一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法
阅读说明：本技术 一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法 (Method for extracting lithium carbonate from carbonate type salt lake brine ) 是由 裘慕贤 童敏 杨帆 殷玫婕 朱筱滢 朱荣伟 唐影华 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法,包括：对碳酸型盐湖卤水进行过滤,得到富含锂离子的产水及富含碳酸根和硫酸根的浓水；对所述含锂离子的产水进行吸附及解析,得到富含锂离子的解析液；对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水,并对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩,得到高锂母液；对所述富含碳酸根和硫酸根的浓水进行冷冻脱硝处理得到冷冻液；对所述冷冻液进行二次过滤及蒸发浓缩,得到碳酸钠溶液；将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合,得到碳酸锂沉淀,并通过沉淀分离得到碳酸锂产品。通过过滤分离得到富含锂离子的产水及富含碳酸根的浓水,分别提纯浓缩后反应生成碳酸锂产品,提锂效果好且对环境友好。(The invention provides a method for extracting lithium carbonate from carbonate type salt lake brine, which comprises the following steps: filtering carbonate type salt lake brine to obtain water rich in lithium ions and concentrated water rich in carbonate and sulfate radicals; adsorbing and analyzing the water produced by lithium ions to obtain an analysis solution rich in lithium ions; carrying out reverse osmosis treatment on the analysis solution to obtain reverse osmosis concentrated water, and carrying out evaporation concentration on the reverse osmosis concentrated water to obtain high-lithium mother liquor; freezing and denitrating the concentrated water rich in carbonate and sulfate radicals to obtain a refrigerating fluid; carrying out secondary filtration and evaporative concentration on the refrigerating fluid to obtain a sodium carbonate solution; and mixing the high-lithium mother liquor with the sodium carbonate solution to obtain lithium carbonate precipitate, and separating the precipitate to obtain a lithium carbonate product. The water rich in lithium ions and the concentrated water rich in carbonate are obtained by filtration and separation, and are respectively purified and concentrated to react to generate a lithium carbonate product, so that the lithium extraction effect is good and the environment-friendly effect is achieved.)
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法。
背景技术
锂是一种重要的战略性资源物质，是现代高科技产品不可或缺的重要原料。随着锂及锂盐的广泛应用和高新技术的不断发展，特别是近几年锂电池工业发展迅速，市场对锂的需求增长快速。目前国内锂盐大都从矿石中提取，但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高，且由于盐湖中富含大量的锂元素，盐湖提锂逐渐引起人们的关注。盐湖提锂较矿石提锂具有明显的资源及成本优势。
盐湖提锂的关键在于通过较低成本的方式从盐湖卤水中富集锂离子并析出至锂精矿。盐湖提锂的主要影响因素有两个：一是盐湖中锂含量，锂含量越低，卤水蒸发量越大，成本就相对越高；二是盐湖中各矿物质离子比例关系，特别是镁锂比，一般镁锂比越小越好。采用何种提锂方法主要取决于盐湖卤水镁锂比，常用的盐湖提锂工艺包括离子选择性电渗析法、纳滤膜法及煅烧浸取法。
离子选择性电渗析法中基于离子交换膜表面的选择透过性实现锂离子与镁离子的分离，但是随着镁离子衬底反应的进行，离子交换膜表面易产生污垢层，进而降低膜通量甚至会出现膜表面电流密度分布不均导致的膜被电击穿失效的现象。纳滤膜法以纳滤膜为分离介质，通过在膜两边施加压力差，使原料侧组分选择性地透过膜，以实现对一价离子及二价离子的有效分离。但是纳滤膜法对纳滤膜分离设备的压力、原料液的浓度、纳滤膜结构及荷电性质的要求较高。煅烧法是以提钾、提硼后的含锂卤水为原料，蒸发去水，得到含锂四水氯化镁，采用喷雾干燥、煅烧得到含锂氧化镁，加水洗涤过滤浸取锂，用石灰乳除去钙、镁等杂质，将溶液蒸发浓缩至含Li为2％左右，加入纯碱沉淀出碳酸锂，锂的收率90％左右。该法有利于综合利用盐湖卤水中的锂镁资源，生产碳酸锂并副产镁砂。但该方法存在的问题主要是副产大量稀盐酸回收问题，生产过程中产生酸雾污染，盐酸过剩无法处理。此外，煅烧的酸性环境对砖炉设备腐蚀问题也难以完全解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法，提锂效果好且对环境友好，适合于交通不便的高海拔碳酸型盐湖使用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法，用于对生化处理后的焦化废水进行处理，包括：
对碳酸型盐湖卤水进行过滤，得到富含锂离子的产水及富含碳酸根和硫酸根的浓水；
对所述含锂离子的产水进行吸附及解析，得到富含锂离子的解析液；
对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水，并对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩，得到高锂母液；
对所述富含碳酸根和硫酸根的浓水进行冷冻脱硝处理得到冷冻液；
对所述冷冻液进行二次过滤及蒸发浓缩，得到碳酸钠溶液；
将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合，得到碳酸锂沉淀，并通过沉淀分离得到碳酸锂产品。
可选的，所述碳酸型盐湖卤水中，锂离子的浓度为1.4g/L，硫酸根的浓度为30g/L，碳酸根的浓度为45g/L。
可选的，通过纳滤膜对碳酸型盐湖卤水进行过滤。
可选的，采用铝系吸附剂对所述含锂离子的产水进行吸附。
可选的，采用铝系吸附剂对所述含锂离子的产水进行吸附之后，采用淡水进行解析。
可选的，所述淡水的温度介于40摄氏度-50摄氏度之间。
可选的，采用RO膜对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水。
可选的，对所述解析液进行反渗透处理后得到的产水回用于对所述含锂离子的产水进行吸附后的解析。
可选的，采用蒸汽机械再压缩技术对所述反渗透浓水和/或所述冷冻液进行蒸发浓缩。
可选的，采用高压纳滤膜对所述冷冻液进行二次过滤。
本发明提供了一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法，包括：对碳酸型盐湖卤水进行过滤，得到富含锂离子的产水及富含碳酸根和硫酸根的浓水；对所述含锂离子的产水进行吸附及解析，得到富含锂离子的解析液；对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水，并对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩，得到高锂母液；对所述富含碳酸根和硫酸根的浓水进行冷冻脱硝处理得到冷冻液；对所述冷冻液进行二次过滤及蒸发浓缩，得到碳酸钠溶液；将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合，得到碳酸锂沉淀，并通过沉淀分离得到碳酸锂产品。通过过滤分离得到富含锂离子的产水及富含碳酸根的浓水，对所述产水及所述浓水分别提纯浓缩后，反应生成碳酸锂产品，提锂效果好且对环境友好，适合于交通不便的高海拔碳酸型盐湖使用。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本发明实施例提供的一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法的步骤图；
图2为本发明实施例提供的一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
如图1及图2所示，本实施例提供了一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法，包括：
步骤S1：对碳酸型盐湖卤水进行过滤，得到富含锂离子的产水及富含碳酸根和硫酸根的浓水；
步骤S2：对所述含锂离子的产水进行吸附及解析，得到富含锂离子的解析液；
步骤S3：对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水，并对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩，得到高锂母液；
步骤S4：对所述富含碳酸根和硫酸根的浓水进行冷冻脱硝处理得到冷冻液；
步骤S5：对所述冷冻液进行二次过滤及蒸发浓缩，得到碳酸钠溶液；
步骤S6：将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合，得到碳酸锂沉淀，并通过沉淀分离得到碳酸锂产品。
具体的，本实施例提供的一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法主要用于碳酸型盐湖，由于碳酸型盐湖一般地处高原地区，周边自然环境良好，为了保护周边环境必须选择对盐湖和周边环境污染，要选择对环境友好工艺，尽量减少外来物质的调加，做好物质循环使用工作。
本实施例中，所述卤水来自于扎布耶盐湖，所述碳酸型盐湖卤水中，锂离子的浓度为1.4g/L，硫酸根的浓度为30g/L，碳酸根的浓度为45g/L。
由于碳酸型盐湖的水质中除了碳酸根外，还含有一定量的硫酸钠，所以建议取冬季卤水进行处理，因为冬季高原气侯寒冷，卤水中的硫酸钠会以芒硝的形式析出，这样盐湖中的硫酸根离子会大幅减少，有利于后续的得到浓缩碳酸钠溶液，如果到了夏季，硫酸钠含量较高，这时需要在过滤后浓水中硫酸根较高，碳酸根浓度相应下降，就需要增加取水量来满足后续沉锂时所需的碳酸根浓度。
首先执行步骤S1，对碳酸型盐湖卤水进行过滤，得到富含锂离子的产水及富含碳酸根和硫酸根的浓水。本实施例中，通过纳滤膜对碳酸型盐湖卤水进行过滤分离。纳滤膜的分离性能优于超滤和微滤，而与反渗透膜相比具有部分去除单价离子、过程渗透压低、操作压力低、省能等优点，可作为碳酸型盐湖卤水的初步过滤。当然，本申请对于碳酸型盐湖卤水的过滤方式不作限制，也可以采用超滤膜或反渗透膜进行处理。
接着执行步骤S2，对所述含锂离子的产水进行吸附及解析，得到富含锂离子的解析液。通过吸附-解析的方式有利于降低产水中的含盐量，提高锂离子的浓度。本实施例中，采用铝系吸附剂对所述含锂离子的产水进行吸附。所述铝系吸附剂吸脱附速度快、吸脱附量大及稳定，当然也可以采用其他的吸附剂，本申请对此不作限制。
进一步的，采用铝系吸附剂对所述含锂离子的产水进行吸附之后，采用淡水进行解析。所述淡水的温度介于40摄氏度-50摄氏度之间，解析效果更佳。具体的，铝系吸附剂将产水中的锂离子吸附到内部后，通过热淡水将锂离子解析出来，锂离子以氯化锂的形式存在于解析液内，此时的解析液锂的浓度等于或略高于产水中锂离子的浓度。
然后执行步骤S3，对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水，并对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩，得到高锂母液。本实施例中，采用反渗透膜(RO膜)对所述解析液进行反渗透处理以得到反渗透浓水。RO膜的过滤精度高，能够对解析液进行浓缩，提高锂离子的浓度。然后结合蒸发浓缩处理能够对解析液进行进一步浓缩，得到锂离子浓度为20g/L-30g/L的高锂母液。
本实施例中，采用蒸汽机械再压缩(MVR)技术对所述反渗透浓水进行蒸发浓缩。蒸汽机械再压缩(MVR)技术具有节能降耗、运行成本低的优势，是较佳的选择。
优选的，对所述解析液进行反渗透处理后得到的产水回用于对所述含锂离子的产水进行吸附后的解析。可以理解为反渗透处理后的产水可以作为解析液对吸附剂进行解析，提高资源的利用率。
接着执行步骤S4，对所述富含碳酸根和硫酸根的浓水进行冷冻脱硝处理得到冷冻液。纳滤浓缩液由于碳酸根和硫酸根富集后，硫酸根的浓度较高，此时可利用冷冻脱硝的方式，进一步将硫酸钠去除。
然后执行步骤S5，对所述冷冻液进行二次过滤及蒸发浓缩，得到碳酸钠溶液。通过二次过滤及蒸发浓缩对所述冷冻液进行浓缩，能够进一步提高碳酸钠溶液的浓度。本实施例中，采用高压纳滤膜对所述冷冻液进行二次过滤，以及采用蒸汽机械再压缩(MVR)技术对所述冷冻液进行蒸发浓缩，最终得到浓度为160g/L—170g/L碳酸钠溶液。
本实施例中，所述步骤S4-S5为对富含碳酸根和硫酸根的浓水进行处理，得到碳酸钠溶液，步骤S2-S3为对含锂离子的产水进行处理，得到高锂母液。故所述步骤S4-S5与步骤S2-S3可同步进行，提高提取效率。
最后执行步骤S6，将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合，得到碳酸锂沉淀，并通过沉淀分离得到碳酸锂产品。本实施例中，将所述高锂母液与所述碳酸钠溶液混合后发送化学反应，生成碳酸锂沉淀，可通过沉淀分离得到最终的碳酸锂产品。
综上，本发明实施例提供了一种从碳酸型盐湖卤水中提取碳酸锂的方法，整个工艺中充分利用碳酸型盐湖现有的资源，所用的外界药剂量极少，主要通过膜分离碳酸根和锂离子，然后分别提纯浓缩后得到碳酸钠溶液和高锂母液，两者相互反应生成碳酸锂产品，提锂效果好且对环境友好，适合于交通不便的高海拔碳酸型盐湖使用。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
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