[发明专利]一种盐湖含锂卤水中富集锂的方法

说明书

本发明公开了一种盐湖含锂卤水中富集锂的方法，首先对盐湖含锂卤水进行除杂、稀释的预处理，然后将获得的富集原液依次经过膜分离系统、反渗透系统、电渗析系统、深度除镁以及MVR系统，最终获得的三级浓缩液中Li⁺浓度达到沉锂所需的浓度，可直接用作沉淀制备锂产品；在上述各富集阶段中，严格控制对应获得的第一富锂溶液、一级浓缩液、二级浓缩液、第二富锂溶液以及三级浓缩液中的Li⁺浓度以及镁锂比，通过将各分离系统有效耦合在一起，实现了对盐湖含锂卤水中锂离子的高效富集，并且保证了该过程锂的高回收率。与此同时，该方法还对不同富集阶段所产生的反渗透产水、电渗析产水以及MVR产水进行合理回用，保证了淡水的高回用率，降低了能耗和成本。

技术领域

本发明属于溶液分离与纯化技术领域，具体地讲，涉及一种盐湖含锂卤水富集锂的方法。

背景技术

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％；据估算，青海盐湖锂盐(以Li₂O计)保有储量高达1392万吨，居全国首位，因此，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。

青海盐湖卤水的显著特点是高镁锂比(即镁离子与锂离子的质量之比)，如开发较早、开发程度较高的察尔汗盐湖的镁锂比高达1837，大柴旦盐湖为114，东台吉乃尔盐湖及西台吉乃尔盐湖为40～60，是国外盐湖的数十倍乃至千倍。由于镁、锂的化学性质十分接近，大量镁的存在会导致锂的分离提取工艺难度增大，使得我国青海盐湖锂资源开发无法借鉴国外成熟技术，因此，需要开发盐湖卤水镁、锂等重要资源分离提取的新方法。

目前针对高镁锂比盐湖提锂的主流工艺主要包括盐田工艺、卤水预处理、镁锂分离、含锂溶液的富集浓缩、碳酸锂的沉淀转化等工艺步骤，其中镁锂分离工艺的研究和开发是目前我国盐湖提锂技术的瓶颈所在，目前在该领域尚有许多技术问题有待突破。现有的镁锂分离方法主要包括：沉淀法、煅烧法、吸附法、萃取法、膜分离法等，其中后四种方法均已在盐湖提锂产业化项目中得到应用，但是不同方法具有各自优缺点，均需要一定的完善和改进。例如，煅烧法的缺点主要表现在能耗高、经济性差，同时工艺过程产生盐酸会造成设备的腐蚀；吸附法的缺点主要表现为对吸附剂的要求高，并且现有吸附剂的吸附量低、成本高；萃取法的缺点主要表现为需要使用大量的有机萃取剂、环境效益差，而且萃取剂的回收难度较大；膜分离法受限于选择性半透膜的性能，需要对盐湖卤水进行较为复杂的预处理和淡水稀释，从而增加了镁锂分离后浓缩过程的负担和淡水损耗量。

现已有大量利用纳滤分离技术进行盐湖卤水镁锂分离的相关研究。例如：(1)一种利用纳滤膜从盐湖卤水中分离镁和富集锂的方法；该方法虽然能够有效降低卤水中镁锂比并在一定程度上实现锂的富集，但是最终获得的富锂卤水中锂离子含量尚未达到能够沉淀转化碳酸锂的浓度，获得的富锂卤水还需要进一步的富集浓缩；(2)一种用于从高镁锂比的盐湖卤水分离锂的盐湖卤水处理方法；该方法通过合理的卤水预处理工艺实现了纳滤法高效分离锂的效果，同时使用反渗透膜对纳滤产水(富锂溶液)进行浓缩、回收淡水；(3)一种从卤水中分离提取锂的方法，该法采用多级纳滤和多级反渗透工艺进行锂的分离和富集，使锂离子浓度富集到16000ppm，富集液中的含盐量将达到10％左右。虽然上述方法在一定程度上起到了富集分离锂离子的作用，但是上述方法(1)、(2)均存在着一定的弊端，如经过反渗透得到的浓缩液需要进一步采用盐田蒸发才能达到沉淀转化所需的锂离子浓度，但该过程中会引入杂质离子、不溶物等，影响最终产品纯度，并且大量淡水无法得到有效回收利用，同时盐田蒸发过程的浓缩效率差、锂回收率低；方法(3)也存在着高浓度条件下使用反渗透工艺进行富集浓缩会增加投资成本和设备能耗的问题。

因此，提供一种高效、合理的盐湖卤水富锂卤水富集方法，对于增加富锂卤水的富集效率、降低工艺成本及能耗、有效合理回收淡水至关重要。

发明内容