国内外卤水提锂工艺技术现状分析

王增国 王永旺 陈东 刘瑞平

(神华准能公司研发中心, 内蒙古 鄂尔多斯 010300)

国内外卤水提锂工艺技术现状分析

王增国 王永旺 陈东 刘瑞平

(神华准能公司研发中心, 内蒙古 鄂尔多斯 010300)

随着我国工业的快速发展，对于金属锂及其化合物需求量不断增大，促进盐湖卤水提锂工艺技术的发展。本文主要分析国内外各种卤水提锂工艺技术现状，目的为盐湖卤水提锂行业提供借鉴和参考。

卤水；提锂工艺；技术；分析

0 前言

锂及其化合物具有广阔应用前景。当前，国内外开发锂盐的主要途径是从盐湖卤水中提锂，这个方法成本低且工艺操作简单，具有很大市场竞争优势[1]。相关数据调查指出，我国锂资源储量位居世界第二，如何利用这一天然优势进一步推进锂盐开发成为我国相关部门高度重视的问题。本文作者结合自身经验，介绍国内外各种提锂工艺方法。

1 沉淀法

1.1 碳酸钠沉淀法

碳酸钠沉淀法主要是在在蒸发池中，利用太阳能使锂卤水自然进行蒸发浓缩，是其浓缩，当锂含量达到浓度要求之后，使用石灰把残余的镁杂质去除，接着把碳酸钠加入到其中，析出碳酸锂。美国Atacama(智利阿塔卡玛)正是使用碳酸钠沉淀法对碳酸锂进行提取[2]。但这个工艺存在一定的局限，不适用于碱土金属含量高、镁锂比高的盐湖卤水。因为当镁锂比较高的时候，卤水浓缩后会出现MgCl2饱和的情况，把纯碱加入的时候会有MgCO3产生，在对锂进行提取的时候纯碱已经大量消耗。

1.2 铝酸盐沉淀法

1.2.1 铝酸钠沉淀法

铝酸钠沉淀法主要是使用CO2对铝酸钠进行分解后，制成Al(OH)3，根据铝锂质量比13∶15，把Al(OH)3加入到提硼后的卤水当中，把所得出的铝锂沉淀物在350摄氏度的条件之下来进行焙烧半小时。接着，在室温下用水对其浸取，分离沉淀物中的铝锂。使用石灰乳把各种杂质(镁、钙)去除之后，对其进行蒸发浓缩，于95摄氏度条件下，把碳酸钠溶液加入得出碳酸锂(锂的收率可高达89%)，碳酸锂经过洗涤、烘干等一系列工艺步骤之后，其纯度可高达98%以上，达到工业一级品对于纯度的规定和要求。

1.2.2 铝酸钙沉定法

铝酸钙沉定法主要通过焙烧(对碳酸钙、氢氧化铝进行焙烧)工艺形成铝酸钙在酸化的条件之下，铝酸钙转变成为Al(OH)3，Al(OH)3又与卤水中的锂发生作用产生锂铝沉淀物。在压力容器内放入沉淀物与水，接着进行加热，当加热到150～180摄氏度的时候锂盐即可被分解出。铝酸钙沉定法一个最大的优点是适用于镁锂比高的卤水提锂，且生产出的产品纯度极高，经过浸取之后所获取的铝酸钠溶液具有循环、重复使用的优点。但美中不足的是，该过程呢个耗能量大，工艺流程复杂，耗时长[3]。

1.2.3 溶剂萃取法

当前，锂的萃取主要包括5大萃取剂及萃取体系(有机磷类；醇、酮、β-双酮类；冠醚；肽菁；偶氮类离子螯合-缔合类)。选择合理的萃取剂是溶剂萃取法提锂的一个关键环节。在Umetani等人的相关研究报道当中，提出了在酸性的条件之下，使用TOPO与酰基吡唑啉酮类化合物进行协萃取锂(分离的系数可高达βLi/Na1630)。在Lee等相关研究报道中，提出了在pH>11的条件之下，使用TOPO、HDBM(二苯甲酰甲烷)进行协萃锂，该方法对碱金属离子的选择性极高(分离的系数可高达βLi/Na580)。1968年，在国内，在盛怀禹[4]等人的相关报道中，采用了新的协萃取体系，在这个体系当中，HA(邻芳基偶氮芳酚类化合物 1-苯基偶氮-2-萘酚)、QX(烷基季胺盐)、二氯苯分别为萃取剂、离子缔合剂、稀释剂的协萃取体系，在混合碱金属盐水溶液对锂进行提取(分离系数可高达βLi/Na2.3×104)。在国内陈耀焕、严金英[5]等人的相关研究报道中，提出了TOPO、苏丹-I作为中性协萃取体系对锂进行提取(分离系数可高达βLi/Na2500)。青海盐湖所提出在高镁锂比盐湖卤水中采用TBP(磷酸三丁酯)的方法对锂进行提取的方法：首先，在卤水中加入燃料进行蒸发，当钾盐、食盐、硫酸盐等被分离后，除硼之后把FeCl3溶液加入，形成FeCl4、TBP-煤油萃取体系。把Li FeCl4萃取入有机相形成萃合物(Li FeCl4·2TBP)，使用酸对其洗涤之后，再使用大约6-9mol盐酸来进行反萃取，把LiCi进入水相中，经过一系列环节(除杂、焙烧)后可得出无水氯化锂，结果得出：锂萃取率、锂反萃取率、锂回收率分别高达97.3%、98.5%、96.2%.对有机相、铁进行处理之后，复萃取能力可恢复并循环进行使用，这种方法主要从高镁锂比盐湖卤水对氯化锂进行提取，氯化锂经过二次转化之后可得到碳酸锂。

1.2.4 碳化法

碳化法具有成本较低以及工艺流程简单的优势，它主要是利用CO2、H2O以及Li2CO3进行反应生成碳酸氢锂，再把碳酸氢锂在卤水中把锂和其它元素进行分离，这种方法只适用于低镁锂比碳酸盐型盐湖。在高文远，李昱昀，汤建良等[6],西藏藏北某盐湖卤水提锂工艺实验研究当中，充分利用西藏丰富的扎布耶盐湖锂资源，成功的开发除了一套碳酸锂的新工艺(擦洗—分离—水浸—碳化—热解制取)，最终锂回收率以及碳酸锂精矿品位分别为71.92%和77.87%.经过提纯、以及净化等工艺之后可获得较高质量的Li2CO3产品。

1.2.5 离子交换与吸附法

对于离子交换与吸附法产工艺来说，主要是使用具有选择性的吸附剂吸附卤水中的锂离子，接着在对锂离子进行洗脱，对锂离子和其它离子进行分离，以便为后期的工序做好准备。选择良好性能且可循环利用的吸附剂是离子交换与吸附法关键环节。除此之外，还需要吸附剂成本低且制作简便，容易进行洗脱，不会污染环境。在董茜,朴香兰,朱慎林等[7]．从盐湖卤水中提取锂的吸附技术及研究进展中：选取两种原料(LiOH·H2O、TiO2)，采用高温固相法合成了一种新型钛基复合型的吸附剂，这种吸附剂具有很高的选择性，其交换容量为37.38mg/g，已达到了10kg每批的实验室生产规模。

3 结语

沉淀法是卤水提锂的一个主要方法，被广泛的应用在工业当中。碳酸锂是该方法主要的产品形式。与其相比，溶剂萃取法应用范围还较为狭窄，但随着工业技术的不断进步与发展，溶剂萃取法技术、离子交换与吸附法特点极其优势将会成为水提锂工业今后发展趋势。在实际卤水提锂中，应结合实际情况，合理选择提锂工艺方法，提高提锂质量，推进我国卤水提锂可持续发展。

[1]邢红,应毅,金芳.盐湖卤水提锂进展研究[J].科技资讯.2016，23(19)：777-779.

[2]赵晋榕.卤水提锂技术及进展[J].河南科技.2016，17(08)：123-125.

[3]任世中,曾英,李陇岗,彭时利.盐湖卤水提锂方法研究进展[J].广州化工.2016，18(01)：145-147.

[4]盛怀禹.我国锂工业现状及前景分析[J].化工进展.2015，13(04)：888-890.

[5]陈耀焕,严金英.盐湖卤水提锂工艺技术现状及存在的问题[J].无机盐工业.2015，14(06)：663-665.

[6]高文远，李昱昀，汤建良,等．西藏藏北某盐湖卤水提锂工艺实验研究[J]．盐业与化工.2016,23(09):07-10.

[7]董茜,朴香兰,朱慎林．从盐湖卤水中提取锂的吸附技术及研究进展[J]． 盐业与化工.2007，36(3):31-34.

王增国(1985- ),男,汉,山东济南人，神华准能集团研发中心，工程师，硕士， 电气自动化专业。