǒng)進(jìn)行初步濃縮，得到一次含鋰濃液；
(4)步驟(3)得到的一次含鋰濃液，加入堿深度除鎂，得到精制含鋰濃液；
(5)步驟(4)得到的精制含鋰濃液，進(jìn)行多效蒸發(fā)，得到高濃富鋰液；
(6)步驟(5)得到的高濃富鋰液，加碳酸鈉作為沉淀劑，使鋰沉淀完全，得到電池級(jí)碳酸鋰。
步驟(1)的鋰吸附劑是專利201410065121.4中的吸附劑。
步驟(1)中所述鹽湖鹵水中鎂鋰比值在3～1800∶1，鋰的濃度在0.05～8g/L。
步驟(2)中所述的粗級(jí)鋰淋洗液鎂鋰比值在0.5～10∶1，鋰含量約為0.3～2.0g/L。
步驟(3)中所述的正滲透系統(tǒng)中正滲透膜材料為三乙酸纖維素、聚苯并咪唑、聚砜中的一種。
步驟(3)中所述的正滲透系統(tǒng)中采用的汲取液為碳酸氫銨溶液。步驟(3)中所述的碳酸氫銨溶液被稀釋后，可通過蒸餾的方法分解為二氧化碳和氨氣，收集氣體，并重新將其溶解到純水中，作為汲取液循環(huán)利用。
步驟(3)中所述的一次含鋰濃液鋰含量為6～12g/L。
步驟(5)中所述的多效蒸發(fā)后，得到高濃富鋰液鋰含量為15～35g/L。
首先用高性能提鋰吸附劑(專利號(hào)201410065121.4)吸附青海、西藏等地分布的鹽湖鹵水(鎂鋰比＝3～1800∶1)，吸附飽和的吸附劑采用純凈水進(jìn)行脫附，由于吸附劑對(duì)鋰優(yōu)越的吸附選擇性，脫附液中鎂鋰比降低至0.5～10∶1。利用納濾膜除去其中的鎂離子，再加入堿深度除鎂，然后采用正滲透膜技術(shù)將溶液中的鋰含量進(jìn)行初級(jí)濃縮，濃縮后的溶液經(jīng)過三效蒸發(fā)過程進(jìn)行二次濃縮，最終的濃縮液通過加入碳酸氫銨來得到碳酸鋰。后續(xù)濃縮過程采用正滲透膜技術(shù)，利用溶液自身濃度差實(shí)現(xiàn)鋰含量的濃縮，避免了對(duì)膜的污染，經(jīng)過初步濃縮后的溶液，利用蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮，既減少了能耗，又提高了設(shè)備利用率。
本發(fā)明利用雜化納米晶提鋰吸附劑，對(duì)高鎂鋰比鹽湖鹵水進(jìn)行吸附，實(shí)現(xiàn)鎂鋰快速分離；采用能耗低、污染少的正滲透系統(tǒng)初步濃縮富鋰溶液，避免富鋰溶液直接蒸發(fā)濃縮過程的高能耗；采用碳酸氫銨溶液作為汲取液，通過蒸餾、氣體收集、再溶解等方式，實(shí)現(xiàn)了汲取液的循環(huán)利用。與現(xiàn)有的鹽湖提鋰方法相比，本發(fā)明首創(chuàng)將正滲透技術(shù)用于提鋰，首創(chuàng)吸附-納濾除雜-濃縮-除雜-沉淀的提取流程，將吸附法、膜法、蒸發(fā)法有機(jī)地結(jié)合在一起，大大降低了能耗，降低了成本，且制備的碳酸鋰純度高、質(zhì)量穩(wěn)定。因此本方法具有操作簡(jiǎn)便、能耗低廉、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本發(fā)明所限定的范圍。
實(shí)施例1，
高鎂鋰比鹽湖鹵水提取碳酸鋰工藝如下：
(1)向吸附柱內(nèi)加入24L雜化納米晶提鋰吸附劑(專利號(hào)201410065121.4)，加入48L鹵水進(jìn)行吸附，吸附飽和后，加入24L純水脫附，得到24L粗級(jí)鋰淋洗液。
(2)24L粗級(jí)鋰淋洗液，通入納濾系統(tǒng)，若鎂含量高于2g/L，則采用二級(jí)納濾，得到除鎂淋洗液。
(3)17L除鎂淋洗液通入正滲透系統(tǒng)中，以4mol/L碳酸氫銨作為汲取液，碳酸氫銨在水中的溶解度較高，故產(chǎn)生了較高的滲透壓，可以將富鋰溶液中的水分子吸引到滲透膜的另一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)一次濃縮，得到一次含鋰濃液。
(4)向12L一次含鋰濃液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH至13左右，靜置12h，濾出沉淀，得到精制含鋰溶液。
(5)調(diào)節(jié)精制含鋰溶液的pH至7左右，通入到小型蒸發(fā)器中，在加熱的狀態(tài)下進(jìn)行二次濃縮。
(6)將5L二次濃水加入到含有2L水和307g純堿的溶液中，800rpm攪拌下混合60min，過濾出沉淀，碳酸鋰沉淀率為90.4％。
作為汲取液的碳酸氫銨溶液被稀釋后，可通過蒸餾的方法分解為二氧化碳和氨氣，收集氣體，并重新將其溶解到純水中，作為汲取液循環(huán)利用。
本發(fā)明提取碳酸鋰過程中的鎂鋰含量見下表：
表1鹽湖鹵水提取碳酸鋰過程中各階段鹵水組成(g/L)
可見在本發(fā)明方法的實(shí)施過程中，鎂離子逐步減少，濃度大幅降低，而鋰離子濃度增加，最后達(dá)到電池級(jí)。
本發(fā)明將吸附法、膜法、蒸發(fā)法有機(jī)地結(jié)合在一起，大大降低了能耗，降低了成本，且本發(fā)明制備的碳酸鋰純度高、質(zhì)量穩(wěn)定。因此本方法具有操作簡(jiǎn)便、能耗低廉、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，通過對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。