[发明专利]一种盐卤氯化锂的提取方法及装置

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种盐卤氯化锂的提取方法及装置，尤其涉及一种利用集成膜技术提取盐湖氯化锂的方法。

 

背景技术

氯化锂主要用于空调除湿剂、杀虫剂、锂电池电解质、合成纤维等，其次也是制备金属锂、碳酸锂、氢氧化锂以及硫酸锂的主要原料。目前，金属锂不仅成为国防上具有重要意义的战略物资，同时也成为与人类日常生活息息相关的重要金属。锂工业的迅猛发展，加大了对原料氯化锂的需求。我国的青海和西藏盐湖锂资源丰富，具有很高的开采价值。传统的氯化锂制备工艺是从矿石或者卤水中以Li⁺转化为LiOH·H₂O或Li₂CO₃，然后和盐酸反应制备LiCl。该方法需耗费大量的药剂，成本高。

盐湖卤水中的锂资源以氯化锂的形式存在，从盐湖卤水中提取氯化锂相比于传统方法，不需要药剂投入，大幅度降低生产成本。现在工程上被普遍采用的从盐湖卤水提锂的工艺流程是：先用镁离子交换树脂从卤水中通过离子交换的方式去除掉镁离子，然后再通过反渗透浓缩得到含有锂离子的浓缩液，再将浓缩液自然晾晒使其进一步地浓缩，在这之后，再用化学药剂例如碳酸钠使锂离子转变为沉淀之后，实现对锂的分离。但是，该现有工艺在实际运行时经常出现的问题在于：反渗透工艺中的浓缩倍数无法进一步的提高，导致了晒盐处理量以及晒盐面积大的问题，生产效率低，而且由于无法进一步的提浓，导致在使用药剂对氯化锂沉淀的过程中，药剂消耗量过大。

 

发明内容

本发明的目的是：解决传统的卤水提锂工艺中，反渗透工段的浓缩倍数不能提高、晒盐效率低、沉淀耗用大量试剂的问题。主要是通过采用了集成的吸附-膜分离工艺进行解决，具体的技术方案如下：

一种盐卤氯化锂的提取方法，包括如下步骤：

第1步、将含锂盐湖老卤池中的盐卤通过铝盐吸附剂对锂离子进行吸附，再用水进行解吸，得到解吸液；

第2步、将解吸液使用粗过滤器进行过滤；

第3步、将粗过滤器透过液使用纳滤膜进行过滤，得到纳滤膜透过液；

第4步、将纳滤膜透过液使用反渗透膜进行浓缩，得到反渗透浓缩液；

第5步、将反渗透浓缩液进行晒盐或者蒸发，得到含锂浓缩卤水。

工艺方案原理：

第1步中的铝盐吸附剂用于吸附老卤中的LiCl，而其它的一些离子例如Mg²⁺就作为透过液排出，再通过水作为洗脱液进行解吸得到解吸液，能够将吸附剂中的LiCl解吸，解吸液中也会带有一定量的镁离子，在这之后进入纳滤膜进行镁锂分离；吸附剂起到初步脱镁的作用，该工艺不仅可以减轻后续纳滤的工艺负担，还可以降低镁锂比，使纳滤工艺中的镁的透过率也减小，更重要地是这一步可以降低过滤体系中的镁离子的强度，使纳滤工艺中的浓缩倍数提高，有利于提高锂的收率，第2步的作用是去除其中的吸附剂颗粒及泥沙。第3步中，纳滤膜可以对一价离子和二价离子进行分离，主要是分别指锂离子和镁离子，第1步和第3步集成在一起具有协同作用，可以高效地对卤水中的镁离子进行去除，提高锂的提取收率，设备自动化容易实现。另外，传统的工艺中采用了镁离子交换树脂对卤水进行除镁，却在体系中引入了钠离子，这使得体系中的钠离子的含量大幅提高，导致了反渗透过程的过程中浓缩倍数不高，表现在反渗透运行时的通量过低，无法达到工程所需，直接导致传统工艺中晒盐处理量以及晒盐面积大的问题。而本发明的工艺中，第1、第3和第4步相互协同，采用了吸附和纳滤分离工艺的集成，高效地脱除镁离子，不引入钠离子，可以使反渗透过程保持较高的浓缩倍数，这就对后续的晒盐或者蒸发更为有利，当需要对锂离子进行沉淀提取时，所耗费的药剂也很少。

作为本方法的优选，第1步中所述的水是指去离子水。这可以更好地降低解吸液中的杂质离子的量。

作为本方法的优选，第3步中的纳滤是指采用两级纳滤膜进行过滤。采用一级纳滤时，仍会存在一部分Mg²⁺进入至渗透侧，采用两级纳滤除镁可以进一步地提高镁的去除率，同时也可以进一步地去除其它的二价离子，使产品的纯度更高。这主要是由于多级纳滤可以提高二价盐的截留率，但是纳滤的过滤级数也不能过多，否则会导致在经过多级过滤后，体系中有一部分锂离子也被截留，影响到收率。一级纳滤的浓缩倍数优选是3～6倍，如果浓缩倍数过高，会导致通量较小，系统能耗过大，如果浓缩倍数小时，则不能将渗透液提浓，使后续工艺负担较高，二级纳滤的浓缩倍数优选是8～12倍。