用电导率控制吸附法卤水提锂合格液中钙镁杂质的研究

黄鹏贵，李文珍，王守恒

(格尔木藏格锂业有限公司，青海格尔木 816099)

1 前言

锂元素是自然界中质地最轻、原子半径最小的碱金属，其化学性质非常活泼。锂及其化合物应用多个重要领域，如航空、医药、化工、国防及新能源等，因此锂及其化合物被称为“工业味精”。新能源热潮掀起以来，优质锂盐产品推动着全球新能源行业的迅猛发展，带动锂资源需求量持续增长，锂资源的开发利用广受关注。中国锂储量高达320万t，位居世界第二，其中盐湖锂资源占比接近 80%，主要分布在青海柴达木盆地和青藏高原[1]。采用吸附法从高镁锂比的盐湖卤水中提取锂已成为锂盐开发重点[2-4]。用吸附法如何从高镁锂比卤水中提取高锂低镁的合格液，一直是吸附法提锂的一项难题。

吸附法提锂行业内，大多数工艺均是通过控制水洗料床体积量来获取合格液，此工艺研究以察尔汗盐湖湖东地区卤水为原料，该盐湖卤水属氯化物型盐湖，其镁锂比在2 000左右，适于吸附法提锂工艺。因此通过吸附法从高镁锂比卤水中获得高锂低镁合格液成为工艺控制的关键所在，具体组成见表1。其中原料镁锂比为1 905，选择优异的工艺控制方法，获得高锂低镁的合格液尤为重要。根据数据对比可看出，通过水洗料床体积量进行工艺控制，获得合格液A，其中Mg2+、Ca2+等杂质含量相对较高，对后续除杂工序造成处理负荷较大，增加了投资成本。然而通过电导率进行工艺控制，获得合格液B，其中Mg2+、Ca2+等离子的浓度相对较低，因此吸附法提锂工艺中应用电导率控制合格液中的杂质含量，是一项电导率仪在提锂行业中的新举措。

表1 原料及合格液主要成分Tab.1 Main components of raw materials and qualified solution

2 电导率与合格液Li+、Mg2+、Ca2+等含量关系

在工艺生产中，通过电导率高低表征合格液中盐分含量的高低，工艺控制中可设定系统控制点的电导率值，则可以获得不同盐分含量的合格液，根据工艺调整，获得大量合格液数据，即电导率与Li+、Mg2+、Ca2+等盐分含量的数据(30 ℃)，详见表2。

表2 电导率与Li+、Mg2+、Ca2+等盐分含量数据(30 ℃)Tab.2 Conductivity and salt content data of Li+, Mg2+ and Ca2+ at 30 ℃

续表2 (Continue)

根据以上工艺数据进行数据分析，从图1可看出电导率与Li+、Mg2+、Ca2+等离子的变化趋势。根据图1中变化趋势可看出，由于Li+含量相对较低，其对电导率的影响几乎很小，而Mg2+、Ca2+含量相对较高，因此Mg2+、Ca2+含量是影响电导率高低的重要因素，由图1中数据趋势可以看出，当电导率值处于15 ms/cm～40 ms/cm时，Li+含量较高，卤水Li+收率可达90%以上，而Mg2+、Ca2+等杂质离子含量相对较低，杂质去除率可达97%以上。实际工艺生产中，设定电导率值为24 ms/cm时，生产获得合格液镁锂比较低，其组成为Li+642.5 mg/L，Mg2+1.75 g/L，Ca2+0.37 g/L。

图1 电导率与锂、镁、钙等离子的变化趋势Fig.1 Conductivity and variation trend of Li+, Mg2+ and Ca2+ plasma

3 结论

通过电导率与Li+、Mg2+、Ca2+等离子含量间的变化趋势关系，可以作为调整吸附法盐湖卤水提锂生产工艺中Mg2+、Ca2+等离子含量的重要依据，依据后续生产工艺指标，优化调整运行系统工艺控制点电导率设定值，获得高锂低镁钙的合格液，其镁锂比可降低至1.8左右，解决了察尔汗盐湖卤水高镁锂比，提锂难的问题。因此合格液镁锂比越低，对合格液后续处理工序难度大幅降低，降低投资成本。

用电导率控制吸附法卤水提锂合格液中Mg2+、Ca2+等离子杂质，可使卤水Li+收率达90%以上，Mg2+、Ca2+等离子杂质去除率可达97%以上。通过这种工艺控制可以快速、准确地监测系统运行状态，为系统平稳运行提供了一种安全可靠的保障。