[发明专利]盐湖卤水镁锂分离并生产氢氧化镁和高纯氧化镁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用反应-分离耦合技术从盐湖卤水中分离镁、锂同时生产氢氧化镁和高纯氧化镁的方法。

背景技术

锂及其化合物是21世纪高科技发展的关键金属材料，在储能材料和清洁核能开发中具有重要的战略地位，被誉为“推动世界进步的能源金属”。盐湖锂资源占世界锂资源工业储量的69％以上，我国锂资源储量居全球第五，其中盐湖锂资源占71％，从盐湖卤水中提取锂成为我国争夺能源战略高地的重中之重，是国家重大战略需求。

盐湖中蕴藏有许多重要资源，如：钾、钠、镁、锂、硼等，是生产多种工业、农业产品的重要原料。我国盐湖资源丰富，主要分布在西部地区(青海、西藏等)。相比世界其他地区的盐湖，我国青海盐湖组成特点是镁含量高、镁/锂比高，非常适于开发和利用镁资源，例如：柴达木盆地的察尔汗盐湖卤水的镁/锂比高达1836，大柴旦盐湖为114，东、西台吉乃尔盐湖卤水镁/锂比为40-60，是国外数十乃至千倍。由于镁、锂的化学性质十分接近，大量镁存在导致分离、提取锂的难度增大，是卤水提锂的瓶颈。

目前从盐湖卤水中提取锂的方法主要有：沉淀法、煅烧法、萃取法、离子交换吸附法、选择性半透膜法。沉淀法由于工艺简单、成本较低，是最早应用于盐湖提锂的技术，该方法的可操作性强，利用日晒浓缩，可降低能耗、便于实现工业化，但缺点是前期处理工艺流程较长、锂收率不高，锂资源利用率低[张宝全.柴达木盆地盐湖卤水提锂研究概况[J].海湖盐与化工,2000(04):9–13]。煅烧法的原料消耗量少,锂的总回收率达80％左右[刘元会，邓天龙.国内外从盐湖卤水中提锂工艺技术研究进展[J].世界科技研究与发展，2006，28(5):69-75]。但是对镁资源的利用困难，杂质离子难去除，影响锂产品的品质，并且对设备的腐蚀严重、水蒸发量大、动力消耗大。萃取法对萃取设备和萃取剂的要求高，单次萃取回收率较低[周园，李丽娟，吴志坚，李翔.青海盐湖资源开发及综合利用[J].化学进展，2013，25(10):1613-1624]。该方法流程复杂、设备腐蚀严重、成本较高。离子交换吸附法对高选择性吸附剂的要求较高，目前的吸附剂制备方法复杂、交换速率低、不适用于大规模操作使用[张艳，钟辉，闫明.盐湖卤水提锂分离材料的研究进展[J].广东微量元素科学，2006,13(2):7-11]。选择性半透膜法主要利用一价选择性离子交换膜对锂进行循环浓缩获得富锂、低镁卤水，再加入纯碱沉淀制取碳酸锂产品，锂的提取率达80％以上[马培华,邓小川,温现民.从盐湖卤水中分离镁和浓缩锂的方法[P].中国:CN1626443，2005]。但该方法对于膜材料的依赖性很强，相关膜材料被国外厂家垄断。以上的方法都只是从卤水中提取锂，而提锂后留下的镁没有得到充分利用，大量宝贵镁资源被遗弃、造成资源严重浪费。

氢氧化镁是一种重要、大宗化工材料，广泛用于阻燃剂，特别是纳米级氢氧化镁作为聚合物(塑料)添加剂，具有优良的阻燃效果。而且高纯氢氧化镁是制备镁砂(氧化镁)的原料。由盐湖卤水中的镁制取氢氧化镁，进一步制备氧化镁是镁资源大规模利用的重要途径。

发明内容

本发明的目的是提供盐湖卤水中镁、锂分离同时利用反应-分离耦合技术生产纳米级氢氧化镁和高纯氧化镁的方法。

一种利用反应-分离耦合技术分离盐湖卤水中镁、锂同时生产氢氧化镁和高纯氧化镁的方法，具体步骤为：

A.将盐湖卤水通过日晒蒸发析出大量NaCl、KCl，再过滤去除不溶性杂质，得到老卤溶液；其中各阳离子浓度为：[Li⁺]＝0.3～10g/L，[Mg²⁺]＝30～100g/L，[K⁺]＝0.5～12g/L，[Na⁺]＝1～20g/L；

所述的盐湖卤水为柴达木盆地盐湖卤水，其中各阳离子浓度为：[Li⁺]＝0.3～10g/L，[Mg²⁺]＝10～100g/L，[K⁺]＝1～30g/L，[Na⁺]＝10～90g/L；

B.根据步骤A中老卤中的镁离子含量配制碱溶液B，其体积与溶液A体积相同，且碱的摩尔数是镁离子的1.6-2.5倍；所述碱溶液是氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液；