[发明专利]芒硝循环法富集高镁苦卤中锂盐的工艺方法

说明书

本发明涉及化工生产苦卤中锂盐的富集方法，具体地说是提供一种新的利用芒硝循环法富集高镁苦卤中锂盐的工艺方法。

在自然界的盐湖或地下含钾卤水中，通常含有少量锂盐，如我国青海察尔汉盐湖及新疆罗布泊北部地下卤水含锂大约为15-20毫克/升。为了从这些卤水中提取钾盐，一般是在盐田中通过日晒分离石盐后析出钾盐。晒取钾盐后的老卤是富含氯化镁的苦卤(含MgCl₂一般在30％以上)。在苦卤中锂盐已经被浓缩十多倍，一般锂含量可达150-250毫克/升。

锂有着重要的用途，被称为未来的金属。用合适的方法，能从苦卤中提取锂盐，可望获得显著的经济效益。

目前国内外从盐湖卤水中提取锂盐，主要有离子交换树脂法和溶剂萃取法等，实践证明，对于含锂较高、Mg/Li比值不很高的卤水用上述方法是可行的，然而，对于含锂不高，而Mg/Li比值甚高的苦卤，上述方法在经济上也很难过关。

如何除去卤水中大量的镁盐，并使锂富集，是开发利用这种储量巨大但质量不高的含锂苦卤资源的技术关键。

曾有人试图在盐田中使老卤继续蒸发，靠不断析出水氯镁石(MgCl₂.6H₂O)使Li富集，但由于老卤的比蒸发系数甚小，蒸发速度缓慢，工业化生产不易实现。

也曾有人用碱(Na₂CO₃)法除去镁盐。显然用碱量太大，经济上难以过关。

本发明的目的在于提供一种在化工原理上，在工艺设计上以及在经济上均可行的芒硝循环法来富集高镁苦卤中锂盐的工艺方法。

本发明所提供的工艺方法包括：取原富镁卤水加入芒硝混合，搅拌，将反应后的固液混合物分离，得湿固相，自然风干，将分离出的液相再次自然蒸发，析出固相，得液相物质，即为浓缩后的富锂溶液。

本发明是根据相图原理，利用芒硝循环法，使锂盐富集。原理如下：

在图1中，苦卤的组成用E点表示，在苦卤中加入芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)，苦卤中的MgCl₂与芒硝反应，生成泻利盐(MgSO₄·7H₂)和石盐(NaCl)，分离掉这部分泻利盐和石盐后，卤水的组成由E演变到C点附近，将组成为C点的卤水在盐田中蒸发，将继续析出石盐和泻利盐，蒸发过程中卤水组成由C点向E点变化，最后又回到E点。通过一次循环，可以除掉原卤中65-75％的MgCl₂和水，即原来的100份苦卤，缩小为25-35份。这样，就使卤水中的Li富集了约3倍。

上述加芒硝的反应及盐田中卤水的蒸发过程均在自然环境温度(10-20℃)下进行。芒硝可以循环使用：在反应得到及蒸发析出的泻利盐和石盐混合物中加适量淡水，利用冬季冷冻(0℃以下)，又可以得到芒硝(泻利盐加石盐冷冻芒硝的方法是成熟技术)。

盐湖卤水产地一般都处于干燥寒冷地区，有利于利用太阳能进行盐田蒸发，寒冷的气候又可以使芒硝循环使用。

通过芒硝循环法使锂盐富集了三倍的卤水，再用离子交换法、溶剂萃取法或其他方法提取锂盐时，其工艺效果将大大提高。

如果进行一次循环工艺后，卤水中锂盐浓度仍不够高，还可以再做一次循环处理，直到卤水中Li浓度达到合适的程度。

图1为本发明中的Na、Mg/Cl、SO₄-H₂O体系15℃溶解度图(介稳平衡)

图2为本发明中的芒硝循环法富集苦卤中锂盐的工艺流程图。

其中各符号分别表示为：斜向上箭头表示加芒硝反应时卤水组成演变方向；斜向下箭头表示日晒蒸发过程卤水组成演变方向；M代表芒硝、Ep代表泻利盐、H代表石盐、Bi代表水氯镁石。

下面以图2所示工艺流程图详细说明本发明的芒硝循环法富集苦卤中锂盐的工艺。

对图2所示的工艺流程作如下说明：

1.原卤与芒硝的反应在带搅拌的反应器中进行，加入芒硝的粒度不宜过大，芒硝粒度(5mm时，10分钟内可以反应完全(芒硝全部消失，形成石盐+泻利盐)。

2.反应后的母液放入盐田中，天然日晒，蒸发析出石盐+泻利盐混合物。蒸发过程中母液组成愈靠近E点，比蒸发系数愈小，蒸发速度愈慢。