《提锂工艺》ppt课件

1、报告人：王妮报告人：王妮2021.12.概略概略提锂工艺提锂工艺思索思索.概略概略自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水及地热水中；湖卤水、海水及地热水中；据统计据统计,已查明的全球锂资源超越已查明的全球锂资源超越 1300 万万 t( 折金属折金属锂锂源于美国地质勘源于美国地质勘 探探 局局 ( United States Geological Survey，简，简 称称USGS)盐湖卤水锂资源储盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的量约占锂资源总量的70 80% , 因此盐湖卤水提锂将因此盐湖卤水提锂将成为锂盐消费的主攻方向；成

2、为锂盐消费的主攻方向；纵观国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法纵观国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法, 归纳起来主要有沉淀法、溶液萃取法、离子交换吸附归纳起来主要有沉淀法、溶液萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法、盐析法、纳滤膜法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法、盐析法、纳滤膜分别法、结晶法和电渗析法等分别法、结晶法和电渗析法等.1.1 提锂方法提锂方法3、离子交换吸附法2、沉淀法、离子交换吸附法、溶剂萃取法1、硫酸钾法、硫酸法、石灰法3、海水2、盐湖卤水1、矿石.提锂工艺提锂工艺沉淀法沉淀法碳酸钠沉淀法适用于低镁锂比的盐湖卤水碳酸钠沉淀法适用于低镁锂比的盐湖卤水 碳酸钠沉

3、淀法是利用太阳能将含锂卤水在蒸发池中自碳酸钠沉淀法是利用太阳能将含锂卤水在蒸发池中自然蒸发浓缩然蒸发浓缩,锂含量到达适当浓度后锂含量到达适当浓度后,用石灰除去剩余用石灰除去剩余的镁杂质的镁杂质,然后参与碳酸钠使锂以碳酸锂的方式析出，然后参与碳酸钠使锂以碳酸锂的方式析出，原理如下：原理如下：.沉淀法沉淀法铝酸盐沉淀适用于高镁锂比的盐湖卤水铝酸盐沉淀适用于高镁锂比的盐湖卤水 铝酸盐沉淀主要是利用无定型氢氧化铝对铝酸盐沉淀主要是利用无定型氢氧化铝对LiCl进展高进展高选择性吸附选择性吸附,再对沉淀进展焙烧和浸取再对沉淀进展焙烧和浸取,到达初步除镁到达初步除镁提锂的目的；提锂的目的； 弊端是存在铝酸钠

4、碳酸化液、焙烧浸取液蒸发能耗高、弊端是存在铝酸钠碳酸化液、焙烧浸取液蒸发能耗高、纯碱耗费量大等问题纯碱耗费量大等问题.提锂工艺提锂工艺. 沉淀法沉淀法 针对碳酸盐沉淀法适用于低镁锂比的盐湖卤水的现状，针对碳酸盐沉淀法适用于低镁锂比的盐湖卤水的现状，有人用新方法实现了对高镁锂比盐湖卤水的提取：有人用新方法实现了对高镁锂比盐湖卤水的提取：卤水在卤水在40100温控条件下使其到达过饱和形状，温控条件下使其到达过饱和形状，然后抽入到带搅拌器的振荡分别塔中然后抽入到带搅拌器的振荡分别塔中; 参与化学计量的碳酸钠，同时开动搅拌器及振荡器，参与化学计量的碳酸钠，同时开动搅拌器及振荡器，振荡振荡510min

5、后静置，直至察看到锂镁碳酸盐有明后静置，直至察看到锂镁碳酸盐有明显的分界面后，运用离心机同步分别碳酸镁和碳酸锂显的分界面后，运用离心机同步分别碳酸镁和碳酸锂粗品；粗品；精制碳酸锂粗品得到碳酸锂产品精制碳酸锂粗品得到碳酸锂产品.提锂工艺提锂工艺.提锂工艺提锂工艺沉淀法沉淀法已有的实验结果阐明：已有的实验结果阐明： 在超声振荡和微波条件下在超声振荡和微波条件下,反响温度反响温度Topt=55 ,反响反响时间时间=2 h,pH=4.5时沉锂率最高时沉锂率最高,且采用浸透方式铝且采用浸透方式铝盐溶液和氢氧化钠溶液同时加料加料有助于提高锂盐溶液和氢氧化钠溶液同时加料加料有助于提高锂的沉淀率；的沉淀率；.

6、提锂工艺提锂工艺. 除了常见的碳酸盐沉淀法和铝酸盐沉淀法外，还有：除了常见的碳酸盐沉淀法和铝酸盐沉淀法外，还有：氨和碳酸氢铵两段沉镁提锂法、磷酸盐沉淀法、聚磷氨和碳酸氢铵两段沉镁提锂法、磷酸盐沉淀法、聚磷酸铵沉淀法、硼锂共沉淀法、硼镁共沉淀法、水合硫酸铵沉淀法、硼锂共沉淀法、硼镁共沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法酸锂结晶沉淀法提锂工艺提锂工艺.离子交换吸附法适用于高镁锂比型离子交换吸附法适用于高镁锂比型 吸附法是运用对吸附法是运用对 Li有较高选择性的吸附剂来吸附有较高选择性的吸附剂来吸附Li，再洗脱再洗脱Li，到达分别，到达分别Li与其它杂质离子的目的，适用与其它杂质离子的目的，适用于从高镁低锂

7、型的盐湖卤水提锂过程，具有工艺简单、于从高镁低锂型的盐湖卤水提锂过程，具有工艺简单、选择性好、回收率高、对环境无污染等特点选择性好、回收率高、对环境无污染等特点提锂工艺提锂工艺.离子交换吸附法离子交换吸附法无机离子交换吸附法无机离子交换吸附法常见吸附剂：金属氧化物吸附剂常见吸附剂：金属氧化物吸附剂(如如Al2O3)和水合金和水合金属氧化物吸附剂属氧化物吸附剂(如如Al2O3xH2O)、离子筛型吸附剂、离子筛型吸附剂、层状吸附剂、复合锑酸盐吸附剂和铝酸盐吸附剂；层状吸附剂、复合锑酸盐吸附剂和铝酸盐吸附剂；前景最好的锂吸附剂是二氧化锰前景最好的锂吸附剂是二氧化锰, 该方法是先将锂盐该方法是先将锂盐

8、与锰氧化物反响生成具有立方尖晶石构造的锂锰氧化与锰氧化物反响生成具有立方尖晶石构造的锂锰氧化物前驱体物前驱体, 它经过酸除去晶格中的它经过酸除去晶格中的Li+ 而转变为尖晶石而转变为尖晶石构造的构造的K- MnO2, K- MnO2 再吸附盐湖卤水中的再吸附盐湖卤水中的Li+ 复原为正尖晶石构造的锂锰氧化物复原为正尖晶石构造的锂锰氧化物,再用酸洗脱提取锂再用酸洗脱提取锂离子离子, 适用于矿化度高、适用于矿化度高、Ca2+ 和和Mg2+ 浓度大的卤水，浓度大的卤水，原理如下；原理如下；存在的弊端：造粒和溶损呵斥实践的吸附量和实际的存在的弊端：造粒和溶损呵斥实践的吸附量和实际的差别较大差别较大提锂

9、工艺提锂工艺.离子交换吸附法离子交换吸附法有机离子交换吸附法有机离子交换吸附法 有机吸附剂存在以下缺陷：有机吸附剂存在以下缺陷：螯合树脂对螯合树脂对Li+有特殊的选择吸附性有特殊的选择吸附性,但但Li+的解的解析困难析困难;螯合树脂本钱极高螯合树脂本钱极高,难以实现大规模工业消费难以实现大规模工业消费;有机载体抗有机载体抗Cl-腐蚀才干较差腐蚀才干较差. 有机物大多为高分子螯合物，分子量大构造复有机物大多为高分子螯合物，分子量大构造复杂，性质不稳定，故有机离子交换吸附法的运杂，性质不稳定，故有机离子交换吸附法的运用不及无机离子交换吸附法广用不及无机离子交换吸附法广.提锂工艺提锂工艺.离子交换吸

10、附法离子交换吸附法 以以TiO2为原料，经过渗入锂，经高温热力学为原料，经过渗入锂，经高温热力学重结晶并用酸换型合成偏钛酸型锂离子记忆交重结晶并用酸换型合成偏钛酸型锂离子记忆交换体，这种偏钛酸型锂离子记忆交换体的饱和换体，这种偏钛酸型锂离子记忆交换体的饱和交换量为交换量为2914mg/g以以TiO2计。该交换体计。该交换体对锂具有对锂具有“筛效应，对锂的选择性很高，适筛效应，对锂的选择性很高，适宜低浓度卤水提锂，反响机理如下：宜低浓度卤水提锂，反响机理如下： SO代表交换体骨架代表交换体骨架提锂工艺提锂工艺.碳化法主要是提纯锂盐碳化法主要是提纯锂盐原理：原理： 以工业碳酸锂为原料，与去离子水混

11、合成以工业碳酸锂为原料，与去离子水混合成水溶液料浆，投入高压釜并通入高纯水溶液料浆，投入高压釜并通入高纯CO2气体；过滤后将滤液依次经过离子交换树气体；过滤后将滤液依次经过离子交换树脂，然后搅拌加热除去脂，然后搅拌加热除去CO2气体；再经降气体；再经降温，过滤出沉淀，然后在适当的温度下烘温，过滤出沉淀，然后在适当的温度下烘干得到纯度大于干得到纯度大于99.99%的高纯的高纯LiCO3产品产品 碳化反响：碳化反响： 得到碳酸锂沉淀反响：得到碳酸锂沉淀反响：提锂工艺提锂工艺.碳化法碳化法影响要素：影响要素： Li2CO3的碳化率随的碳化率随CO2压力、气流大压力、气流大小、搅拌速度的增大而增大小、

12、搅拌速度的增大而增大;随反响温度、随反响温度、固体浓度、颗粒粒径、物料填充度的增固体浓度、颗粒粒径、物料填充度的增大而减小，碳化过程受化学反响的影响；大而减小，碳化过程受化学反响的影响；最正确工艺参数：碳化压力最正确工艺参数：碳化压力600650KPa，碳化温度，碳化温度3040，母液流，母液流出速度出速度120140g/h，分解搅拌速度，分解搅拌速度30r/s以上，碳酸锂纯度以上，碳酸锂纯度99.991%；提锂工艺提锂工艺.提锂工艺提锂工艺压力、固体质量压力、固体质量浓度、温度、粒浓度、温度、粒径对提锂的影响；径对提锂的影响；pH的变化可以的变化可以反映碳化的过程反映碳化的过程.溶液萃取法溶

13、液萃取法原理：利用有机溶剂对锂的特殊萃取性能到原理：利用有机溶剂对锂的特殊萃取性能到达提锂的目的，该方法可以有效地分别碱金达提锂的目的，该方法可以有效地分别碱金属和碱土金属，运用该方法提锂的关键是找属和碱土金属，运用该方法提锂的关键是找到适宜的萃取剂；到适宜的萃取剂；萃取剂主要有：醇、酮及萃取剂主要有：醇、酮及-双酮类、有机磷双酮类、有机磷类、季胺盐类、季胺盐-偶氮离子螯合偶氮离子螯合-缔合类、冠醚类、缔合类、冠醚类、肽菁类等五大类萃取剂及萃取体系；肽菁类等五大类萃取剂及萃取体系；弊端：溶剂萃取法本钱偏高、另外萃取剂损弊端：溶剂萃取法本钱偏高、另外萃取剂损失和设备腐蚀等失和设备腐蚀等.提锂工艺

14、提锂工艺.煅烧浸取法煅烧浸取法适宜于高镁锂比的盐湖卤水；适宜于高镁锂比的盐湖卤水；该法以提钾、提硼后的富锂卤水为原料，先日该法以提钾、提硼后的富锂卤水为原料，先日晒蒸发去除晒蒸发去除50%的水，得到含锂四水氯化镁的水，得到含锂四水氯化镁后经过喷雾枯燥、高温煅烧等步骤得到含锂后经过喷雾枯燥、高温煅烧等步骤得到含锂氧化镁；然后加水洗涤、过滤、浸取锂。再氧化镁；然后加水洗涤、过滤、浸取锂。再除钙镁等杂质，再蒸发，最后参与纯碱沉淀、除钙镁等杂质，再蒸发，最后参与纯碱沉淀、烘干后可得到碳酸锂产品；烘干后可得到碳酸锂产品；该法提锂有利于锂镁等资源的综合利用，原料该法提锂有利于锂镁等资源的综合利用，原料耗费

15、较少耗费较少; 但镁的脱除会使流程趋向于复杂，但镁的脱除会使流程趋向于复杂，且消费过程中设备腐蚀严重，水量蒸发较大且消费过程中设备腐蚀严重，水量蒸发较大.提锂工艺提锂工艺.电渗析法选择性半透膜法电渗析法选择性半透膜法原理：膜的选择性透过和电渗析原理：膜的选择性透过和电渗析 经过一级或多级电渗析器，利用一价选择性离子交换经过一级或多级电渗析器，利用一价选择性离子交换膜进展循环延续式、延续部分循环式或者是批量循膜进展循环延续式、延续部分循环式或者是批量循环式浓缩锂，得到富锂低镁卤水，再深度除杂、精环式浓缩锂，得到富锂低镁卤水，再深度除杂、精制浓缩制取锂盐；制浓缩制取锂盐；该方法锂的回收率达该方法锂

16、的回收率达80%多以上；多以上；弊端：膜的造价本钱高弊端：膜的造价本钱高.提锂工艺提锂工艺.盐析法：盐析法： 根据根据 LiCl和和MgCl2在在HCl水溶液中溶解度的不同，水溶液中溶解度的不同，可用可用 HCl 盐析卤水中的盐析卤水中的 MgCl2而提取而提取 LiCl ，因此亦，因此亦称称“氯化氢盐析法氯化氢盐析法 该法需先进展浓缩处置而且处置过程需在封锁条件该法需先进展浓缩处置而且处置过程需在封锁条件下进展，锂的回收率也不高故实践运用不大下进展，锂的回收率也不高故实践运用不大.提锂工艺提锂工艺.许氏法泵吸法：许氏法泵吸法：适用于蒸发量远大于降水量的干旱、半干旱地域适用于蒸发量远大于降水量

17、的干旱、半干旱地域,即即干旱少雨、年日照时间长且有大量的空间地域中国西干旱少雨、年日照时间长且有大量的空间地域中国西北地域；北地域；“许氏法在确定消费规模后许氏法在确定消费规模后,需一次性兴建需一次性兴建“原地原地化学反响池化学反响池(各级蒸发池、蒸发槽、锂卤水贮藏池各级蒸发池、蒸发槽、锂卤水贮藏池),建筑反响池要求高，故该法的实践应意图义也不大建筑反响池要求高，故该法的实践应意图义也不大.提锂工艺提锂工艺.此外还有纳滤膜分别技术和结晶法也被运用到提锂方此外还有纳滤膜分别技术和结晶法也被运用到提锂方面面.纳滤膜因遭到纳滤膜因遭到Donnan排斥、介电排斥、空间位阻效排斥、介电排斥、空间位阻效应

18、以及离子存在方式等要素的影响应以及离子存在方式等要素的影响,进而导致其分别效进而导致其分别效率降低；率降低；结晶法工艺中无废液排放结晶法工艺中无废液排放,原料硫酸钠可以回收利用原料硫酸钠可以回收利用,但是该工艺蒸发能耗高但是该工艺蒸发能耗高,同时母液酸钠回收不完全同时母液酸钠回收不完全,损损耗较严重耗较严重提锂工艺提锂工艺.海水的储锂量大但是含锂浓度低是客观现实，为了更好的海水的储锂量大但是含锂浓度低是客观现实，为了更好的实现对锂元素的提取，可以采用多种方法混合运用。碳酸实现对锂元素的提取，可以采用多种方法混合运用。碳酸盐沉淀法适宜低镁锂比的盐湖卤水提锂，吸附法适宜高镁盐沉淀法适宜低镁锂比的盐湖卤水提锂，吸附法适宜高镁锂比型盐湖卤水，在实验过程中可以先对海水进展沉淀处锂比型盐湖卤水，在实验过程中可以先对海水进展沉淀处置再吸附；置再吸附；pH值对提锂过程有影响，可以研讨一种溶液缓冲剂在提值对提锂过程有影响，可以研讨一种溶液缓冲剂在提取的过